论文部分内容阅读
目前,低温高效脱硝脱汞催化剂已经成为控制燃煤烟气污染物排放的研究热点之一。商用钒基脱硝催化剂活性温度窗口窄,操作温度较高,脱汞性能差等问题,而铈基催化剂储氧能力强,低温活性良好。因此,本文以氧化铈作为活性组分,采用一步法-溶胶凝胶制备了低温CeO2-TiO2(SG)催化剂,并研究了其在燃煤烟气中低温脱硝脱汞的活性。 采用两步法-浸渍和一步法-溶胶凝胶分别制备了CeO2/TiO2(IM)和CeO2-TiO2(SG)催化剂。通过XRD、Raman、BET、SEM和XPS分析了催化剂的结构和性质,结果表明:①相同CeO2/TiO2质量比的条件下,CeO2-TiO2(SG)催化剂比表面积比CeO2/TiO2(IM)催化剂大。②CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂的晶粒比CeO2(0.4)/TiO2(IM)催化剂的小,且CeO2以无定型相很好的分散在催化剂表面。③XPS分析结果表明,CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂具有更多的化学吸附态氧,证明了其具有更出色的氧储存能力和氧化-还原性能。 研究了CeO2/TiO2(IM)和CeO2-TiO2(SG)催化剂在模拟烟气条件下的脱硝性能,包括煅烧温度、CeO2/TiO2质量比、空速、烟气组分对其脱硝性能的影响,结果表明:①在相同的条件下,CeO2-TiO2(SG)比CeO2/TiO2(IM)催化剂脱硝性能好。②CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂的最佳煅烧温度为500℃,其活性温度窗口较宽(200-400℃),低温性能良好,在200-300℃温度范围内的NO转化率稳定在90%以上。③在高空速(120,000h-1)的条件下,200-300℃温度范围内,CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂 NO转化率依旧高于85%。④O2可以补充CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂表面吸附态氧和晶格氧,从而提高了NO的转化率。在抗硫实验中,由于CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂中Ce与Ti的相互作用较强,因而具有更好的抗硫性。 研究了CeO2-TiO2(SG)催化剂在模拟烟气条件下的脱汞性能,包括CeO2/TiO2质量比、空速、烟气组分的影响,以及CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂联合脱硝脱汞的性能,研究表明:①反应温度为250℃时,CeO2-TiO2(SG)催化剂的Hg0氧化效率最高为85%。②在高空速(120,000h-1)的条件下,反应温度为250℃,CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂的Hg0氧化效率依然能够达到74%。③烟气中O2、HCl、NO均能促进CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂上Hg0的氧化。当反应温度250℃时,通入4%O2和10ppm-30ppmHCl,Hg0氧化效率稳定在98%左右,而通入4%O2和300ppm NO后,Hg0氧化效率也能达到53%。④在抗硫实验中,当无O2时,SO2极大地抑制了CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂上Hg0的氧化,而有O2存在时,SO2反而促进了Hg0的氧化。仅通入400ppmSO2时,Hg0氧化效率仅有5%。当400ppm SO2中添加4%O2时,Hg0氧化效率提高至62%。还研究了NH3对Hg0的氧化影响,当N2中通入100ppmNH3时,Hg0氧化效率从24%降到了10%,明显抑制了Hg0的氧化。⑤联合脱硝脱汞实验结果表明,CeO2(0.4)-TiO2(SG)催化剂除了能够脱除NO同时还有利于促进Hg0的氧化,当反应温度为250℃时,Hg0氧化效率最高达65%,且NO转化率达到79%。