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1、从SCR到SCO-NO催化氧化的必要性和可行性一、前言：氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一，可导致光 化学烟雾、酸雨、温室效应等危害。脱除氮氧化物的主要方 法有：催化还原、催化分解、催化氧化-汲取等。NO氧化在 本文中特指氧化为NO2的反响。二、SCR 中的 SCO以NH3或尿素为还原剂的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,以下简称SCR)是目前工业(如硝酸、 硝盐尾气净化、柴油机尾气净化及火电行业尾气脱硝等)应 用最多的NOx脱除技术。快速SCR反响中NO的氧化效率明 显影响整个脱硝效率，主要发生反响如下2NO+ 02 2NO2 ( 1 )2NH
2、3 + NO + N02 - 2N2 + 3H2O (2)讨论说明，当n(NO2)/n(NOx)=0.5时，快速SCR的还原 效率最高。由于火电行业NOx尾气中NO的含量一般为90%以 上，因此要求SCR催化剂必需具备肯定的NO催化氧化活性， 但由于SCR反响温度一般在350,过强的氧化性能有可能 导致NH3氧化形成二次污染。三、SCO-汲取目前，选择性催化氧化技术（selective catalytic oxidation, SCO）在火电脱硝行业广受关注。由于火电行业 NOx尾气中NO的比例一般在NO以上，而通过SCR催化剂易 受粉尘、S02的影响，同时对NO的选择还原活性不高。因此， 首
3、先需要NO在肯定程度上转化为NO2从而再通过SCR或汲 取的方法除去。氧化方法主要有使用强氧化剂法（如:。2、。3、 KMnO4、H2O2和K2G2O7等）、催化氧化法、等离子体法等。其中最具 工业应用潜力的是催化氧化法。SCO是在催化剂的作用下，先将 NO局部地氧化为NO2,再用湿法脱硫的汲取剂（如石灰、 NaOH、Na2CO3和氨水等）汲取，可实现湿法一步同时脱 硫脱氮。依据文献报道，NO的氧化率（NO2/NOX）达50% 60%时，NOx的液体汲取反响将按NO和NO2等分子汲取， 相当于是汲取N2O3，这时的汲取速率和汲取效率最高。因此， 在氧化汲取过程和快速SCR中都不需要追求过高的氧
4、化率， 较低的氧化率有望在较低的反响温度下实现，有利于催化剂 的胜利研制。四、SCO催化剂概况单一金属氧化物结构简洁，难以实际应用。载体对活性 组分起支承作用，能够提高活性组分的分散度，使之具有较 大的比外表积。TiO2、SiO2载体具有抗硫性能，能够提高整 个催化剂的抗硫性。介孔二氧化硅（mesoporous silica, MPS） 是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大外表积和三维 孔道结构的新型材料。大多数金属氧化物在温度高于250时对NO催化氧化都 有肯定的活性，但此时转化率通常受热力学的限制.作为P 型半导体过渡金属氧化物的MnO对催化氧化NO具有较强的 活性。P2型半导体过渡金属
5、氧化物（如Mn02, Cr2O3和 Co3O4等）较n2型半导体过渡金属氧化物（如TiO2和ZnO）具有 更高的催化氧化活性，是由于P2型半导体的氧吸附量比n2型 半导体大，且吸附的。会离解为0-，更有利于深度氧化。大 量讨论说明，用Mn氧化物作活性组分的催化剂催化氧化NO 活性较好。将活性组分负载于不同的载体上得到的催化剂的活性 有明显的差异。A12O3由于具有较高的热稳定性，且其比表 面积较大，因而有利于含氮物种的吸附，是催化氧化催化剂 采纳较多的载体。y- A12O3负载的过渡金属氧化物催化剂， 在 300 下的活性挨次为 MnCr Co Cu Fe Ni Zn； 在空速3 000 h/
6、、NO 体积分数5. 40 x 10。2体积分数4 %、其余为N2的条件下，Mn/y-A12O3催化剂在250 时的NO转化 率约为50 %, 300 时约为74 %。不同讨论者的讨论结果有肯定的差异，但总的来说，在A12O3上负载的各过渡金属氧化物中，用Mn、Co等的氧化 物作活性组分的催化剂活性较好。硅胶上负载Co、Mn、Cr金 属氧化物的催化剂，其活性挨次为：Co Mn Cro在NO体 积分数5.30 xlO 一 4、。2体积分数4 %、空速6 000 h的条件下， 300 时Co催化剂上的NO转化率可达80%,这与硅胶载体 的高比外表积(374 m2/g)不无关系。SCO催化剂的讨论至
7、今， 经过对目前讨论的分析，可以得出以下几个结论：(1)不宜追求过高的NOx氧化度，能稳定到达60 %左右 即可。(2)在保证上述NOx氧化度要求的前提下，降低催化反 应的反响温度和提高催化剂的抗毒性及抗水中毒性仍是今 后讨论的主攻方向。五、我组现有基础讨论数据CeO具有良好的氧化还原特性，被广泛用作催化剂或 催化剂载体，CeO2负载氧化机可催化消退NOx。CeO2还具备 储氧功能，能增加催化剂的吸附氧量，促进NO向NO2转化， 转变M112O3还原特性，说明CeO2和M112O3之间存在相互作用。V2O5也有氧化NO为NO2的作用。活性焦担载V2O5后催 化剂的活性明显增加，催化活性在V2O5担载量 1 %时随V2O5 担载量的增加而上升，当V2O5担载量为0.2%8%, NO转化 率增大的趋势减慢。依据以上分析，选用醋酸镒、偏锐酸铁、硝酸铺作为活 性组分前驱体，纳米TiO2作载体，采纳浸渍法制备了 Mn-V-Ce/TiO2催化剂，用其进行了催化氧化试验。试验中NO 取5x10-4(体积分数，下同)、。210%、空速8000 h/、200 或空速5000hJ、175的条件下，出口 NO的氧化度(NO? / NOx) 都能到达50 %60 %； 250、8000h空速时，氧化度可达 到70%左右；250、空速5000h时，氧化度可到达85 %左 右。