凹土基脱硫脱硝催化剂的制备及脱除工艺设计
目前世界上使用烟气同时脱硫脱氮技术是一项热门研究。活性组分和载体两部分是 NH3-SCR同时脱硫和反硝化催化剂的研究与开发重点。载体的选择则为天然粘土，具有廉价，优异的性能特点，同时脱硫同时脱硫和脱氮催化剂的研究和开发也受到重视。所以，找到一种廉价且性能优良的催化剂载体，以实现NH3-SCR技术的开发的工业化的应用意义重大。在本文中，ZSM-5分子筛由天然凹凸棒石（黏土）制备。材料主要为凹土、四丙基溴化铵（TPABr）、浓盐酸、氢氧化钠（NaOH）。同时脱硫和脱硝催化剂的关键因素是Mn、Ce、CuO的活性组分。研究不同活性组分的催化剂各自在不同温度下对对同时硫脱硝效率影响，结果表明，活性组分与载体等量，在380℃时催化效果最好。关键词 烟气同时脱硫脱硝，凹凸棒石黏土，金属氧化物，ZSM-5
目 录
1 前言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 脱硫脱硝技术发展现状 1
1.2.4 选择性催化还原法（SCR） 2
1.2.5 选择性非催化还原法 3
1.3 SCR催化剂 3
1.3.1 贵金属类催化剂 3
1.3.2 金属氧化物催化剂 3
1.3.3 沸石分子筛催化剂 4
1.3.4 ZSM5的合成 4
1.4 凹土简介 6
2 实验部分 8
2.1 实验原料和仪器 8
2.1.1 实验原料 8
2.1.2 实验仪器 9
2.2 催化剂制备 10
2.3 催化剂的表征 10
2.4 催化剂活性评价 10
3 MnCeCuOZSM5凹土同时脱硫脱硝催化剂的制备 11
3.1 引言 11
3.3 小结 17
4.1 引言 17
4.2 实验部分 17
4.3 结果与讨论 18
4.3.1 不同载体制备的同时脱硫脱硝催化剂的脱硝性能 18
4.3.2 反应温度对同时脱硫脱硝性能的影响 19
4.4 小结 20
5烟 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
气脱硫脱硝一体化工艺设计 21
致谢 23
参考文献 24
1 前言
1.1 研究背景和意义
我国在经济高速发展的同时，所带来的环境问题也日益突出。空气问题显得尤为严重。在大气中的有害气体包括有硫和氮的氧化物，其中，硫酸雾或硫酸盐气溶胶是由二氧化硫会氧化而成。当二氧化硫大气中的在浓度在0.5ppm以上时就会对对人体已有影响；多数人会在1~3ppm时开始感到刺激；当达到400~500ppm时人会导致肺水肿和溃疡严重的会导致窒息死亡。在大气中有0.21ppm二氧化硫浓度时，烟尘浓度大于0.3mg/L，这会导致呼吸道类疾病发病率的增高。损害呼吸道的主要是氮氧化物。在吸入气体的初期时会有较轻微的眼和上呼吸的道刺激，如干咳、咽部不适等。情况持续数小时甚至更长时会发生，出现胸闷、迟发性肺水肿、咯泡沫痰、咳嗽、紫绀等。工业上的燃煤和锅炉所排放的SO2以及氮氧化物( NOx) 会形成酸雨和光化学烟雾。这些气体的排放量超过大气环境所能承载的极限，会对生态环境造成了极大的破坏也会给人类的经济发展带来巨大的损失[1,2]。所以，治理NOX、SO2污染已迫在眉睫。
1.2 脱硫脱硝技术发展现状
同时脱硫脱硝技术分为半干法、干法和湿发三大类。相比而言，湿法工艺具有成熟度、使用范围广，但也存在成本高、占地多、易污染、腐蚀等问题[3,4] ；而半干法、干法、也有经济和技术等各方面的缺点，也有有设备简易、耗水量少、占地小的优点[57]。
1.2.1 湿法烟气脱硫脱硝技术（WFGD）
