代斌教授团队:新型室温脱硝催化剂成功制备
代斌教授研究团队:新型室温脱硝催化剂成功制备

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3月12日,石河子大学化学化工学院传来最新信息,该校代斌教授带领的工业催化研究团队利用新疆丰富的天然矿物蛭石作为催化剂载体,锰铁作为催化剂活性组份,成功制备了可应用于室温去除氮氧化物的脱硝催化剂(即MnOx-Fe2O3/VMT)。该研究成果发表在最新一期的《催化剂》期刊上。

必发365官方网登录 ,氮氧化物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。

近日,由新疆石河子天富南热电有限公司承担的国家863计划“固定源烟气处理稀土催化材料的应用与开发”课题在新疆石河子通过技术验收。该课题采用“除尘-脱硫-低温脱硝”的技术路线,合成了含有铁锰铈铝为主要成分的低温稀土脱硝催化剂,设计完成了真空涂覆的催化剂制备工艺,制备出了高效率、高稳定性的蜂窝陶瓷整体式脱硝催化剂

近日,石河子大学化学化工学院代斌教授指导下的环境催化研究团队报道了一种球形脱硝催化剂助力“先冷凝后加热式消白烟”。该方法主要是先将脱硫后的烟气冷凝,消除白烟回收水资源,然后再加热烟气,利用球形锰基复合金属氧化物作为催化剂去除烟气中的氮氧化物,可谓是一举两得,如图1所示。该球形锰基复合金属氧化物通过喷雾干燥制备得到,具有流动性好、比表面积高、催化效果优异等特点。制备得到的成型催化剂,涂层均匀,在150℃下的脱硝效率可达90%以上。此工艺的发明,解决了锰基催化剂在应用中一直存在的易中毒的难题。

气体中的氮氧化物和粉尘颗粒物带来的雾霾问题已成为当今社会焦点问题,脱除氮氧化物的过程通常称之为脱硝过程。目前,工业中普遍使用的择性催化还原法脱硝技术通常使用的催化剂为钒基催化剂,钒基催化剂在操作温度高于260℃时才具有较高活性,要置于烟气除尘和脱硫过程的前端。在此阶段,催化剂要先经过烟气中大量粉尘和二氧化硫的冲刷和侵蚀,容易引起催化剂的磨损和中毒,需定期吹扫催化剂孔道和更换催化剂。

选择性催化还原法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。

同时,该课题开发出了100oC(低温)条件下运行3000h以上的低温活性高、抗中毒能力强的稀土铈基脱硝催化剂及其放大制备工艺,满足了商用催化剂的工作窗口主要集中在300-400℃,而尾端脱硝烟气的实际温度在100 oC左右的工作条件,在新疆石河子天富南热电公司同时对不同配方成型脱硝催化剂进行了2000m3/h级侧线验证示范。此技术路线填补了我国在超低温(100 oC)脱硝领域的空白,还可以作为氮氧化物“超洁净”排放的有效保障。

图1 球形催化剂与“先冷凝再加热消白烟”的催化脱硝方式。

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