以无机纤维为载体的NH3-SCR催化剂的制备及其性能研究
文献类型:学位论文
作者 | 程家凡 |
答辩日期 | 2022-06-01 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 刘海弟 |
关键词 | Nox,选择性催化还原,V2o5,无机纤维,协同催化 |
英文摘要 | 氮氧化物(Nitrogen Oxides,NOx)是一种典型的空气污染物,其排放不仅会造成光化学烟雾、雾霾和酸雨等严重的环境问题,还会危及人类和动物的生命健康,所以必须进行有效控制。氨选择性催化还原技术(NH3-Selective Catalytic Reduction, NH3-SCR)具有二次污染小、净化效率高、运行可靠等优点而被认为是控制NOx排放最有效的方法,其中V2O5/TiO2催化剂因出色的催化性能被广泛应用于NH3-SCR技术。然而,烟气较为复杂的非电行业需要采用多污染物协同控制技术,将NH3-SCR催化剂嵌入到陶瓷管内部用于脱硝除尘一体化。但传统陶瓷催化管存在压降和自重较大、报废时处理成本较高等问题,因此,我们提出了催化剂和过滤介质相分离的工艺。该工艺的关键是设计一种重量轻和SCR性能好的纤维基催化剂。本论文以无机纤维为催化剂载体,通过制备不同组分和结构的多系列纤维基催化剂,系统研究其形貌、结构和理化性质,揭示了催化剂的结构与催化性能之间的内在联系,并进一步考察了纤维基催化剂协同去除一氧化氮(NO)和二氯甲烷(Dichloromethane,DCM)的反应特性。具体研究内容和主要研究结果如下:(1)钒钛纤维基催化剂的制备及其NH3-SCR性能研究以V2O5/TiO2为主要催化活性组分,采用不同的纤维载体(硅酸铝纤维、石英纤维和玻璃纤维)和制备方法(溶胶凝胶法和水热法)制备出钒钛质量比为2 wt%的多系列纤维基催化剂,比较了其对NO的催化脱除效率。结果表明,采用硅酸铝纤维为载体,通过溶胶凝胶法制得的催化剂(VTi/AF-溶胶凝胶法)具有最好的催化活性,在320-450 oC内NOx转化率保持在80%以上。(2)不同钒含量纤维基催化剂的制备及其NH3-SCR性能研究采用溶胶凝胶法在硅酸铝纤维基底上制备了一系列不同钒含量的纤维基催化剂。通过XRD、BET、SEM、XPS、H2-TPR和NH3-TPD等手段表征了催化剂的表面形貌、孔隙结构、表面元素分布、氧化还原能力及酸性位点等信息,并探索了其与催化性能之间的构效关系。结果表明,钒含量为5 wt%的催化剂(V5Ti/AF)具有较好的稳定性、较高的分散性和表面氧活性、以及较强的氧化还原能力和表面酸性,这些都使其在NH3-SCR催化过程中具有优异的性能,可以在300-400 oC内保持80%以上的NO转化率。并且通过压降测试发现,与传统陶瓷催化管相比,纤维基催化剂压降小,表现出较好的传质性能。(3)不同钨含量纤维基催化剂的制备及其性能研究采用溶胶凝胶法将钨掺杂的V2O5/TiO2作为活性组分,制备了一系列不同钨含量的纤维基催化剂。研究表明,钨的掺杂提高催化剂的耐硫性能,并且影响了催化剂的比表面积,促进了催化剂中V2O5和WO3之间的协同效应,增大了V5+/(V4++V5+)比例,提高了低温还原性,增强了表面酸性,进而提高了催化活性,并将活性温度窗口拓宽为240-450 oC。进一步,探讨了不同钨含量对NH3-SCR性能的影响。当钨含量为5 wt%时,比表面积最大为9.368 m2/g,孔径分布较窄,V5+/(V4++V5+)比例最高为83.2%,表现出最佳的脱硝活性,其NOx转化率在363 oC下达99.82%。 (4)纤维基催化剂协同催化去除NOx和CVOCs研究在V5Ti/AF和V5W5Ti/AF催化剂上进行NO和DCM单一污染物去除研究以及多污染物协同催化去除耦合反应。结果表明,协同催化效率较单独去除NO或DCM的转化效率均有所下降。V5W5Ti/AF比V5Ti/AF具有更高的选择性催化还原NOx和DCM氧化活性,因此可以得出钨是钒基催化剂在固定源中同时去除NOx和DCM的有效添加剂。本工作为实现纤维基催化剂协同催化去除多污染物提供了有效途径。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60993] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 程家凡. 以无机纤维为载体的NH3-SCR催化剂的制备及其性能研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
其他版本
除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。