【摘 要】
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钢铁厂烧结工序产生的烟气中含有大量的氮氧化物会对生态环境造成严重危害,如何有效治理烧结烟气中NOx己成为目前环境保护中的重要课题。针对烧结烟气脱硝,采用末端脱硝布置的选择性催化还原(SCR)法可避免粉尘和SO2对催化剂的毒化便于和现有的湿法脱硫工艺相匹配,应用前景可观。然而,烟气经除尘、湿法脱硫后温度在45~100℃,意味着需要将烟气加热至300℃以上才能满足传统的NH3-SCR钒基脱硝催化剂的使
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钢铁厂烧结工序产生的烟气中含有大量的氮氧化物会对生态环境造成严重危害,如何有效治理烧结烟气中NOx己成为目前环境保护中的重要课题。针对烧结烟气脱硝,采用末端脱硝布置的选择性催化还原(SCR)法可避免粉尘和SO2对催化剂的毒化便于和现有的湿法脱硫工艺相匹配,应用前景可观。然而,烟气经除尘、湿法脱硫后温度在45~100℃,意味着需要将烟气加热至300℃以上才能满足传统的NH3-SCR钒基脱硝催化剂的使用要求,由此带来的能源的损耗十分巨大,另外NH3-SCR法还存在氨逃逸等二次污染现象。而尿素具有较高的低温活性,还原容量大,便于储存运输,无二次污染,是一类很好的低温SCR还原剂。因此,本论文将活性成分(过渡金属氧化物和尿素)负载在廉价的活性炭上制备了碳基催化剂,结合脱硝实验及SEM、XRD、BET、XPS、GFASS、FT-IR等表征方法对催化剂进行了低温urea-SCR脱硝活性及改性研究。首先在低温下(50~100℃)研究了果壳活性炭对NO的吸附性能,结果表明:低温下活性炭对NO只表现出物理吸附性且吸附饱和时间与温度成反比,50℃下吸附饱和时间最长为23min。然后,将过渡金属Mn的氧化物及尿素负载在果壳活性炭表面制备了 urea-MnOx/AC催化剂,并在50℃考察了催化剂低温脱硝活性,得到了最佳urea-MnOx/AC制备参数:果壳活性炭、粒径大小100~200目、尿素负载量6%、活性金属氧化物负载量12%。其次,研究了七种6urea-12MOx/AC催化剂的低温脱硝活性,发现七种催化剂脱硝效率均随反应温度(50~100℃)升高不断减小,低温脱硝活性大小顺序为:Cu>Mn>Co>Ni>Cr>Fe>Zn。然后选取脱硝活性最好的Cu、Mn制备了 6urea-12(aCuOx-bMnOx)/nu-AC复合催化剂,并对其低温活性进行了研究,结果表明:复合催化剂最佳制备参数为CuOx、MnOx浸渍比为0.5:0.5,煅烧温度为500℃;最佳复合催化剂在100℃下能维持100%的脱硝效率6h;最佳的复合催化剂表面物理结构参数和催化活性均明显优于单独负载CuOx和MnOx的催化剂,说明CuOx和MnOx间的协同作用能提高脱硝反应速率。最后,在100℃下对最佳复合催化剂进行了改性研究,结果表明:掺K(3%KOH)改性不仅能提高催化剂SO2耐受性,而且能大幅度提高催化剂脱硝活性,改性后催化剂能保持100%脱硝效率长达10h;SO2对改性后催化剂脱硝活性的负面影响并不完全与SO2浓度成正比,而是随浓度增大趋于平缓;重新负载尿素再生后的催化剂脱硝效率与再生前相比减小很少,说明催化剂能再生可连续循环使用。
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