铜基分子筛催化剂的宽温NH_3-SCR脱硝性能探究_靳鹏凯.pdf
《铜基分子筛催化剂的宽温NH_3-SCR脱硝性能探究_靳鹏凯.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《铜基分子筛催化剂的宽温NH_3-SCR脱硝性能探究_靳鹏凯.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、引用格式:靳鹏凯,陈志勇,金瑞奔,等铜基分子筛催化剂的宽温 脱硝性能探究安全与环境工程,():,y y y d ,():铜基分子筛催化剂的宽温 脱硝性能探究靳鹏凯,陈志勇,金瑞奔,陈阳,刘志坦,庄柯,喻乐蒙,盛重义,(南京师范大学环境学院,江苏 南京 ;新疆伊宁市供热有限公司,新疆 伊宁 ;杭州天量检测科技有限公司,浙江 杭州 ;国家能源集团科学技术研究院有限公司,江苏 南京 ;国电环境保护研究院有限公司,江苏 南京 ;伊犁师范大学化学与环境学院,新疆 伊宁 )摘要:以、和 型分子筛为载体,采用浸渍法制备了种铜基分子筛催化剂,利用射线衍射()、比表面积分布测试()、程序升温脱附()、程序升温还
2、原()、射线荧光光谱()和射线光电子能谱()等表征手段对该催化剂的物化特性进行分析,并对其在 范围内的 脱硝性能进行评价。结果表明:种铜 基 分 子 筛 催 化 剂 的 活 性温度窗口不同,、和 催化剂达到 脱硝效率的活性温度窗口分别位于 、和 ;负载 后的分子筛骨架结构基本保持不变;相比型分子筛催化剂,和 催化剂的比表面积增加,催化剂的比表面积和孔体积却有所下降;和 催化剂表现出较好的氧化还原能力,且其表面具有更多的 物种和表面吸附氧()含量;结果显示,的引入使 和 分子筛表面的强酸量减弱,分子筛的强酸量增加,使 催化剂高温段 反应中的吸附增强,从而表现出较为优异的高温催化活性。关键词:铜基
3、催化剂;分子筛;脱硝性能;宽温中图分类号:文章编号:()收稿日期:开放科学(资源服务)标识码():基金项目:国家自然科学基金项目();江苏省社会发展面上项目();国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室开放基金项目()作者简介:靳鹏凯(),男,硕士研究生,主要研究方向为环境催化。:通讯作者:盛重义(),男,博士,教授,主要从事大气污染控制与环境催化方面的研究。:o o o o ,y ,y ,(.,y,;.y.,d.,;.y.,d.,;.y d y .,d.,;.d .,d.,;.y ,y,):y y ,y y y y (),(),(),y (),y y()y y(),y (第 卷第期 年月
4、安 全 与 环 境 工 程 y )y ,y ,y ,y y y y ,y,y (),y y o :y ;碳达峰、碳中和目标的提出,为我国能源低碳转型指明了目标与方向,同时也成为电力行业可持续发展的主要约束条件。作为最清洁的低碳化石能源,天然气是我国建立清洁高效、绿色低碳、安全经济能源体系的必然选择。与煤电相比,天然气发电在碳排放方面减排优势明显。我国电力行业正大力发展以天然气为燃料的燃气联合循环发电机组(简称“燃气轮机”),不仅使污染物排放量减少,而且具有启停迅速、运行灵活等特点。但与已实现“超低排放”的煤电相比,天然气发电在 排放方面不具备优势。在我国燃气电厂排放标准升级的趋势下,有相当数量
5、的燃气发电机组需加装 脱硝系统,才能达到相应的排放标准。燃气轮机中的 含量和烟尘含量较低,但存在启停快速和温度变化快的现象,因而对作为技术核心的催化剂性能提出了更高的要求。为了避免对余热锅炉进行改造,节约投资成本,同时有充足的空间使氨与烟气充分混合,可考虑将 脱硝系统直接布置于余热锅炉之前的高温段。此区间烟气温度高达 ,常 用的钒钛系催 化剂(等)在该温度区间内极易发生晶型转变,同时其催化活性相也会因烧结而失活,此外 具有较大的毒性,后续处理较为困难。因此,开发适合燃气轮机高温环保型催化剂显得至关重要。沸石分子筛因具有较好的热稳定性成为催化脱硝领域的研究热点。已有研究者通过在分子筛上负载、等不
6、同的活性组分,来制备满足不同性能的分子筛催化剂。如 等研究了 、和 催化剂在有癸烷存在条件下的低温 脱硝性能,发现 催化剂具有较好的低温催化活性;等考察了高温水热老化处理条件下 、和 催化剂对 反应的影响,发现 催化剂表现出优异的选择性,等副产物的生成量明显低于其他两种分子筛;闫春迪等研究了 、和 三种不同分子筛负载 的 催化活性,发现不同分子筛负载 后表现出不同的抗高温水热老化处理能力。因此,在催化剂活性成分相同的情况下,分子筛可能是影响其催化活性的关键。本研究采用浸渍法将 作为活性组分负载于、和 三种不同的分子筛上,考察不同铜基分子筛催化剂在宽温范围()内的()(y )催化活性,并借助表征
