利用含钛高炉渣制备宽温度窗口催化剂的研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)
近年来,氮氧化物(NOx)已成为大气主要污染物之一,它不仅会对人的呼吸系统造成损害,而且也是引起温室效应、酸雨和光化学反应的主要物质之一。针对氮氧化物排放的严峻现实,各国科学家对其减排治理进行了大量的研究,提出了几种有效的技术方法,包括酸吸收法、吸附法、选择性催化还原法(SCR)等 [1,2]:
酸吸收法:用酸类物质如硝酸、硫酸等对烟气中的NOx进行吸收,此方法以其装置结构简单、运行方便、脱硝效率高等诸多优点,在世界各国得到了广泛的商业应用。然而它关键技术难度较大,要求烟气温度高,且烟气易结露腐蚀设备和管道,不能做长远发展。
吸附法:利用含NH3的泥煤、分子筛等多孔性材料作为吸附剂,通过改变压力和温度来提高多孔性材料对NOx的吸附,使NOx从废气中分离。它不仅可以有效的控制NOx的排放,还可以对NOx进行回收再利用。但在使用时需大量吸附剂,而且所需设备庞大,成本较高。因此这种方法只适用于NOx含量较少的烟气的净化处理[3,4]。
SCR烟气脱硝技术:即选择性催化还原技术,是向催化剂上游的烟气中注入氨气,利用催化剂(铁、钴、钒等碱金属)将烟气中的NOx转化为氮气和水。因其反应温度较低、净化率高、设备运行成本较低、无二次污染等特点,逐渐成为了国际上应用最广、最成熟的一种技术[5,6]。
在NH3选择性催化还原NOx的技术中,催化剂为核心角色。V2O3-WO3/TiO2催化剂由于具有较高的SCR脱硝活性和良好抗SO2中毒性而被广泛利用,但该催化剂存在脱硝温度偏高、操作窗口温度较窄、高温热稳定性差等缺点[7,8]。因此,各国科研人员致力于开发新型具有高效NH3-SCR活性、操作温度窗口宽、适应高空速、水热稳定好的催化剂。CeO2具有较好的储存及释放氧空位的能力,且在CeO2中会形成Ce3 /Ce4 氧化还原对,被应用于NH3-SCR脱硝催化剂中。Ce基催化剂具有优良的脱硝性能和N2选择性,且价格低廉,无毒无害性,因此逐渐成为了NH3-SCR脱硝技术中催化剂的研究热点[9]。
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