活性半焦低溫催化氧化脫除煙氣中NO的研究.pdf

1、Nox由于可以導(dǎo)致酸雨和光化學(xué)煙霧等環(huán)境災(zāi)害而受到了人們的廣泛關(guān)注。相對(duì)于選擇性催化還原法,NO催化氧化法是一種更為綠色的處理技術(shù),可將NO氧化為NO2。由于其本身的物化性質(zhì)(極性和酸性),NO2可吸附并富集在堿性多孔材料中,尤其是活性炭(焦)上。在這種思路下,Nox可被回收并制成有價(jià)值的產(chǎn)品如硝酸鹽和肥料。
　　 本論文選用鄂爾多斯褐煤半焦為原料,利用水熱活化、酸堿活化和高溫活化以及組合方法對(duì)半焦進(jìn)行活化,同時(shí)負(fù)載金屬氧化物和

2、NO吸附劑BKS,以增加半焦對(duì)NO的催化氧化活性。在固定床反應(yīng)器上考察催化劑的最佳制備條件和最優(yōu)操作參數(shù)。通過多種表征手段,如酸堿滴定、Boehm滴定、SEM、BET、TG、FTIR等方法.考察改性對(duì)半焦物化性質(zhì)的影響,并探討催化活性與半焦物化性質(zhì)的關(guān)系。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,探討NO在半焦上的氧化的機(jī)理。最后考察再生條件對(duì)失活催化劑再生的影響。本研究的結(jié)論如下:
　　 硝酸活化有很好的脫灰效果,可以增加半焦表面的酸性官能團(tuán);堿活化有一

3、定的脫灰效果,并可增加半焦表面的堿性官能團(tuán);水熱活化法能夠減少半焦中的揮發(fā)份;高溫活化能夠在減少揮發(fā)份的同時(shí)提高固定碳的含量。樣品C(40+O2)的比表面積最大,可達(dá)252.7 m2/g;活性最高,當(dāng)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度為70℃、空速600h-1、O2 5％、NO濃度為440mg/m3,并設(shè)定小于70％的轉(zhuǎn)化率為穿透點(diǎn)時(shí),硝容為0.455％?；钚园虢贡砻娴聂驶倌軋F(tuán)和堿性官能團(tuán)是NO催化氧化過程中的重要因素,兩者共同作用與脫硝過程。羰基作

4、為吸附活性中心用于吸附氧化NO,同時(shí)氧化產(chǎn)物NO2遷移并儲(chǔ)存到堿性官能團(tuán)并讓出活性位。
　　 兩步組合活化中,樣品B2C的比表面積最大,達(dá)393.7 m2/g,硝容也最大,為1.006％。三步組合活化中,樣品A2B2C比表面積最大,達(dá)400.4 m2/g:樣品A1B1C的硝容最大,為0.856％。對(duì)樣品A1B1C的活化步驟進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化后,硝容提高到1.638％。
　　 負(fù)載過渡金屬氧化物的半焦活性高于未經(jīng)負(fù)載的半焦,

5、其中負(fù)載CuO的效果好于其他金屬氧化物,當(dāng)CuO負(fù)載量為1％時(shí),催化活性最高。當(dāng)反應(yīng)溫度70℃、空速800h-1、O25％、NO濃度1384 mg/m3,同時(shí)設(shè)定小于70％的轉(zhuǎn)化率為穿透點(diǎn)時(shí),樣品SC(Cu,1％)的硝容為2.250％。
　　 隨著煙氣中水汽含量的增加,催化劑活性迅速降低,當(dāng)水汽含量升為15％時(shí),硝容僅為0.6426％,較無水汽時(shí)的硝容減少了250％。在活性半焦上浸漬BKS溶液有利于提高活性半焦對(duì)NO的吸附量和催

6、化活性。當(dāng)BKS濃度增加為80％時(shí),NO的穿透時(shí)間為14h,硝容為2.076％。
　　 O2含量的增加和溫度的降低都有利于NO向NO2的轉(zhuǎn)化。隨著空速和NO濃度的增加,硝容先增大后減小。當(dāng)空速為1000h-1或NO濃度為1937 mg/m3時(shí),其硝容最大。SO2對(duì)NO的轉(zhuǎn)化率起抑制作用,而NO對(duì)SO2的轉(zhuǎn)化起促進(jìn)作用。此活性半焦的最佳的操作參數(shù)為:水汽含量為4.2％、O2 10％、反應(yīng)溫度70℃、空速1000 h-1、NO濃度1

7、937 mg/m3時(shí),此時(shí)活性半焦的硝容為5.7058％。
　　 O2主要以自由態(tài)而不是吸附態(tài)參與氧化。NO催化氧化產(chǎn)物主要包括硝酸鹽,亞硝酸鹽和亞硝酰基等官能團(tuán)。研究認(rèn)為催化反應(yīng)初期的控制步驟為NO在半焦上的吸附過程,中期的控制步驟為NO氧化或NO2脫附,而末期控制步驟為NO2的脫附過程。
　　 失活催化劑在300℃下保溫1h就可充分再生。第五次再生之后,半焦硝容開始下降。到第十次再生時(shí),樣品SC(Cu,1％)(80％