Ce摻雜MnOx-TiO2催化劑的制備及其催化氧化NO性能研究.pdf

1、在氨法脫硫技術基礎上發(fā)展同時脫硫脫硝,NO的氧化是關鍵。以選擇性催化氧化(SCO)為NO的氧化方式,針對目前SCO催化劑研究的不足,提出了Ce摻雜以提高催化劑活性的思路。本文研究了Ce摻雜MnOx/TiO2催化劑的制備、性能、不同工藝條件下催化劑的活性和催化氧化動力學,并對催化劑的成型及放大實驗測試進行了初步探索,為SCO催化劑的研究及工業(yè)化應用提供了依據(jù)。
　　 首先,利用固定床催化反應裝置對制備的催化劑進行了活性測試,并結合

2、現(xiàn)代各種表征手段如XRD、BET、SEM、H2-TPR、TG-DTA、Raman、PL、EPR、XPS和FT-IR等研究了Ce摻雜對催化劑結構、表面性質(zhì)和催化活性的影響,優(yōu)化催化劑的制備條件。結果表明,Ce的添加有利于活性組分在載體表面的分散,增強了活性組分與載體之間的相互作用;Ce摻雜進入到TiO2晶格中,引起了電子的不平衡,為平衡電價,形成了氧空位,增加了催化劑表面的超氧自由基含量,提高了催化劑對氧的親和能力,使得催化劑表面氧濃度、

3、Mn3+和Ti3+的含量增加,增強了晶格氧的流動性。當Ce摻雜量為[Ce]/[Mn]為1/3(摩爾比)、負載量為10％、焙燒溫度為300℃條件下,制備的Ce(1)Mn(3)Ti催化劑,在空速41000 h-1、NO濃度400 mg·m-3及O2含量10%的工況下,反應溫度為250℃時NO氧化率最高為85%。
　　 其次,對Ce(1)Mn(3)Ti催化劑催化氧化NO的工藝條件和抗硫抗水性能進行了考察。結果顯示,適宜的反應溫度、較低

4、的空速、氧含量的增加和NO濃度的降低都有利于催化劑活性的提高。當反應溫度高于250℃時催化劑具有較好的抗水性能,并且Ce的摻雜在一定程度上提高了催化劑的抗硫性能。
　　 對Ce(1)Mn(3)Ti催化劑催化氧化NO的動力學進行了研究,結果表明,Ce摻雜后能夠有效降低反應的活化能,從而使得催化劑在較低的反應溫度下有較好的催化活性。NO濃度和氧含量對應的反應級數(shù)分別為0.6和0.9,反應活化能為21.75 kJ。內(nèi)擴散對催化劑活性的

5、影響較大但外擴散的影響可以忽略。
　　 最后,將篩選得到的最佳配方進行擠壓成型,制備了75 mm×75 mm×800 mm的整體蜂窩狀催化劑,在70 kW燃燒器活性測試裝置中進行了放大試驗研究,并對催化劑進行了表征分析。結果表明,在反應溫度為270℃、空速為3000 h-1、NO800 mg·m-3和SO22000 mg·m-3的條件下,NO的轉(zhuǎn)化率為15%。催化劑的活性受煙氣成分和成型方式影響較大,催化劑成型后造成了表面超氧自