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石河子大学代斌教授研究团队:室温NH3-SCR脱硝成型催化剂取得进展

   日期:2018-03-05     来源:北极星环保网    浏览:2212    评论:0    
核心提示:氮氧化物(NOx)是雾霾等大气污染的主要污染源之一,同时还容易形成酸雨和光化学烟雾,对人类的健康极为不利。近年来,固定源烟
氮氧化物(NOx)是雾霾等大气污染的主要污染源之一,同时还容易形成酸雨和光化学烟雾,对人类的健康极为不利。近年来,固定源烟气排放的NOx含量日益增加,导致环境污染日益严重,其中大气污染尤为突出。目前,环境污染问题越来越受到世界各国的广泛关注,尤其是雾霾问题刺痛了全社会神经,已成为关系人们生活健康、生态文明和国民经济可持续发展的重大社会问题。

择性催化还原法(SCR)脱硝技术是目前工业上应用最为广泛的一项技术,该项技术在1959年由美国Eegelhard公司率先申请了发明专利,1978年日本实现了SCR技术的工业化。目前,工业中使用的是V2O5-WO3/TiO2催化剂,主要采用液氨作为还原剂。该NH3-SCR脱硝催化剂以其脱硝效率高,抗硫性能强在工业中被广泛应用。但是,由于该催化剂在操作温度高于260℃时才具有较高活性,通常被直接放置于尾气出口端,而从锅炉出来的尾气中含有大量粉尘与SO2,催化剂易磨损、中毒,因此,对催化剂的强度和自身的抗中毒性要求极高,需定期吹扫催化剂孔道和更换催化剂。于是,开发高性能低温脱硝催化剂成为世界各国研究人员竞相追求的目标。

近日,石河子大学代斌教授指导的工业催化研究团队在低温NH3-SCR脱硝领域开展了相应的研究工作,特别是室温NH3-SCR脱硝。该团队利用新疆丰富的蛭石资源,研究开发了Mn基催化剂低温脱硝催化剂。研究发现Mn-Fe/VMT催化剂在低温段表现出了优异的N2选择性,在20℃和50℃的选择性分别为97.1%和95.9%。随着温度的升高,副产物N2O和NO2的含量不断上升,导致N2的选择性不断下降,在200℃和300℃的选择性分别为52.1%和53.8%。与此同时,制备得到的Mn-Fe/VMT成型催化剂在低温下表现出了优异的NH3-SCR催化活性,在150℃的NO转化率可以达到98.6%,在20℃下,仍然具有62.2%的NO转化率。

该室温催化剂在未来有望安置在烟气出口的最尾端,这样既减少了粉尘对催化剂的磨损,又能避免H2O和SO2对催化剂的毒害,同时还可以节省能源。相关内容以“EnhancedlowtemperatureNOreductionperformanceviaMnOx-Fe2O3/vermiculitemonolithichoneycombcatalysts.DOI:10.3390/catal8030100”为题,在《Catalysts》上发表论文(图1)。


图1低温MnOx-Fe2O3/VMT成型脱硝催化剂(Catalysts,2018,DOI:10.3390/catal8030100)。

此外,在室温脱硝方面,代斌教授研究团队还设计了一种水冷式介质阻挡放电(DBD)等离子反应器,并成功用于了NO的去除。在此工作中,NO主要分解为N2和O2,NO的转化率可以达到95.9%,具有很好的应用前景。该工作以“High-efficiencyremovalofNOxusingdielectricbarrierdisgenonthermalplasmawithwaterasanouterelectrode,DOI:10.1088/2058-6272/aa861c”(图3)为题,在《PlasmaScienceandTechnology》上发表。


图2介质阻挡等离子放电用于分解NO。(PlasmaScienceandTechnology,2018,DOI:10.1088/2058-6272/aa861c)。

以上研究工作得到了国家高技术研究发展计划(863计划)(2015AA03A401)、国家自然科学基金(21663022)、兵团科技创新团队(2015BD003)、长江学者和创新团队发展计划(IRT_15R46)等项目资助。


 
标签: 大气污染
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