Mn-V_TiO_%282%29催化剂脱除氮氧化物和二噁英的性能研究.pdf
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1、第 9 卷 第 4 期2023 年 8 月生物化工Biological Chemical EngineeringVol.9 No.4Aug.2023文章编号:2096-0387(2023)04-04Mn-V/TiO2催化剂脱除氮氧化物和二噁英的 性能研究陈曦(江苏国创检测技术有限公司,江苏南通 226000)摘 要:本文研究了 V/TiO2、Mn/TiO2以及不同比例的多种 Mn-V/TiO2 NH3-SCR 催化剂脱硝、脱除二噁英的效果,并用 X 射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)和比表面积测试(BET)进行材料表征。结果表明,锰系 NH3-SCR 催化剂脱硝效果更好,钒系NH3-S
2、CR 催化剂脱除二噁英效果更好,以钒作为催化助剂的 Mn-V/TiO2(3 1)在 250 时脱硝和脱除二噁英的效果最好。关键词:二噁英;氮氧化物;NH3-SCR 催化剂中图分类号:TQ426.94;X511 文献标识码:AStudyonthePerformanceofManganeseandVanadiumNH3-SCRCatalyststoRemoveNitrogenOxidesandDioxinsCHEN Xi(Jiangsu Guochuang Testing Technology Co.,Ltd.,Nantong 226000,China)Abstract:In this exper
3、iment,the denitrification and removal of dioxins of V/TiO2,Mn/TiO2 and various ratios of Mn-V/TiO2 NH3-SCR catalysts are studied.The materials are characterized by X-ray diffraction(XRD),programmed temperature reduction(TPR),and specific surface area testing(BET).The experimental results show that t
4、he addition of manganese to the vanadium-based NH3-SCR has better denitrification effect.Manganese-based NH3-SCR catalysts have better denitrification effect,vanadium-based NH3-SCR catalysts have better effect on removing dioxin.Mn-V/TiO2(3 1)with vanadium as catalytic aid have the best effect of de
5、nitrification and removes dioxins at 250 .Keywords:dioxin;nitrogen oxides;NH3-SCR catalyst在我国各种规模的城市中,垃圾焚烧技术凭借“三化”1(减量化、资源化和无害化)的优势,得到了广泛的应用。但是,垃圾焚烧后产生的二次污染仍然不容小觑,特别是所排烟气中的氮氧化物和二噁英,成为了阻碍垃圾焚烧技术应用发展的一大拦路虎2-3。随着我国环境相关法律法规的完善,常规污染物的排放标准也日渐提高,二噁英等痕量有机污染物也被纳入监测范围。脱除烟气中氮氧化物和二噁英常用的方法包括SCR 法(选择性催化还原法)、SNCR 法
6、(非催化选择性还原法)、等离子治理技术及吸附法等4。(1)SCR 法 NO 脱除率 90%以上,具有反应温度较低、催化剂不含贵金属、寿命长等优点,但造价昂贵,容易造成二次污染,操作及存储困难。(2)SNCR 法 NO 脱除率达 50%,不需要催化剂,投资较 SCR 法少,但效率不高,氨的泄漏量大。(3)等离子治理技术 NO 脱除率95%以上,但能量利用率低,设备及维修费用高昂,射线的屏蔽与防护问题不容易解决。(4)吸附法净化效率高,无需消耗化学物质,设备简单,操作方便,但吸附剂用量大,需要再生处理,间歇操作,能耗较 大5-6。综上所述。SCR 法是最早实现工业化应用的氮氧化物和二噁英脱除技术,
