蜂窩狀Mn-Ce-TiO2-CC脫硝催化劑的涂覆技術(shù)及性能研究.pdf

1、脫除燃煤煙氣中的NOx是目前國(guó)內(nèi)外環(huán)保領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，而以NH3為還原劑的選擇性催化還原反應(yīng)(SCR)法是煙氣脫硝領(lǐng)域最有效、應(yīng)用最廣泛的脫除NOx的方法。蜂窩狀V2O5/TiO2催化劑在工業(yè)煙氣脫硝領(lǐng)域已有多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但是此類(lèi)催化劑的操作溫度必須高于350℃，長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫環(huán)境中容易引起催化劑活性位置燒結(jié)，導(dǎo)致催化劑顆粒增大，表面積減小，因而使催化劑活性降低。顆粒狀Mn-Ce催化劑在120～400℃溫度窗口內(nèi)具有較高的脫硝活性，但

2、顆粒狀催化劑的堆積會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器壓降增大，易被粉塵阻塞等問(wèn)題，成為該催化劑應(yīng)用的障礙。基于上述原因，研究和開(kāi)發(fā)具有低溫(＜200℃)活性的整體式SCR催化劑具有重要的經(jīng)濟(jì)和實(shí)際意義。堇青石蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)低、抗熱沖擊性強(qiáng)，以其為載體制備蜂窩狀催化劑用于催化NOx的研究已成為一大熱點(diǎn)。本文以堇青石蜂窩陶瓷和TiO2為載體，通過(guò)溶膠-凝膠法和浸漬法制備了Mn-Ce/TiO2/CC整體式催化劑，優(yōu)化了TiO2涂層的制備方法，考察了制備參數(shù)對(duì)催

3、化劑的影響，以期制備出性能優(yōu)良的整體式蜂窩狀低溫脫硝催化劑。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：⑴鈦涂層在堇青石基體上的涂覆率與溶膠陳化時(shí)間、所采用的表面活性劑、浸漬時(shí)間、涂覆次數(shù)以及載體的預(yù)處理方式等因素密切相關(guān)。綜合考慮，TiO2涂層的負(fù)載方式為:蜂窩陶瓷經(jīng)25～28％的氨水預(yù)處理2h，鈦溶膠膠凝時(shí)間為72小時(shí)，采用PVA為表面活性劑，并在常溫下浸漬30min。制備的鈦涂層和蜂窩陶瓷載體結(jié)合牢固度良好，脫落率低于1.5％。⑵干燥后的

4、鈦溶膠放在馬弗爐中450℃焙燒4小時(shí)，升溫速率為1℃/min，隨爐冷卻至室溫，可制備出顆粒分布均勻，粒度較小，晶相結(jié)構(gòu)單一的銳鈦礦型TiO2，這些特性為其作為催化劑載體涂層奠定了基礎(chǔ)。鈦涂層放大5000倍時(shí)，可以看到TiO2薄膜表面平坦光滑。⑶不同活性組分浸漬順序制備的Mn-Ce/TiO2/CC樣品，其低溫SCR活性有很大差異，Mn和Ce同時(shí)浸漬制得的Mn-Ce/TiO2/CC催化劑在100℃時(shí)，NO轉(zhuǎn)化率超過(guò)80％;當(dāng)溫度為120℃時(shí)

5、，NO完全轉(zhuǎn)化。⑷涂覆TiO2涂層的催化劑活性明顯好于無(wú)涂層的催化劑，通過(guò)TiO2涂層負(fù)載量對(duì)催化劑脫硝活性的篩選，發(fā)現(xiàn)相同條件下涂覆率為12％的樣品催化效果最佳，在空速為3000h-1，低溫(80～180℃)條件下，NO轉(zhuǎn)化率保持在90％以上，在反應(yīng)溫度為120℃時(shí)NO轉(zhuǎn)化率近100％，表現(xiàn)出良好的脫硝活性且有較寬的催化NO溫度窗口。⑸Mn-Ce/TiO2/CC催化劑表面有豐富的裂紋，表面的主要成分為T(mén)iO2，TiO2涂層晶型為銳鈦礦