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用蜂窝状金属丝网催化剂进行NH3选择性催化还原NOX的研究

用蜂窝状金属丝网催化剂进行NH3选择性催化还原NOX的研究

      氮氧化物(NOX)是大气的首要污染物之一,对人体健康和生态环境具有严重危害。中国的NOX排放量不断增加,氮氧化物的污染控制和治理迫在眉睫。选择性催化还原(SCR)技术由于具有高效率、高选择性和高经济性,成为NOX治理的主流技术之一。本论文以SCR技术的核心问题即催化剂为研究对象,制备蜂窝状金属丝网催化剂。以金属丝网为基体,用电泳沉积法(EPD)在金属丝网上负载Al粉,通过烧结加煅烧形成多孔的Al2O3薄层,将直片和弯片交替捆绑形成蜂窝状金属丝网模件,采用溶胶-凝胶法负载TiO2和浸渍法负载活性组分V2O5和WO3/MoO3,制成具有三维通透结构的蜂窝状金属丝网催化剂。以NH3选择性催化还原NO为模型反应,考察了催化剂制备过程中各参数对催化剂性能的影响。结果表明,当TiO2的负载量为0.4g时可将8g的金属丝网模件完全覆盖;二元催化剂的最佳组分为V(1%)-W(3%)/TiO2(摩尔百分含量)(简写为V(1)-W(3)/TiO2);若在一定范围内增大金属丝网的目数,有利于提高NO去除率;加入Mo组分形成三元催化剂,当活性组分配比为V(1)-W(3)-Mo(6)/TiO2时,大大改善了催化剂的性能。通过研究SCR反应中影响催化剂性能的因素发现,低温下NO去除率随温度上升而增大,通过对SCR反应动力学的初步研究,表明此时反应符合一级反应动力学特征。反应一定温度范围内效果最好,温度继续升高,NO去除率下降;反应中低温下减小空速对SCR反应有利;进料气中最佳氨氮比为1:1。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能量弥散X射线(EDX)能谱分析、X射线光电子能谱对制备的催化剂的体相结构和表面特性进行了表征。结果表明金属丝网负载Al2O3后比表面积从0.2m2/g增大到13m2/g,TiO2以锐钛矿型存在,平均粒径为15nm,活性组分在催化剂载体上以非晶态存在,活性组分生成量很少,可能形成单层分散,催化剂中的氧是由TiO2和金属氧化物的氧以及一定量的吸附氧组成。

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