不同TiO2载体的SCR脱硝催化剂性能研究
摘要:采用分步浸渍法制备了两种脱硝催化剂,它们分别以锐钛型纳米级TiO2和工业级TiO2为载体,负载V2O3和WO3。在固定床反应器中,研究相同条件下不同载体对催化剂脱硝性能的影响,并通过比表面积测定、X一射线衍射和扫描电镜等方法对催化剂微观结构进行研究。试验表明,以纳米级TiO2为载体的催化剂具有较好的性能。
关键词:纳米级TiO2;工业级TiO2;催化剂;SCR;脱硝
氨法选择性催化还原脱硝是目前效率最高、最成熟、最广泛应用的火电厂烟气脱硝技术。该技术所用催化剂对脱硝效率和成本有很大影响。目前,火电厂脱硝常用的催化剂是V2O5-WO3/TiO2,该型催化剂以V2O5作为活性组分,具有效率高和选择性好的优点。锐钛型TiO2脱硝催化剂比表面积较高、抗硫中毒性良好、稳定性强,且可与V2O5和WO3发生协同效应,提高催化剂的脱硝催化性能;WO3作为助催化剂可提高催化剂酸度、热稳定性和机械性能。作为SCR催化剂载体,TiO2需要有较大的比表面积,适宜稳定的晶型结构和表面特性。工业级锐钛TiO2比表面积较小,一般仅有10m2/g左右,不适合作催化剂载体,但其成本较低,可在环保要求较低的场合采用;纳米级TiO2粉末不仅具有优异的光学性能和导热性能,而且具有较大的比表面积和表面活性.被认为是优良的吸附剂、催化剂和载体。对此,分别采用工业级TiO2和纳米级TiO2作为催化剂载体制备催化剂,利用比表面积测定(BET)、X一射线衍射(xRD)和扫描电镜(SEM)等技术手段研究其微观结构,在自制固定床催化反应器中测试催化剂的活性,并对两种载体催化剂的脱硝性能进行了对比。
1催化剂的制备
制备催化剂所用化学试剂:锐钛型工业级TiO2粉,锐钛型纳米级TiO2粉,V2O5的前驱物偏钒酸铵(NH4VO3),WO3的前驱物钨酸铵((NH4)5H6[H2(WO4)6]·H2O,草酸(C2H2O4·2H2O)等。
采用分步浸渍法在TiO2载体表面负载V2O5、WO3等活性物质,制备出V2O5-WO3/TiO2催化剂。浸渍液为偏钒酸铵、钨酸铵溶液。催化剂制备过程需添加一定量的草酸,有助于物质溶解,并可使催化剂保持一定的还原性。催化剂中WO3含量参照商业催化剂的配比取10%(质量比),活性组分V2O5取1%(质量比)。
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