天然锰氧化物复合催化剂制备及其催化氧化NO性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fsb820101
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随着大气污染的不断加剧,且近年国家又发布了新的燃煤锅炉排放标准,这对我国烟气脱硝手段的创新提出了更加严格的要求,因此,烟气脱硝是目前大气污染防治研究的热点之一。本研究主要利用天然锰氧化物的不同处理方式,制备出多种催化剂,同时针对不同烟气环境进行选择性催化氧化(SCO)的实验并观察记录其催化氧化NO的性能。分别通过等体积浸渍法以天然锰氧化物(主要成分为Mn02)为载体,制备了包括酸浸、Ni/MnO2、Ti/MnO2、Ce/MnO、Ti/Ce/MnO2等复合型催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、程序升温吸附-脱附(TPD)、热重分析(TG)、比表面积分析(BET)和红外傅里叶光谱(FTIR)对其进行了表征,同时在制得最优催化剂的基础上,考察了酸浸浓度、反应温度、煅烧温度、NO初始浓度、02浓度等操作因素以及H20和S02对催化剂氧化活性的影响。结果表明:以一定浓度硫酸浸渍之后的天然锰矿作为催化剂,具有良好的低温催化脱硝活性。在3 mol/L硫酸浸渍条件下,在低温段(100℃及3%02)的模拟烟气环境下,1000 ppm的NO转换率能够达到90%,且可稳定时间10小时以上,对于低浓度的H20和SO2(≤300 ppm)也有不错的抗性,当同时撤掉H20和S02时,催化剂的活性还可以稳定回升至最初状态,并继续维持一段时间。而利用传统模式负载活性组分的方法制备新的催化剂,结果却显示天然锰矿单独负载Ce、Ni及Ti等这一类活性组分的低温氧化脱硝性能不佳,在和以上相同烟气条件下进行脱硝实验发现NO转换率不足40%,且催化剂的维持时间很短,抗水抗硫的能力也很差,无法满足我们的脱硝要求。当利用天然锰矿同时负载Ce和Ti这两种活性组分时,结果显示,其具有较好的催化氧化脱硝性能,但是其对温度有一定的需求。在同时负载5%Ce和5%Ti并于250℃下煅烧后,在较高温度(300℃,3%02)的模拟烟气环境下,1000 ppm的NO转换率几乎能够达到100%,且可稳定10小时以上,但其同时抗水抗硫的能力不强,在较高的H20和SO2(≥500 ppm)共同存在的环境下,催化剂很快失活,且同时撤掉H20和S02后无法完全恢复活性。以上三种体系下,催化剂失效的主要原因是在反应过程中,催化剂表面产生了一定量的硫酸盐和硝酸盐,尤其在抗水汽和802的实验中,有大量的硫酸盐产生并覆盖催化剂,导致催化剂无法发挥效果,脱硝效果降低。
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