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专业知识
钛白粉的组成对SCR脱硝催化剂的影响
* 来源: 河北麦森 * 作者: * 发表时间: 2016-05-07 16:09:01

  钛白粉的组成与其制备工艺有关,如硫酸法制备的钛白粉,常常含有一定量的SO42-;工业上在生产钛白粉的过程中,需加适量的磷酸或其盐来提高钛白粉的白度和耐候性,促进其向锐钛晶型转化和防止金红石晶型生成,并且使颗粒松软、容易粉碎。已有的研究发现,制备钛白粉带入的磷、SO42-成分会对制备的催化剂性能造成一定的影响。

  一、 SO42-含量

  大量的研究表明,在制备整体式催化剂时,加入一定量的SO42-能够提高催化剂的挤出成型性和抑制烟气中的SO2向SO3 转化,还可以显著提高催化剂的活性。SO42-除了在载体TiO2中引入外,也可以在制备催化剂时加入。朱崇兵等人以硫酸法制备的纳米级锐钛型TiO2为载体制备催化剂,当硫酸盐质量分数达到8%~10%时,NO 脱除率达最大值,可达98.13%;而以氯化法制备的纳米级锐钛型TiO2为载体制备的催化剂,最高NO 转化率仅为50%。此外,SO42-对催化剂热稳定性也有一定的帮助。陈玲霞等]发现用含有8.91%SO42-的载体或者采用在负载活性物质时添加5.01%的SO42-,所制备的催化剂的活性都较无SO42-的显著提高;而且SO42-的引入使得催化剂的有机物开始分解的温度分别提高了34.7℃和14.6℃。而且Jung等人的研究结果表明,载体TiO2中加入SO42-对催化剂的比表面积、相变没有影响,催化剂在450℃仍具有较高的NO 转化率。不过,加入过量的SO42-则会掩蔽催化剂表面部分活性钒位,导致催化剂活性下降。

  二、P2O5含量

  当 TiO2中所含P2O5的量在5%以下时,P2O5可以很好地分散在催化剂表面,生成的聚磷酸盐还可以提高催化剂酸性和机械强度,而且低含量的磷对催化剂活性的影响不大。Kamata 等通过红外光谱和拉曼光谱研究了磷对SCR催化剂活性的影响,结果表明,负载的P取代催化剂表面的-OH,并与-OH 表面形成P-OH,由于P-OH 本身具有一定的Bronsted酸性,因此也能够吸附NH3以还原NO,即具有活化作用。但随着P含量的增加,催化剂的活性会降低。一方面,磷的化合物主要在TiO2 颗粒之间形成,降低了孔隙度,导致催化剂的比表面积和孔容减小;另一方面,催化剂表面的磷酸根离子的生成掩盖了部分V=O和W=O,因而降低了表面钒的量,同时也改变了表面活性组分的性能,导致催化剂脱硝效果变差。还有研究发现,P 的一些化合物会对SCR 催化剂有钝化作用,包括H3PO4和磷酸盐。因此,TiO2原料中微量的P 有益,但是需要控制P 的含量,研究认为P/V(钒)物质的量比不宜大于0.5。

  锐钛矿型TiO2作为WO3-V2O5/TiO2 催化剂的载体,不仅比表面积大,利于制备高比表面积的催化剂,而且具有良好的抗硫性和稳定性,还可以与活性组分协同作用提高催化剂活性。载体TiO2的物理性能和组成对钒钛类SCR催化剂的性能有很大影响。TiO2的物理性质之间也相互影响,粒径、孔径及其分布适当的多孔TiO2,其比表面积较大,能够制备出高性能的催化剂。TiO2中引入少量的SO42-和P2O5有助于提高所制备的催化剂的脱硝性能。实际上,TiO2物理性能和组成取决于其制备工艺及条件,因此提高适合制备催化剂的载体的质量关键在于TiO2制备方法的改进。

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