(元琛科技)氮氧化物(NOx)是大氣污染物中最嚴(yán)重的污染物之一,會(huì)造成酸雨、光化學(xué)煙霧等一系列環(huán)境問題。目前,控制固定氮氧化物污染最有效、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)是氨氣選擇性催化還原(NH3-SCR)脫硝技術(shù)。NH3-SCR技術(shù)的核心在于開發(fā)活性高、選擇性強(qiáng)、水熱穩(wěn)定性好、抗毒化能力強(qiáng)的脫硝催化劑。脫硝催化劑有負(fù)載型和幾種氧化物形成的固溶體,負(fù)載型催化劑的載體有氧化鈦、氧化鋁、分子篩和碳材料等。
分子篩是一種多孔晶體材料,具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)豐富和穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn),分子篩脫硝催化劑具有溫度窗口寬、SCR反應(yīng)催化活性強(qiáng)、N2選擇性好、水熱穩(wěn)定性較好和無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。目前研究最多的是Fe、Cu系分子篩脫硝催化劑,還有Mn、Ce系分子篩催化劑,同時(shí),由于ZSM-5,BEA,SAPO-n,SSZ-13拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)催化劑由于具有優(yōu)異的催化活性、選擇性和水熱穩(wěn)定性,也是目前研究的熱點(diǎn)。
Fe分子篩催化劑具有較好的中高溫脫硝性能,,目前研究最多的是CHA(如SSZ-13,SAPO-34)、BEA、MFI(如ZSM-5)、MOR型結(jié)構(gòu)的分子篩,脫硝性能順序?yàn)椋篎e/CHA>Fe/BEA>Fe/MFI>Fe/MOR,為了提高催化劑的低溫性能,通過元素?fù)诫s和構(gòu)造核殼結(jié)構(gòu)改性催化劑,可增強(qiáng)催化劑氧化還原能力;同時(shí)構(gòu)造核殼結(jié)構(gòu)和元素?fù)诫s有助于提高Fe系分子篩的水熱穩(wěn)定性和抗硫性能。
Cu系分子篩催化劑具有較好的低溫脫硝性能,ZSM-5,SAPO-n,SSZ-13分子篩具有很好的水熱穩(wěn)定性和脫硝效率,催化活性高低順序?yàn)椋篊u/SAPO-34>Cu/SSZ-13>Cu/ZSM-5>Cu/BEA。分子篩結(jié)構(gòu)影響孔結(jié)構(gòu),孔結(jié)構(gòu)按孔徑大小可以分為微孔、中孔和大孔。微孔分子篩不僅具有更好的穩(wěn)定性,還具有更好的脫硝性能。通過引入多級(jí)孔結(jié)構(gòu),能改變催化劑的傳質(zhì)效率、比表面積、表面酸性和NO吸附性能。同時(shí)可通過摻雜過渡金屬和稀土元素,利用多金屬協(xié)同作用促進(jìn)催化劑的低溫脫硝性能和水熱穩(wěn)定性。
除了Fe、Cu分子篩催化劑之外,Mn、Ce分子篩催化劑也應(yīng)用較多。
分子篩催化劑具有很好的脫硝性能和N2選擇性,通過控制負(fù)載金屬元素含量,可調(diào)節(jié)分子篩脫硝催化劑的溫度窗口,實(shí)現(xiàn)對(duì)不同溫度工業(yè)煙氣與尾氣的脫硝。目前,分子篩基脫硝催化劑的研究主要集中在中高溫區(qū),應(yīng)用于低溫SCR的研究較少,催化劑在抗硫和抗水中毒性能方面的研究就更少,極大地限制了分子篩催化劑在低溫SCR工藝中的實(shí)際應(yīng)用。(元琛科技)