7、手段探究催化剂的物化性质,同时通过对不同骨架结构的分子筛进行比较,明确分子筛载体对 催化活性的影响,进一步探讨分子筛载体与高温催化活性的关系,为燃气轮机高温环保型催化剂的开发在载体上的选择提供参考依据。材料与方法1.1催化剂的制备种分子筛原料为 、(南开大学催化剂厂,分子筛的硅铝比(摩尔比)分别为、)。先采用超声浸渍法制备铜基分子筛催化剂,即按 的铜含量称取 (),溶于 去离子水中,分别向其中加入 、和 三种分子筛;然后将烧杯置于磁力搅拌器上 搅拌,并超声处理,常温静置 后放入烘箱 干燥,所得催化剂样品在马弗炉中 焙烧安全与环境工程 :第 卷,冷却后筛选出 目的催化剂用于测试使用,制备 得 到
8、 的 种 铜 基 分 子 筛 催 化 剂 分 别 用 、和 表示。1.2催化剂的表征采用 射线衍射()仪(,德国)分析表征催化剂样品的特征结构;采用 射线荧光光谱()仪测量催化剂中硅铝比的含量和铜物种的负载 量;采 用物 理 吸 附()仪(,美国)测量催化剂的比表面积;通过 程序升温还原()评价催化剂的氧化还原能力();通 过程 序 升 温 脱 附(,)分析催化剂表面的酸性位的种类和强度大小;采用射线荧光光谱()仪确定分子筛硅铝比和表面铜物种含量;采用射线光电子能谱()仪(,美国)确定分子筛表面元素构成及元素价态。1.3催化剂的评价催化剂活性测试在固定床反应器中进行,反应温度为 。模 拟 烟
9、气 组 成 为:,体积分数为的,以 作为平衡气体。测试中的混合气体总流量为 。固定床 反 应 器 进 出 口 气 体(、和)浓度采用德国 增强型烟气分析仪()进行监测。的转化率按以下公式计算:转化率 ()式中:与 分别为固定床反应器进口与出口处()的浓度。结果与讨论 催化剂的 表征利用 仪对不同分子筛载体催化剂样品的晶体结构进行检测,其 表征图谱如图所示。由图可以看出:与原始的沸石分子筛相比,和 催化剂样品在 、和 处表现出()、()、()、()和()晶面的特征峰;和 催化剂样品在 、处出现了对应 ()、()、()和()晶面的特征峰,表现出典型的 型分子筛结构;而 和 催化剂样品在 、和 处均
10、出现明显的 型沸石的特征峰,说明 的负强度/a.u.2 /()。H-MORCu/MORH-ZSM-5Cu/ZSM-5H-BetaCu/Beta102030405060图不同分子筛催化剂样品的 图谱 y 载并没有破坏分子筛原有的结构,仍保留原有完整的分子筛骨架结构;同时,在各负载 的催化剂样品上也未检测出明显的 物种的衍射峰,这可能是因为铜物种在各分子筛载体上具有很好的分散性而没有信号反应 。催化剂的 表征采用物理吸附脱附试验对不同分子筛载体催化剂样品的物理结构进行了研究,图()为催化剂样品的吸附脱附等温线。由图()根据 的分类可以看出,所有的催化剂样品在 范围内出现了迟滞环,均具有典型的型等温
11、线,与型分子筛材料相似,这是微孔结构材料的一个特性。催化剂样品的比表面积()、微孔体积()、总体体积()和平均孔径()表征结果列于表中。由表可知,型和 型分子筛催化剂样品的比表面积和孔径在负载 之后都有所增大,而 型催化剂样品在负载 后比表面积大幅度减小,同时微孔体积、总体体积和平均孔径都发生了不同程度的降低。各催化剂样品的孔径分布如图()所示。由图()可知:相对于 催化剂样品具有相似的且明显减弱的孔径分布曲线,可能是 物种在 分子筛中集聚造成孔结构堵塞,阻碍了 进入孔道的吸附位点 ;此外,观察到 和 相对于 和 催化剂样品的孔径由 增加至 ,且 催化剂样品有一处明显的孔径分布,孔径为 ,这可
12、能就是其比表面积增大的原因。第期靳鹏凯等:铜基分子筛催化剂的宽温 脱硝性能探究(a)N-2吸附/脱附等温曲线(b)孔径分布H-MORCu/MORH-ZSM-5Cu/ZSM-5H-BetaCu/Beta25020015010050000.20.40.60.81.0相对压/孔径P/P0吸附0/孔径cmg3对 1微孔体积/孔径cmg31对孔直径/mm1101000.280.240.200.160.120.080.0403.84.411.4H-MORCu/MORH-ZSM-5Cu/ZSM-5H-BetaCu/Beta图不同分子筛催化剂样品的吸附脱附等温曲线和孔径分布 y 表不同分子筛催化剂样品的 表征
13、结果汇总 y 催化剂样品比表面积()微孔体积()总体体积()平均孔径 催化剂的 表征利用 进一步确定铜基分子筛催化剂样品的氧化还原性和 的种类,种铜基分子筛催化剂样品的 谱图,如图所示。由图 可 以 看 出:催 化 剂 样 品 在 处存在一个较强的低温还原峰,在 处Cu/MORCu/ZSM-5Cu/Beta吸附/a.u.100200300400500600700脱附/等218等212等235等187等318等403等311等470等560等328等abc图种铜基分子筛催化剂样品的 谱图 y y 出现一个中温还原峰,在 处出现一个高温还原峰;催化剂样品表现出两个低温还原峰(、)、一个中温还原峰(
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 分子筛 催化剂 NH_3 SCR 性能 探究 靳鹏凯
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。