新型SCR蜂窝催化剂的催化性能研究及反应机理初探
氮氧化物(NOx)对大气的污染是一个世界性问题，中国的NOx不断加剧，控制氮氧化物污染对降低水酸度意义重大。在处理氮氧化物的工艺中选择性催化还原(SCR)技术由于其高效率、高选择性和高经济性，是未来NOx控制的主流技术。
本论文以SCR技术的核心问题即催化剂为研究对象，研究开发了一种新型的金属蜂窝筛网型催化剂。以商用铝丝网为载体，先对其进行阳极氧化，使其表面变得多孔易于吸附，然后用溶胶凝胶方法负载TiO2，最后采用浸渍法负载V2O5；制成V2O5/TiO2/Al2O3/Al蜂窝筛网型催化剂。由于这种催化剂具有高开孔结构，所以它具有较高的传质系数和适中的压力降。而且金属筛网良好的延展性，使其具有可变性的特点，适合于各种形状反应器的安装。此外，该催化剂还具有机械强度高、抗震性能好、成本低等优点。
与此同时，采用60～80目的氧化铝小球为载体，用同样的方法负载同样的组分，制成V2O5/TiO2/Al2O3催化剂，用于与蜂窝筛网催化剂做比较。
对两种催化剂进行活性考察，考察结果表明两种催化剂具有较宽的活性温度，在200～400℃下得到较好的处理效果，其中蜂窝筛网催化剂的最高NO转化率为86％，粉末催化剂为93.8％；两种催化剂均能在较大的空速范围内有较好的处理效果；对于两者来说提高氨氮比和进料气浓度都可以提高NO的转化率。采用XRD、SEM、EDX能谱、XPS分析方法对制备的催化剂进行了表征。表征结果表明，在TiO2煅烧的过程中发生了烧结，铝网上的氧化铝与二氧化钛粘结在一起，在蜂窝筛网催化剂上较好地负载了TiO2；少量的V2O5负载到载体上，在载体上并未发现V2O5晶型。
对两种催化剂进行了反应动力学的初步研究。研究结果认为V2O5/TiO2催化剂进行选择性催化还原NO是按Eley-Rideal机理进行的，为一级反应。蜂窝筛网催化剂在低温下反应主要受化学动力学的控制，高温下反应受传质控制的影响。
蜂窝筛网;催化还原;氮氧化物;催化性能;反应动力学;蜂窝催化剂;大气污染
哈尔滨工业大学
硕士
环境工程
姚杰
2005
中文
X701;X511;O643.36
59
2006-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）