所谓的指湿法烟气脱硫脱硝技术是脱硫脱硝剂和生成物均为湿态[8]。又根据对NO 的处理方法不同，烟气脱硝吸收可以分为络合吸收、氧化吸收、及还原吸收三类[9]。
（1） 氧化吸收法
NO在水或碱液中都不能被吸收，除非生成络合物。若要碱液吸收脱除，则必须要把NO 氧化为NO2。我们了解到的强氧化剂有O3、H2O2、KMnO4。
（2 ） 亚氯酸钠
人们在20 世纪70 年代，就开始用多种反应器研究脱硫脱氮，用亚氯酸钠为氧化剂，和其他的酸性或碱性溶液组成复合的吸收剂。研究了平板式气液界面搅拌釜[10]、填充柱[11]、鼓泡反应器[1214]等。这里所进行的反应是NO被NaClO2 氧化成了NO3, 而ClO2 则被转化成ClO和Cl。
（3 ） 过氧化氢
在酸性条件下H2O2具有较强的氧化性，能将NO 氧化为NO2，最终的产物为氧气和水，不会对环境造成污染。
1.2.2 半干法脱硫脱硝技术（SDFGD）
水溶液或浆液作为半干法脱硫脱硝的吸收剂，这种脱硫工艺生成的产物为干态。特点是在干态下处理或再生，湿态下脱硫脱硝。同时具备了有WFGD 和DFGD 的特点。
（1） 电子束法（EBA）
电子束法是利用了电子加速器所产生的活性物质，在NOx和SOx反应下生成了硝酸和硫酸，而且还加入NH3最后生成硫铵和硝铵，脱硫、脱硝就在此时发生[15]。电子束法有以下优点：对硫、氮和磷的脱除效率高；可作为肥料原料；减少了浪费，系统操作简单；针对硫量的不同，烟气的变化具有较好的适应和负载的跟踪的能力。
（2） 活性焦吸附法[16]
这种方法是应用了烟气与活性焦炭的同时脱硫和脱氮。活化焦炭微吸附去除SO2。在活性焦炭的催化作用条件下，NOx的去除是产生水和氮，然后进入大气。
1.2.4 选择性催化还原法（SCR）
SCR（SelectiveCatalyticReduction）由Eegelhard公司发明的，由日本在20世纪70年代实现了工业化。SCR法是目前应用最广，技术成熟度最高的一种烟气脱硝技术，它是利用催化剂铁、钒、铬、钴、镍及碱金属在200℃～450℃的温度下，可以将NOX还原为N2。NH3主要与NOx发生反应，与O2反应极少。其主要反应如下：
目 录
1 前言 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 脱硫脱硝技术发展现状 1
1.2.4 选择性催化还原法（SCR） 2
1.2.5 选择性非催化还原法 3
1.3 SCR催化剂 3
1.3.1 贵金属类催化剂 3
1.3.2 金属氧化物催化剂 3
1.3.3 沸石分子筛催化剂 4
1.3.4 ZSM5的合成 4
1.4 凹土简介 6
2 实验部分 8
2.1 实验原料和仪器 8
2.1.1 实验原料 8
2.1.2 实验仪器 9
2.2 催化剂制备 10
2.3 催化剂的表征 10
2.4 催化剂活性评价 10
3 MnCeCuOZSM5凹土同时脱硫脱硝催化剂的制备 11
3.1 引言 11
3.3 小结 17
4.1 引言 17
4.2 实验部分 17
4.3 结果与讨论 18
4.3.1 不同载体制备的同时脱硫脱硝催化剂的脱硝性能 18
4.3.2 反应温度对同时脱硫脱硝性能的影响 19
4.4 小结 20
5烟 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
气脱硫脱硝一体化工艺设计 21
致谢 23
参考文献 24
1 前言
1.1 研究背景和意义
