煙氣中甲烷脫硫脫氮一體化的研究.pdf

1、大氣中的SO<,2>和NOx(尤其是NO)是危害最為嚴(yán)重的大氣污染物,也是造成酸雨的元兇.在催化劑的存在下將工業(yè)廢氣中的NO轉(zhuǎn)化為氮?dú)馐呛芎玫某O的辦法.同時(shí),如果能將煙氣中的SO<,2>催化還原回收單質(zhì)硫,不僅對(duì)于解決SO<,2>所造成的污染問題具有特別的意義,而且具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.中國西部天然氣資源極為豐富,且價(jià)格低廉,來源方便.因此,該課題系統(tǒng)地考察鈣鈦礦型催化劑和負(fù)載型催化劑分別對(duì)CH<,4>還原SO<,2>和N

2、O反應(yīng)的催化性能,并在此基礎(chǔ)上對(duì)反應(yīng)的催化活性相和催化機(jī)理進(jìn)行了探討.該文采用了溶膠-凝膠法制備了一系列B位離子不同的LaBO<,3>(B=Cr、Mn、Fe、Co、Ni)鈣鈦礦型催化劑,并對(duì)它們進(jìn)行了CH<,4>還原SO<,2>和NO反應(yīng)的催化活性評(píng)價(jià).結(jié)果表明,鈣鈦礦型催化劑對(duì)CH<,4>還原SO<,2>均具有較高的活性,其順序?yàn)?LaFeO<,3>>LaCrO<,3>>LaCoO<,3>>LaMnO<,3>≈LaNiO<,3>.同時(shí)

3、,該系列催化劑對(duì)于CH4還原NO反應(yīng)催化活性也較高,其順序?yàn)?LaCrO<,3>>LaMnO<,3>≈LaCoO<,3>>LaFeO<,3>>LaNiO<,3>.采用XRD、TEM、TPR等多種手段對(duì)此系列催化劑進(jìn)行了表征,發(fā)現(xiàn)制備的催化劑顆粒大小屬于納米級(jí),B位離子的d電子活潑性是影響催化劑性能的一個(gè)重要因素.B位離子d電子越活潑,越易于激發(fā),引發(fā)反應(yīng),因而活性較高,但隨之而來的就是催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的降低,而催化劑的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)是其具

4、有高活性的主要原因.以γ-Al<,2>O<,3>為載體制備了不同過渡金屬氧化物催化劑,使其用于脫硫和脫氮反應(yīng).活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明,在脫硫反應(yīng)中,其活性順序?yàn)镕e<,3>O<,4>/γ-Al<,2>O<,3>>MnO/γ-Al<,2>O<,3>>Cr2O<,3>/γ-Al<,2>O<,3>>NiO/γ-Al<,2>O<,3>>CoO/γ-Al<,2>O<,3>.反應(yīng)后XRD表征結(jié)果表明,MnO/γ-Al<,2>O<,3>、CoO/γ-Al<

5、,2>O<,3>和NiO/γ-Al<,2>O<,3>催化劑均出現(xiàn)相應(yīng)的金屬硫化物.在脫氮反應(yīng)中,其活性順序?yàn)镃r<,2>O<,3>/γ-Al<,2>O<,3>>CoO/γ-Al<,2>O<,3>>Fe<,3>O<,4>/γ-Al<,2>O<,3>>NiO/γ-Al<,2>O<,3>>MnO/γ-Al<,2>O<,3>.研究結(jié)果表明,在NO催化分解反應(yīng)中,活性中心可能是氧化物催化劑表面的氧缺位.在工業(yè)煙氣中不可避免的含有一定量的氧氣,根據(jù)