蜂窩狀MnCe_TiO2_CC脫催化劑的涂覆技術(shù)及性能研究

1、聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 論文作者簽名： 乏曼逝 日期：地廑！笸！壘： 關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說(shuō)明 本人完全了解太原理工大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門(mén)送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱；學(xué)校可以學(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；學(xué)?？?/p>

2、以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容（保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定）。 簽 名 導(dǎo) “ 幣 簽 ，名 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 蜂窩狀脫硝催化劑的涂覆技術(shù)及性能研究 摘要 脫除燃煤煙氣中的是目前國(guó)內(nèi)外環(huán)保領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題，而以為還原劑的選擇性催化還原反應(yīng)（）法是煙氣脫硝領(lǐng)域最有效、應(yīng)用最廣泛的脫除的方法。蜂窩狀催化劑在工業(yè)煙氣脫硝領(lǐng)域已有多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但是此類(lèi)催化劑的操作溫度必須高于，長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫環(huán)境中容易引起催化劑活性位置燒結(jié)，導(dǎo)致催化劑顆粒增大，表面積減小，因而使催化劑活性降低。顆粒狀催化劑在。溫度窗口內(nèi)具有較高的脫硝活性，但顆粒狀催化劑的堆積會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器壓降增大，易被粉塵阻塞等問(wèn)題，

3、成為該催化劑應(yīng)用的障礙?；谏鲜鲈?，研究和開(kāi)發(fā)具有低溫（）活性的整體式催化劑具有重要的經(jīng)濟(jì)和實(shí)際意義。堇青石蜂窩陶瓷熱膨脹系數(shù)低、抗熱沖擊性強(qiáng)，以其為載體制備蜂窩狀催化劑用于催化的研究已成為一大熱點(diǎn)。本文以堇青石蜂窩陶瓷和為載體，通過(guò)溶膠凝膠法和浸漬法制備了整體式催化劑，優(yōu)化了涂層的制備方法，考察了制備參數(shù)對(duì)催化劑的影響，以期制備出性能優(yōu)良的整體式蜂窩狀低溫脫硝催化劑。本文結(jié)論主要如下： （）鈦涂層在堇青石基體上的涂覆率與溶膠陳化時(shí)間、所采用的表面活性劑、浸漬時(shí)間、涂覆次數(shù)以及載體的預(yù)處理方式等因素密切相關(guān)。綜合考慮，涂層的負(fù)載方式為：蜂窩陶瓷經(jīng)的氨水預(yù)處理，鈦溶膠膠凝時(shí)間為小時(shí)，采用為表面

4、活性劑，并在常溫下浸漬。 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文制備的鈦涂層和蜂窩陶瓷載體結(jié)合牢固度良好，脫落率低于。 （）干燥后的鈦溶膠放在馬弗爐中。焙燒小時(shí)，升溫速率為，隨爐冷卻至室溫，可制備出顆粒分布均勻，粒度較小，晶相結(jié)構(gòu)單一的銳鈦礦型，這些特性為其作為催化劑載體涂層奠定了基礎(chǔ)。鈦涂層放大倍時(shí)，可以看到薄膜表面平坦光滑。 （）不同活性組分浸漬順序制備的樣品，其低溫活性有很大差異，和同時(shí)浸漬制得的催化劑在 。時(shí)，轉(zhuǎn)化率超過(guò)；當(dāng)溫度為時(shí)，完全轉(zhuǎn)化。 （）涂覆涂層的催化劑活性明顯好于無(wú)涂層的催化劑，通過(guò)涂層負(fù)載量對(duì)催化劑脫硝活性的篩選，發(fā)現(xiàn)相同條件下涂覆率為的樣品催化效果最佳，在空速為一，低溫（ ）

5、條件下，轉(zhuǎn)化率保持在以上，在反應(yīng)溫度為時(shí)轉(zhuǎn)化率近，表現(xiàn)出良好的脫硝活性且有較寬的催化溫度窗口。 （）催化劑表面有豐富的裂紋，表面的主要成分為，涂層晶型為銳鈦礦型，活性組分和結(jié)晶度低，在催化劑表面高度分散。 （）相比單錳催化劑，摻雜后，催化劑的比表面積和孔容都有一定程度地提高，而孔徑則相應(yīng)地有所下降，說(shuō)明的加入可以減少催化劑在煅燒過(guò)程中的比表面積和孔容損失，減少催化劑孔道的坍塌，這將有利于反應(yīng)氣體和催化劑表面活性點(diǎn)位的充分接觸，提高反應(yīng)速率。關(guān)鍵詞：堇青石蜂窩，二氧化鈦涂層，氮氧化物，脫硝，整體化 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 【 、： （） 。 ， ， ， ， ， 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位

