發(fā)布時間：2020-04-17 13:07

【摘要】： 氮氧化物是危害大氣的主要污染物之一,使用選擇性催化還原(SCR)技術是脫除固定源排放煙氣中NOx的有效方法之一。近年來低溫SCR技術由于具有節(jié)能減耗和運行成本低的特點正得到越來越多研究者的關注。從國內(nèi)外低溫SCR技術的研究現(xiàn)狀來看,該技術工業(yè)化的主要障礙是低溫范圍內(nèi)活性不高、催化劑抗SO2毒化性能差、反應機理和SO2中毒機理不明確等問題。針對以上問題,本文使用以錳氧化物作為主要活性成分的催化劑,對其低溫SCR脫硝性能進行了較為系統(tǒng)的研究。 本文首先對Mn/TiO2催化劑進行金屬元素摻雜改性,通過活性實驗和分析測試表征結(jié)果發(fā)現(xiàn),Ce摻雜可以大幅度提高催化劑的低溫SCR活性(100℃時的催化活性從62%提高到95%左右),Ce的加入能夠增強催化劑的儲氧能力和表面酸性,促進NH3在催化劑表面的吸附和活化。 在此研究基礎上,本文使用上述Mn-Ce復合氧化物作為催化劑的活性組分,分別選擇了TiO2、Al2O3、ZSM5和活性炭作為催化劑的載體,考察了這幾種負載型催化劑的SCR活性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)TiO2和Al2O3負載后的催化劑在低溫下SCR活性較高。本文還研究了這兩個負載型催化劑的低溫SCR反應機理,發(fā)現(xiàn)在這兩個催化劑上進行的SCR反應均存在多個反應途徑。而由于TiO2和Al2O3載體性質(zhì)的差異會導致各種反應途徑在這兩個負載型催化劑上所占比例不同。其中Mn-Ce/TiO2上以吸附態(tài)的配位銨和氣相NO反應為主,而Mn-Ce/Al2O3催化劑上發(fā)生SCR反應時主要先進行NO的氧化反應,然后該氧化產(chǎn)物再和NH3之間發(fā)生反應完成整個SCR反應。 此外,本文還較系統(tǒng)地考察了SO2在低溫條件下對Mn/TiO2和Mn-Ce/TiO2催化劑SCR活性的影響,同時對SO2的影響機理進行了研究,發(fā)現(xiàn)Mn/TiO2催化劑在SO2反應氣氛中失活很快,硫銨鹽的沉積和活性組分的硫酸化是催化劑失活的重要原因；Ce的加入可以有效地抑制催化劑活性組分的硫酸化,同時還能降低硫酸鹽在催化劑表面的穩(wěn)定性從而可以提高催化劑的抗硫性。 最后,本文研究了低溫SCR反應中SO2濃度、水汽濃度、反應溫度等工藝參數(shù)對催化劑活性的影響,為該技術的工業(yè)化應用提供基礎數(shù)據(jù)。重點研究了反應溫度對Mn-Ce/TiO2催化劑的影響,發(fā)現(xiàn)較低的反應溫度可以緩解催化劑活性組分的硫酸化,減緩催化劑的失活。在此基礎上對催化劑進行各種再生處理,發(fā)現(xiàn)通過簡單的水洗過程可使催化劑的絕大部分活性得以恢復。 通過本文的系統(tǒng)研究,開發(fā)了一種新型的Mn-Ce/TiO2復合氧化物低溫SCR催化劑,與現(xiàn)有報道的SCR催化劑相比,該催化劑在低溫條件下的催化活性高、抗SO2毒化能力強,為低溫SCR工藝實現(xiàn)工業(yè)化應用奠定了基礎。此外,還探明了在此類催化劑上進行的SCR反應的反應機理以及SO2對催化劑的毒化機理,為今后低溫SCR催化劑的進一步改進提供了指導。
【圖文】：

........即口口口.曰曰.:翔...... 0123468111520圖1一 1Nox排放全球分布情況Fig.1一 1OverviewofNOxglobaldistribution.，膽二，，DO.，.，戶9.…，1紙 NuZtroPosPnerlccolumnaenSltyLIu’‘moleC·/cm‘J口.日.............翔..閱口.. 0123468111520圖1一ZN0x排放中國分布情況Fig.1一 2overviewofNoxdistributioninChina.世界上不少發(fā)達國家和地區(qū)，如日本、歐洲和美國等較早就對大氣中氮氧化物的污染和治理給予了重視，研究和開發(fā)了多種電廠Nox污染控制技術并相應制定了嚴格的排放標準。與這些國家相比，我國對NOx污染治理起步較晚

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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X701

【引證文獻】

相關期刊論文 前2條

1 鄒鵬;熊志波;周飛;韓奎華;路春美;;微波制備3V5Mn5Ce/TiO_2煙氣脫硝催化劑實驗研究[J];電站系統(tǒng)工程;2012年05期

2 趙金笑;仲兆平;姚杰;;基于過氧鈦系的SCR低溫催化劑性能研究[J];華東電力;2012年03期

相關博士學位論文 前2條

1 管斌;低溫選擇性催化還原氮氧化物的基礎研究[D];上海交通大學;2012年

2 唐念;Mn/TiO_2催化氧化NO聯(lián)合CaSO_3漿液吸收的煙氣脫硝新工藝研究[D];浙江大學;2011年

相關碩士學位論文 前6條

1 鄒鵬;釩鈦SCR煙氣脫硝催化劑改性研究[D];山東大學;2012年

2 于國峰;Mn-Ce/TiO_2系低溫SCR催化劑脫硝性能及蜂窩狀成型制備研究[D];浙江工業(yè)大學;2012年

3 廖偉平;Mn-Ce/TiO_2催化劑低溫選擇性催化還原NO機理研究[D];南京師范大學;2012年

4 王飛;錳基低溫SCR脫硝催化劑制備成型及性能研究[D];南京師范大學;2012年

5 郭東旭;新型鐵鈰鈦催化劑SCR脫硝性能及反應動力學研究[D];山東大學;2013年

6 劉爽;柴油機Urea-SCR系統(tǒng)仿真研究[D];武漢理工大學;2013年

本文編號：2630898