ACF低温SCR脱硝催化剂国内最新研究进展

ACF低温SCR脱硝催化剂国内最新研究进展摘要：低温SCR脱硝催化剂是国内外研究的一个热点。本文总结了国内以活性碳纤维作载体，负载金属氧化物活性物质作催化剂的最新研究成果，并对进一步发展进行了展望。此外，也列举一些脱硝的新方法新尝试。关键词：ACF；低温；SCR；脱硝催化剂；新方法Abstract：Thecatalystsoflow-temperatureSCRtechnologyforde–nitrationarethefocusofresearchersathomeandaboard.ThispapersummarizedthelatestresearchdevelopmentinthefieldofcatalystswhichusetheACFasthecarrierandthatloadmentaloxides,meanwhile,furtherdevelopmentwasproposedintheend.Further,somenewmethodshadbeenshowed.Keywords:ACF;low-temperature;SCR;catalystsforde–nitration；newmethods氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物，主要包括NO、NO2、N2O等，可以引起酸雨、酸雾、与碳氢化合物可形成光化学烟雾，参与臭氧层的破坏，通过干、湿沉降的作用，加重了水体富营养化的影响，而且还会影响人体的呼吸系统。我国NOx排放总量巨大且呈继续增加态势，烟气脱硝将是继电站脱硫技术后，又一个广阔的极具爆发性增长的市场[1,3]。控制排放主要采取低N0X燃烧技术和烟气脱除两种途径。[2]SCR法是目前商业应用最广泛的烟气脱硝技术.制备温度窗口宽、活性高和选择性强的催化剂是该技术的核心．按照催化剂适用的烟气温度条件分类，一般按照不同的温度使用窗口可以将SCR工艺分为：高温、中温、低温三种不同的SCR工艺。低温SCR是指催化剂的适用温度在120～300℃。[4]商业催化剂大多要求温度在350℃以上才可以发挥很高的活性；而对于电站锅炉，在此温度下脱硝，必须将其置于除尘器之前，由于烟气没有进行除尘，因此高浓度粉尘和SO容易引起催化剂中毒和使用寿命减少，而且需要预热，增加了能耗和设备费用．因此，开发具有低温活性的NH3选择催化NO的催化剂成为国内外研究热点[5,6]．ACF低温SCR脱硝催化剂活性碳纤维(ACF)具有比表面大、微孔结构丰富的特点，常被用作催化剂的载体。ACF经处理并负载金属氧化物形成的复合催化剂表现出较好的催化效果，国内外学者对此类催化剂的低温SCR活性进行了广泛的研究。沈伯雄等研究表明：在有氧条件下，ACF先经浓酸预氧化，然后负载金属氧化物制备的催化剂具有较好的NO脱除率，但是金属氧化物的负载量不能太高，否则会降低催化剂的催化活性，影响NO的脱除。10％CeO2／ACFN表现出优良的催化活性，从120～300℃对NO脱除率均稳定在85％以上，具有低温催化活性高、催化效果较高而且稳定和高活性温度域宽等优点，有希望得到实际的工业应用。Mn-CeOx/ACFN催化剂在80～150℃的低温范围内具有很高的脱硝效率。在10％相同负载量下,不同负载情况的催化性能顺序为：CeO2／ACFMnOx(f)-CeO2／ACFMnOx-CeO2(f)／ACF≈MnOx／ACF≈MnOx-CeO2／ACF[5,7,8]。Fe具有独特的化学性质，是较好的助催化剂组分。陈燕等研究表明：单独负载时12％CeO2／ACF的催化活性最好，加入Fe后以10％Ce-2％Fe／ACF的活性最佳，在反应温度为80～120℃时较相同质量分数的CeO2／ACF催化剂的选择性提高幅度最大达18.11％，且低温活性和活性持久性较好，在所测温度范围内,其催化效率基本上稳定在97％以上，由此可见，Ce-Fe／ACF催化剂明显优于单独负载CeO的催化剂[9]。