6、論文（） ， · · ： （） ， ， ， ： ， ， ， （） ， 。， 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 （） （） 一 （ 。） （） · ?媯幔悖? 曲 （） ， ， ， ， ， ， 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 ： ， ， ， ， 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 目錄第一章緒論 引言 。的危害及形成原因 氮氧化物（。）的危害 氮氧化物（。）的形成 。污染控制技術(shù) 燃燒前。控制 燃燒中。控制 燃燒后?？刂茻煔饷摮?蜂窩狀催化劑 蜂窩狀催化劑的簡(jiǎn)介 蜂窩狀催化劑的制備 低溫催化劑的研究現(xiàn)狀 論文研究思路和內(nèi)容 論文研究思路 主要內(nèi)容 第二章實(shí)驗(yàn)及主要測(cè)試手段

7、 實(shí)驗(yàn)儀器與化學(xué)試劑 實(shí)驗(yàn)儀器 化學(xué)試劑 催化劑制備 堇青石預(yù)處理 鈦溶膠制備 涂覆涂層 負(fù)載活性組分 脫硝活性評(píng)價(jià)及評(píng)價(jià)指標(biāo) 表征 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 涂層的牢固度測(cè)定 測(cè)試 射線(xiàn)衍射分析（）一 比表面和孔結(jié)構(gòu)測(cè)試 掃描電子顯微鏡（）第三章涂層的制備與性能研究 引言 水量對(duì)溶膠制備的影響 鈦涂層負(fù)載條件篩選 涂膜方式和浸漬時(shí)間的選取 基體預(yù)處理對(duì)負(fù)載量的影響 基體預(yù)處理對(duì)脫落率的影響 表面活性劑的和涂覆次數(shù)的選擇 干凝膠的測(cè)試 鍍膜溶膠分析 掃描電子顯微鏡（） 本章小結(jié)第四章 整體式催化劑制備條件的篩選和優(yōu)化 引言 不同錳鹽前驅(qū)體對(duì)催化活性的影響 涂層負(fù)載量對(duì)催化劑脫硝活性的影響

8、 焙燒溫度對(duì)催化劑催化活性的影響一 含量對(duì)催化活性的影響 含量對(duì)催化性的影響一 活性組分擔(dān)載順序?qū)Υ呋瘎┗钚缘挠绊懸?空速對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響 本章小結(jié)第五章催化劑的表征 表征 掃描電鏡（）和射線(xiàn)能譜分析（） 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 催化劑的比表面和孔結(jié)構(gòu) 本章小結(jié)第六章全文總結(jié)與建議 全文總結(jié) 建議參考文獻(xiàn)致謝?擔(dān)構(gòu)裂黃詡浞淼難趼畚哪柯肌叮?太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第一章緒論引言 目前人類(lèi)所能利用的主要能源仍然為石油、煤炭和天然氣等化石燃料。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速地增長(zhǎng)，人類(lèi)對(duì)能源的需求和消耗大幅度增加，同時(shí)，化石燃料燃燒帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。煤炭是

9、我國(guó)主要能源，約占一次能源總消耗量的左右，其中以上用于直接燃燒【，且在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)仍然保持以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。以煤為主的能源結(jié)構(gòu)以及單一的能源消費(fèi)模式導(dǎo)致我國(guó)的環(huán)境污染為典型的煤煙型污染，其中和是最主要的大氣污染物。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，同時(shí)為了適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，由燃煤所帶來(lái)的諸多環(huán)境問(wèn)題亟待解決。 在世紀(jì)、年代，美國(guó)、德國(guó)和日本就開(kāi)始出臺(tái)一系列政策法規(guī)控制的排放，并且開(kāi)始進(jìn)行脫硫技術(shù)的研發(fā)【】到年，日本的排放達(dá)標(biāo)率已達(dá)。我國(guó)雖于世紀(jì)年代就已經(jīng)開(kāi)始煙氣凈化方面的研究工作，但因沒(méi)有出臺(tái)相應(yīng)的排放控制標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展非常緩慢。針對(duì)這種情況，為了解決我國(guó)燃煤污染的嚴(yán)峻情況，我國(guó)出臺(tái)了一系列

10、政策措施，并強(qiáng)制規(guī)定，通過(guò)國(guó)家發(fā)改委審批的、燃煤含硫量在以上的新建電廠(chǎng)，必須安裝煙氣脫硫設(shè)備。這意味著以上的新建電廠(chǎng)將安裝脫硫裝置，從而加快了我國(guó)控制排放量的步伐。 氮氧化物（。）主要來(lái)自于礦物燃料的燃燒【】。人們對(duì)其危害的認(rèn)識(shí)較晚，世紀(jì)年代后期，日本才率先開(kāi)始治理。的排放。到了年代，各國(guó)才相繼制定了。的排放標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)，并對(duì)工業(yè)鍋爐安裝脫硝裝置。年代，美國(guó)、德國(guó)、日本及歐共體等發(fā)達(dá)國(guó)家的排放基本得到控制【】。我國(guó)火電廠(chǎng)。的排放控制起步較晚，國(guó)家于年月才對(duì)新建大型燃煤電廠(chǎng)。排放提出限值要求。目前，一些低。燃燒技術(shù)已經(jīng)用在引進(jìn)型國(guó)產(chǎn)大容量機(jī)組上，氮氧化物排放量也有較明顯降低，但這遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足日益

