CuY分子筛宽温脱硝催化剂的成型应用开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着我国日益加快的工业化建设进程,日常生活及工业生产过程中所引发的能源短缺和环境问题也已成为我国现代化进程中必须面对的重大课题。人民平均生活水平的不断提高迫使人们不得不针对能源进行过度开采,而能源的低效率利用也难以避免地引发了诸多环境污染问题。

氮氧化物(nox)是大气中危害最严重的污染物之一,它有很多种类,主要的氮氧化物污染物包括no、n2o、n2o3、no2、n2o4、n2o5,其中no和no2是大气中氮氧化物主要的存在形式,简称nox。no在空气中极易转化为no2,而毒性最大的就是no2。no2遇水反应生成硝酸,从而形成酸雨。no与烃类化合物在适宜的光照下,经过复杂的相互作用,可以形成对环境危害很大的光化学烟雾。光化学烟雾对人的眼、鼻、咽喉、气管和肺等器官会产生严重的危害。在光化学烟雾的形成过程中,会消耗大气中的臭氧,加速地球臭氧层的破坏。虽然闪电、森林火灾、草原火灾、大气中氨的氧化及土壤中微生物的消化作用也能产生no等大气污染物,但燃煤电厂,汽车汽油柴油燃烧,锅炉运转等过程中排放出的尾气废气才是当下大气污染的主要来源,并远远超过了大气的自净化能力。在治理nox的工作中,发电厂和汽车是主要的nox来源,也是治理nox的重中之重。

目前,控制固定源氮氧化物污染最有效、应用最广泛的是氨选择催化还原(nh3-scr)硝技术。nh3-scr技术成熟,作为其核心的scr催化剂得到了广泛研究,形成了以v2o5/tio2系为主的商业催化剂,其最佳活性温度区间为320~450°c,同时可以避免烟气中的so2与还原剂nh3反应所生成的nh4hso4和(nh4)2s2o7堵塞催化剂的孔结构而导致的失活;但是v基(v2o5/tio2)scr催化剂在应用中暴露出了较多的问题:该催化剂在低温下无法达到理想的脱硝效果,从高效、节能和与锅炉匹配等角度看,在排烟温度(120~200°c)范围内的scr脱硝将更为优越;抗热冲击性能差,超过550°c时有毒的v氧化物会挥发到空气中,给环境和人类健康造成严重的危害;反应温度超过400°c时,生成大量副产物n2o,它是典型的温室气体;大量有毒废弃催化剂的回收和处理将面临巨大的困难,将不可避免地造成二次污染。因此,发展新型scr催化剂以取代v2o5/tio2催化剂已成必然。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

结合研究现状,针对目前催化剂整体化制备技术的不足,本研究开展cuy分子筛高活性的宽温催化剂成型应用研究。实验通过离子交换法合成cuy分子筛,得到高活性的宽温cuy粉状催化剂,将cuy分子筛催化剂活性组分、成型载体以及相应成型助剂,按一定配比混合、成型,干燥、煅烧,优化成型催化剂制备工艺,制得高效宽温蜂窝式cuy分子筛催化剂。采用x射线衍射分析(xrd)、扫描电子显微镜(sem)、热重分析(tg)、比表面积分析(bet)、程序升温还原(tpr)和程序升温脱附(tpd)等表征手段进行分析,探讨催化剂的组成-结构-性能关系。

2.2 研究目标

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3. 研究计划与安排

第1周—第3周:查阅相关文献,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告;

第4周—第9周:开展催化剂制备,并进行脱硝活性及抗压性能测试,调整成型工艺,寻找改善催化剂脱硝活性与机械性能的最佳制备方案,获得高活性、抗压能力强的成型cuy分子筛催化剂,并考察其硫/碱/高温水热等耐受性能;

第10周—第12周:通过xrd、tg、bet、tpr、tpd等表征手段对催化剂进行进一步性能表征和分析;

第13周—第14周:整理实验数据,完成论文初稿的撰写并进一步修改;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 张冉冉, 李永红. cu基分子筛nh3-scr脱硝催化剂的研究进展[j]. 现代工业, 2015, 35(8): 67-71.

[2] 金丽丽. 整体低温scr脱硝催化剂制备技术及活性研究[d]. 浙江工业大学, 2013.

[3] 马静, 翁端, 吴晓东, 等. 过渡金属基分子筛scr催化剂失活机制及抗失活技术研究进展[j]. 科技导报, 2011, 29(30): 68-72.

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