徐刚华等研究表明:活性碳纤维经硝酸处理再采用浸渍法制备的Cu(NO3)2-Ni(NO3)2／ACF催化剂在150～300℃的低温范围内具有很高的脱硝效率，且高于单组分Cu(NO3)2／ACF催化剂及Ni(NO3)2／ACF催化剂,Cu(NO3)2：Ni(NO3)2为5O：5O时复合催化剂具有最高的活性[10]。马倩等研究表明：负载量为10％的CeO2-CoO／ACF复合催化剂经煅烧后在120—240℃时具有很高的催化活性[11]。以上研究都表明以活性碳纤维作载体，负载过渡金属氧化物活性物质作催化剂能得到较好的脱硝效率，复合催化剂比单一催化剂脱硝效率好，加入Fe等助催化剂也有利于脱硝。脱硝新尝试最新的研究表明过氧化氢脱硝是一种清洁节能、高效稳定、运行可靠的脱硝新技术。虽然过氧化氢洗涤脱硝工艺目前已经在3MW机组上试验成功，且经济性和效率均优于SCR脱硝工艺。但是，过氧化氢洗涤脱硝技术副产物硫酸回收及储存安全性值得考虑，且该技术尚无在大型燃煤机组上实施的经验，运行可靠性和稳定性需要进一步的考察和验证[12]。微波放电脱硝作为一种新能源，微波技术用于燃煤电厂脱硝尚处于初始研究阶段，但由于具有快速、高效省时、节能等优点，可以预见，随着微波技术的更深入研究，该技术将逐步在燃烧行业得到广泛应用[13]。另外也有学者在用烃类作还原剂如乙醇和乙烯等做了尝试[14,15]。结语在环保意识日益提高的今天，寻求清洁节能的低温脱硝方法是学者们努力的方向，新型的低温脱硝催化剂必将为人类带来更好的生活质量。参考文献：[1]袁细宁.脱销市场研究现状及发展建议.环境研究与检测，2010,23:48-50.[2]张金龙，辛志玲，张大全.湿法烟气脱硝技术研究进展.上海电力学院学报，2010,26（2）:152-155.[3]赵继海,王文选.对我国脱硝产业的瞻望.科技博览:234-235.[4]沈伯雄王成东郭宾彬梁材史展亮.控制氮氧化物排放的低温SCR催化剂及工程应用.电站系统工程,2006,22(5):30-34.[5]沈伯雄，郭宾彬，史展亮，吴春飞，梁材.CeO2／ACF的低温SCR烟气脱硝性能研究.燃料化学学报,2007,35(1):126-128.[6]沈伯雄，梁材，郭宾彬，王成东，葛介龙，赵琴霞.烟气低温SCR脱硝技术的现状与展望.电力环境保护,2006,22(6):37-39.[7]沈伯雄，史展亮，郭宾彬，王成东，吴春飞.CeO2/ACFN和MnOx/ACFN低温选择性催化还原NO研究.洁净煤技术，2007,13(1):32-35.[8]沈伯雄，史展亮，施建伟，杨婷婷，赵宁.基于Mn-CeOx/ACFN的低温SCR脱硝.化工进展,2008,27(1):87-91.[9]陈燕李彩亭曾光明樊小鹏.Ce-Fe／ACF催化剂低温选择性催化还原NO的研究.环境工程学报,2010,4(3):625-628.[10]徐刚华,胡将军.ACF负载铜一镍复合催化剂脱氮性能研究.长江大学学报,2009,6(4):163-165.[11]马倩,胡将军,李闯,张秋勉,陈熙.CeO2-CoO／ACF低温SCR烟气脱氮性能的研究.环境工程学报,2010,4(4):900-902.[12]李忠华，柏源，薛建明，王小明.火电厂燃煤烟气过氧化氢脱硝技术的研究及应用.电力科技与环保,2010,26(4)：11-14.[13]曹春梅，赵晓初，赵毅.微波直接分解脱除NO的数值模拟研究.华北电力大学学报,2010,37(4):96-100.[14]帅石金，孙建军，王建昕，贺泓.使用乙醇还原剂的NOx-SCR催化剂的性能评价.汽车工程,2005,27(5):541-545.[15]唐从明，马倩胡将军,欧阳玲陈熙,甘复兴.Cu0／r-A1203催化剂乙烯催化还原烟气脱硝试验研究.环境科学与技术，2009，32(12):134-135.