赤泥基SCR催化剂的制备及其脱硝性能研究
在我国经济发展和国防建设中，铝是不可或缺的金属材料之一，而氧化铝是其生产金属铝的主要原料。赤泥(red mud，RM)作为氧化铝工业中排放的废渣，排放量巨大，年产量可达6000万t。赤泥堆积量庞大，且对环境污染严重，因此对赤泥的有效回收利用研究迫在眉睫。 氮氧化物(NOx)作为主要的大气污染物之一，不仅会危及人体和动植物健康，并且会对环境系统造成多方面污染。面对日益严峻的减排压力，减小氮氧化物排放量是实现可持续发展的重要环节之一。 本实验旨在利用氧化铝工业废渣赤泥为主要原料制备催化剂载体，采用浸渍法负载不同的活性组分，如BaZrO3、TiO2、V2O5、WO3、MoO3、Mn、Ce，制成几种不同的SCR催化剂，通过模拟烟气测试选择出催化性能较为良好的催化剂，并对催化性能较为良好的Mn-Ce/RM催化剂进行深入研究，探讨赤泥基载体煅烧温度、赤泥基载体煅烧时间、活性组分负载量、空速、通氧量对催化剂的影响，并探讨了Mn-Ce/RM催化剂的抗水性能和抗硫性能。主要研究内容如下: (1)通过XRF及XRD分析方法研究了赤泥的主要化学成分和矿物组成。赤泥原样中含有多种金属氧化物，如Al2O3、Fe2O3、CaO、SiO2等，赤泥中矿物组成十分繁杂，主要包括水铝矿、针铁矿、钙铝石、铁铝榴石、钙铁榴石、锐钛矿、赤铁矿等，另外也有部分霞石和方解石的存在。通过BET测试分析了赤泥的比表面积为65.8149 m2/g。 (2)通过浸渍法制备了BaZrO3/RM、TiO2/RM、V2O5/RM、V2O5-MoO3-WO3/RM、Mn/RM、Ce/RM、Mn-Ce/RM这7种催化剂。通过模拟烟气测试，判断出Mn-Ce/RM脱硝性能最优。 (3)通过模拟烟气测试结果表明，在空速为16200h-1，O2含量为5％，NO浓度为250ppm时，10％Mn10％Ce/RM对NO的转化率在92℃时达到最高，为58.2％。Mn-Ce/RM抗水性不佳，但当向烟气中通入适量SO2时，催化剂会表现出更加优良的脱硝性能，且在常温下即可尝试保持较高的催化效率。 (4)采用XRD、SEM、EDS、XPS、BET等分析方法对催化性能较为良好的Mn-Ce/RM进行分析。Mn-Ce/RM中Mn大多以Mn3+的价态存在，Ce大多以Ce4+的价态存在，且Mn和Ce分散度较高，这有助于提升SCR催化剂的催化活性。在催化剂制备的过程中，经过两次煅烧，所制得催化剂的比表面积较赤泥原样相比有所减小。
选择性催化还原催化剂;赤泥;制备工艺;脱硝性能
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
王京刚
2017
中文
TQ426.6
87
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）