7、并且其优点明显,因此本文选择 SCR 法进行氮氧化物和二噁英脱除。通过浸渍法制备了多种钛基锰系、钒系 NH3-SCR 催化剂,作者简介:陈曦(1996),男,江苏南通人,本科,助理实验师,研究方向为催化剂的设计与应用。第 4 期57陈曦:Mn-V/TiO2催化剂脱除氮氧化物和二噁英的性能研究并对其在 200 300 温度区间下脱硝和脱除二噁英的效果进行了研究。1 材料与方法1.1 试剂与仪器四水合乙酸锰,上海凛恩科技发展有限公司;二氧化钛,99.0%,研峰科技(北京)有限公司;偏钒酸铵,永华化学科技(江苏)有限公司;邻二氯苯,上海麦克林生化科技有限公司;N2、O2、SO2/N2、NO/N2、N
8、H3/N2,南京上元工业气体厂。DHG-9053A 电热恒温鼓风干燥箱,上海精宏仪器有限公司;HH-WO-3L 恒温油浴锅,巩义市予华仪器有限责任公司;FA2004 电子精密天平,天津天马横基仪器有限公司;SX2-2.5-10 一体式马弗炉,上海鳌珍仪器有限公司;HJ-4A 数显恒温磁力搅拌器,江苏省金坛市医疗仪器厂;KM9206 烟气分析仪,英国凯恩仪表有限公司;TYD01 微量注射泵,保定雷弗流体科技有限公司;WZD-68 催化评价装置,五洲鼎创(北京)科技有限公司;SP-300 氢气发生器,上海气谱仪器设备有限公司;GC112N 气相色谱仪,上海仪电分析仪器有限公司;XD-2 型 XRD
9、 衍射仪,北京普析通用仪器有限公司;F-sorb3400 高速自动比表面积与孔隙度分析仪,北京金埃谱科技有限公司。1.2 实验方法1.2.1 NH3-SCR 催化剂的制备(1)V/TiO2催化剂取 50 mL 加热至 80 的去离子水,按 5%的负载量加入偏钒酸铵(NH4VO3),充分溶解后加入 1 g TiO2,400 r/min 搅拌 3 h,其中 25 搅拌 2 h,85 搅拌 1 h;放入烘箱中在 120 下干燥 10 h,于一体式马弗炉中 550 煅烧 5 h,自然降温后样品装入透明的塑料离心管中,制得样品命名为 V/TiO2,贴上标签以便后续测试。(2)Mn/TiO2催化剂取 50
10、 mL 加热至 80 的去离子水,按 5%的负载量加入四水合乙酸锰,充分溶解后加入 1 g TiO2,400 r/min 搅拌 3 h,其中 25 搅拌 2 h,85 搅拌 1 h;放入烘箱中在 120 下干燥 10 h,于一体式马弗炉中 550 煅烧 5 h,自然降温后样品装入透明的塑料离心管中,制得样品命名为 Mn/TiO2,贴上标签以便后续测试。(3)Mn-V/TiO2催化剂取 50 mL 加热至 80 的去离子水,按 5%的负载量依次加入偏钒酸铵和四水合乙酸锰,Mn 和 V 的摩尔比分别为 5 1、4:1、3 1 以及 2 1,充分溶解后加入 1 g TiO2,400 r/min 搅拌
11、 3 h,其中 25 搅拌 2 h,85 搅拌 1 h;放入烘箱中在 120 下干燥10 h,于一体式马弗炉中 550 煅烧 5 h,自然降温后样品装入透明的塑料离心管中,制得样品分别命名为V/TiO2、Mn/TiO2、Mn-V/TiO2(5 1)、Mn-V/TiO2(4 1)、Mn-V/TiO2(3 1)、Mn-V/TiO2(2 1),贴上标签以便后续测试。图 1 催化剂样品实物图注:从左至右分别为V/TiO2、Mn/TiO2、Mn-V/TiO2(51)、Mn-V/TiO2(4 1)、Mn-V/TiO2(3 1)、Mn-V/TiO2(2 1)。1.2.2 NH3-SCR 催化剂脱硝活性测试在
12、催化评价装置上进行 NH3-SCR 催化剂的脱硝活性测试。取 NH3-SCR 催化剂颗粒 1 cm3放置于内径为 1 cm 的石英管内,放于加热炉内,控制加热时间与反应温度,升温速率为 5 /min。采用标准钢瓶气模拟电厂的烟气,由于一般烟气中大多数氮氧化物为一氧化氮,二氧化氮的数量可以忽略不计,所以实验数据中的氮氧化物以一氧化氮计。测试中,模拟配气成分(体积比)为 8%NO+8%NH3+6%SO2+11%O2+67%N2。200、250、300 各加热 20 min 之后采集一次出口气体,用烟气分析仪对所采集的气体进行分析。测试结果用一氧化氮的转化率表示,计算公式如(1)所示7-8。NO=1
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