【摘要】：大氣中的氮氧化物及元素汞主要來自燃煤煙氣,近年來燃煤煙氣中氮氧化物及元素汞的控制成為研究的熱點。工業(yè)中脫硝過程與脫汞過程往往是在不同的設備進行,這樣就增加了運行成本。在諸多同時脫硝脫汞技術中,研究較多的是選擇性催化還原(SCR)技術,然而常用的SCR催化劑存在操作溫度較高、成本較大等不足,研發(fā)低成本的低溫、高活性SCR脫硝脫汞催化劑十分必要。凹凸棒土(ATP)具有比表面積大、吸附性能好、價格低廉等優(yōu)點,用其代替價格相對較高的氧化鈦、碳基載體,在保證其低溫活性的同時,可有效降低催化劑的成本。首先制備了 SnO2-Fe2O3/ATP催化劑,并考察了其脫硝脫汞性能。結果表明,SnO2和Fe2O3同時負載后,催化劑活性組分之間的相互作用增強,促使活性組分顆粒減小,分散程度增加,這有利于催化劑催化活性的提高。SnO2的加入會使催化劑的脫硝活性窗口變寬,且當Sn/Fe為1:2時催化活性最高,在160～240 ℃溫度范圍內NO的轉化率一直保持在89.4%以上,脫汞率一直保持在78.1%以上�？沽驕y試結果表明,SO2對SnO2-Fe2O3/ATP催化劑的脫硝性能有明顯的抑制作用,對脫汞過程有一定的促進作用。CeO2具有較強的儲存和釋放氧的能力,因而采用超聲波浸漬法制備CeO2/ATP催化劑,考察其脫硝脫汞性能。催化劑結構表征結果表明10%-CeO2/ATP的比表面積最大,提高了其吸附性能。在空速為40000h-1、催化溫度為200 ℃條件下,10%-CeO2/ATP催化劑的脫硝率可達到89.6%,脫汞率達到92.4%,然而SO2對催化劑的脫硝脫汞性能具有抑制作用。為了進一步提高CeO2/ATP的脫硝效率,采用超聲波浸漬法和溶膠凝膠法兩種方法制備出不同Ce02負載量的Ce02-CeV04/ATP催化劑,并考察其脫硝脫汞活性。結構表征結果表明,相比于浸漬法制備的催化劑,溶膠凝膠法制備的催化劑具有更大的比表面積及孔體積,同時具有更高的Ce3+/Ce4+及化學吸附氧。該方法制備的催化劑具有較高的脫硝脫汞活性,且CeO2(0.1)-CeVO4/ATP性能最佳。在160～220 ℃溫度范圍內NO的轉化率一直保持在94.5%以上,脫汞率保持在90.5%以上。此外,該催化劑具有較強的抗硫毒化能力,即使在有1000ppmSO2存在的條件下,180 ℃時,催化劑的脫硝率仍可達到78.7%,脫汞率達到90.4%。為了進一步提高催化劑的抗硫中毒性能,考慮到鈦基SCR催化劑具有較好的抗硫中毒性能,因而采用溶膠凝膠法制備出不同TiO2/ATP比例的低溫SCR催化劑CeO2/TiO2-ATP,并利用低溫等離子體對催化劑進行改性。表征結果表明,低溫等離子體對催化劑的改性不僅緩解了催化劑表面的團聚現象,提高了 CeO2在載體表面的分散程度,同時促進了催化劑表面的Ce4+被還原成Ce3+,生成了更多的化學吸附氧,增強了催化劑脫硝脫汞性能。當Ti02/ATP為1:3時,在2%O2以及NH3/NO=1的條件下,催化劑具有較高的脫硝脫汞效率,在180～240℃范圍內NO轉化率均保持93.3%以上,脫汞率保持在86.7%以上。同時,催化劑具有較強的抗硫毒化能力,即使在通入l000ppm的S02時,在220℃條件下催化劑的脫硝率仍可達到83.9%,脫汞率達到86.8%。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O643.36;X701
【圖文】：

006-2014年我國NO:排放皿Fig.1.1NO,emissions加China玩2006-2014

，２、粉塵微粒和水蒸汽會使催化劑中毒以及投資與運行費用較高。逡逑根據脫硝工藝ＳＣＲ技術可分為高溫ＳＣＲ技術、中溫ＳＣＲ技術和低溫ＳＣＲ技術類。目前成熟的商業(yè)ＳＣＲ技術主要是高溫ＳＣＲ技術，ＳＣＲ反應裝置安裝在省煤器塵器之間，煙氣出口溫度相對較高，催化劑不可避免的受到煙氣中粉塵和Ｓ０２顆塞從而致使催化劑中毒。中溫ＳＣＲ技術是將ＳＣＲ反應裝置安裝在除塵器之后、脫置之前，煙氣中Ｓ０２會與ＳＣＲ反應中的還原劑發(fā)生反應生成固體顆粒覆蓋催化，堵塞催化劑使其中毒。低溫ＳＣＲ催化劑則將ＳＣＲ反應裝置安裝在除塵器和脫硫之后，大大降低了催化劑中毒的幾率。煙氣在經過除塵和脫硫過程之后溫度會大幅，不在常用商業(yè)催化劑的最佳活性溫度窗口范圍內，必須通過安裝換熱器來提高度，從而導致成本大幅增加，工業(yè)的可行性降低［１７—１９］。因此開發(fā)低溫ＳＣＲ催化劑為ＳＣＲ催化劑研究熱點。逡逑低溫ＳＣＲ催化劑主要分為負載型和非負載型兩類，負載型催化劑則包括催化活分和載體兩部分，載體材料主要有Ｔｉ０２、Ａ１２０３、活性炭、分子篩，而非負載型催只包括金屬氧化物活性組分。逡逑

棒土晶體具有介于鏈狀結構和層狀結構之間的中間結構，在其晶體結構中兩層硅氧四面逡逑體夾一層鎂氧八面體［１１７］。逡逑凹凸棒土晶體一般呈棒狀或纖維狀集合體，其掃描電鏡圖如圖１．５所示。單根纖維逡逑晶的直徑在２０邋ｎｍ左右，長度可達１邋ｐｍ，是一種納米材料的前驅體。它的顏色一般為逡逑白色、灰白色、青灰色、灰綠色或弱絲}y光澤，而且摸起來手感滑順，質量很輕盈。凹逡逑凸棒土的比表面積比其它粘土礦物大，比表面積一般為１５０￣３５０ｍ２／ｇ。逡逑■■逡逑（ａ）邐（ｂ）逡逑圖１．５不同形貌凹凸棒土的ＳＥＭ圖逡逑（ａ）棒狀，（ｂ）纖維狀逡逑Ｆｉｇ．邋１．５邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ邋ｗｉｔｈ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ逡逑（ａ）邋ｒｏｄ－ｌｉｋｅ，邋（ｂ）邋ｆｉｂｒｏｕｓ逡逑最開始凹凸棒土是被俄羅斯人烏拉爾發(fā)現的，坡縷石也是由他來命名的，后來在全逡逑世界范圍內陸續(xù)發(fā)現凹凸棒土礦物。雖然凹凸棒土的儲量非常大，但真正可以工業(yè)化應逡逑用的凹凸棒土卻不多

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本文編號：2772431