我国在经济高速发展的同时，所带来的环境问题也日益突出。空气问题显得尤为严重。在大气中的有害气体包括有硫和氮的氧化物，其中，硫酸雾或硫酸盐气溶胶是由二氧化硫会氧化而成。当二氧化硫大气中的在浓度在0.5ppm以上时就会对对人体已有影响；多数人会在1~3ppm时开始感到刺激；当达到400~500ppm时人会导致肺水肿和溃疡严重的会导致窒息死亡。在大气中有0.21ppm二氧化硫浓度时，烟尘浓度大于0.3mg/L，这会导致呼吸道类疾病发病率的增高。损害呼吸道的主要是氮氧化物。在吸入气体的初期时会有较轻微的眼和上呼吸的道刺激，如干咳、咽部不适等。情况持续数小时甚至更长时会发生，出现胸闷、迟发性肺水肿、咯泡沫痰、咳嗽、紫绀等。工业上的燃煤和锅炉所排放的SO2以及氮氧化物( NOx) 会形成酸雨和光化学烟雾。这些气体的排放量超过大气环境所能承载的极限，会对生态环境造成了极大的破坏也会给人类的经济发展带来巨大的损失[1,2]。所以，治理NOX、SO2污染已迫在眉睫。
1.2 脱硫脱硝技术发展现状
同时脱硫脱硝技术分为半干法、干法和湿发三大类。相比而言，湿法工艺具有成熟度、使用范围广，但也存在成本高、占地多、易污染、腐蚀等问题[3,4] ；而半干法、干法、也有经济和技术等各方面的缺点，也有有设备简易、耗水量少、占地小的优点[57]。
1.2.1 湿法烟气脱硫脱硝技术（WFGD）
所谓的指湿法烟气脱硫脱硝技术是脱硫脱硝剂和生成物均为湿态[8]。又根据对NO 的处理方法不同，烟气脱硝吸收可以分为络合吸收、氧化吸收、及还原吸收三类[9]。
（1） 氧化吸收法
NO在水或碱液中都不能被吸收，除非生成络合物。若要碱液吸收脱除，则必须要把NO 氧化为NO2。我们了解到的强氧化剂有O3、H2O2、KMnO4。
（2 ） 亚氯酸钠
人们在20 世纪70 年代，就开始用多种反应器研究脱硫脱氮，用亚氯酸钠为氧化剂，和其他的酸性或碱性溶液组成复合的吸收剂。研究了平板式气液界面搅拌釜[10]、填充柱[11]、鼓泡反应器[1214]等。这里所进行的反应是NO被NaClO2 氧化成了NO3, 而ClO2 则被转化成ClO和Cl。
（3 ） 过氧化氢
在酸性条件下H2O2具有较强的氧化性，能将NO 氧化为NO2，最终的产物为氧气和水，不会对环境造成污染。
1.2.2 半干法脱硫脱硝技术（SDFGD）
水溶液或浆液作为半干法脱硫脱硝的吸收剂，这种脱硫工艺生成的产物为干态。特点是在干态下处理或再生，湿态下脱硫脱硝。同时具备了有WFGD 和DFGD 的特点。
（1） 电子束法（EBA）
电子束法是利用了电子加速器所产生的活性物质，在NOx和SOx反应下生成了硝酸和硫酸，而且还加入NH3最后生成硫铵和硝铵，脱硫、脱硝就在此时发生[15]。电子束法有以下优点：对硫、氮和磷的脱除效率高；可作为肥料原料；减少了浪费，系统操作简单；针对硫量的不同，烟气的变化具有较好的适应和负载的跟踪的能力。
（2） 活性焦吸附法[16]
这种方法是应用了烟气与活性焦炭的同时脱硫和脱氮。活化焦炭微吸附去除SO2。在活性焦炭的催化作用条件下，NOx的去除是产生水和氮，然后进入大气。
1.2.4 选择性催化还原法（SCR）
SCR（SelectiveCatalyticReduction）由Eegelhard公司发明的，由日本在20世纪70年代实现了工业化。SCR法是目前应用最广，技术成熟度最高的一种烟气脱硝技术，它是利用催化剂铁、钒、铬、钴、镍及碱金属在200℃～450℃的温度下，可以将NOX还原为N2。NH3主要与NOx发生反应，与O2反应极少。其主要反应如下：
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