11、嚴(yán)格的環(huán)保要求。 和作為燃煤煙氣污染物中的主要物質(zhì)，其排放必須進(jìn)行嚴(yán)格控制。使用先進(jìn)技術(shù)控制和減排燃煤污染對(duì)改善環(huán)境、提高我國(guó)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、提高人民生活質(zhì)量以及可持續(xù)發(fā)展都有重要意義。由于人們比較早地認(rèn)識(shí)到了對(duì)環(huán)境的危害，對(duì)其研究也開(kāi)始得比較早，因此控制排放技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟。但隨著污染控制的日益 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文改善，。的污染更顯突出。因此，有必要對(duì)。的危害、形成原因及主要控制。污染技術(shù)進(jìn)行總結(jié)。 的危害及形成原因氮氧化物（，）的危害 氮氧化物是多種氮的氧化物的總稱(chēng)，包括一氧化氮（）、二氧化氮（）、氧化二氮（）和。是血液性毒物，與血紅蛋白（）的結(jié)合能力是氧的萬(wàn)倍，吸入可引起機(jī)體

12、大腦受損以及中樞神經(jīng)麻痹和痙攣?？捎纱髿庵械霓D(zhuǎn)化而成，的危害主要表現(xiàn)為： （）強(qiáng)毒性。主要刺激和影響人的眼睛和呼吸機(jī)能，它的毒性比要強(qiáng)倍，當(dāng)人體暴露在濃度為擊的環(huán)境中時(shí)即可致病，當(dāng)暴露在濃度為×南的環(huán)境中時(shí)將造成死亡。 （）破壞臭氧層。一部分進(jìn)入同溫層的會(huì)破壞臭氧層，使臭氧層形成空洞或減薄，對(duì)人類(lèi)生存造成威脅。據(jù)研究資料顯示，大氣中含量每減少，人類(lèi)患皮膚癌的可能性即增加。是一種溫室氣體，在大氣中含量較少，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)大約是的倍，會(huì)破壞臭氧層。 （）形成酸雨。在大氣中經(jīng)干沉降和濕沉降這兩種形式降落在地面，進(jìn)而形成硝酸或硝酸鹽。酸雨對(duì)環(huán)境和生態(tài)破壞的嚴(yán)重性是眾所周知的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，

13、全世界每年因酸雨腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失大于億美元。 （）形成光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧是在光的作用下分解而產(chǎn)生的二次污染。年發(fā)生在洛杉磯和年發(fā)生在日本的公害事件就是典型的光化學(xué)煙霧案例。 可見(jiàn)，消除排放到大氣中的，是人類(lèi)發(fā)展過(guò)程中必須攻克的難題。氮氧化物（。）的形成 各種燃料燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的主要是，約占，占 ，僅占左右。從化學(xué)生成的機(jī)理來(lái)看，燃燒過(guò)程產(chǎn)生的有三種途徑：熱力型（）、燃料型（）和瞬時(shí)型（。）。 （）熱力型。 燃料燃燒時(shí)空氣中的和在高溫下生成的，其化學(xué)生成機(jī)理可以由前蘇聯(lián)科學(xué) 夕 太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文家于年提出的不分枝自由鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理來(lái)表示： ， （） （） 熱力型。的生成速率與

14、反應(yīng)溫度有很強(qiáng)的相關(guān)性，溫度是控制熱力型形成的主要控制因素，當(dāng)燃燒溫度低于。時(shí)，熱力型的生成量極少，當(dāng)燃燒溫度高于。時(shí)，熱力型。的生成量明顯增大。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度高于。時(shí)，溫度每增加。，反應(yīng)速率將提高倍。此外，燃燒設(shè)備的過(guò)剩空氣系數(shù)和煙氣的停留時(shí)間對(duì)、的生成也有很大影響。（）燃料型。 燃料型。是由化學(xué)結(jié)合在燃料中的雜環(huán)氮化物熱分解并進(jìn)而與結(jié)合生成的，其生成機(jī)理非常復(fù)雜。對(duì)于燃煤而言，燃料型的生成和破壞不僅與煤種特性、燃料結(jié)構(gòu)、燃料中的受熱分解后在揮發(fā)分和焦炭中的比例、成分和分布有關(guān)，而且大量的反應(yīng)過(guò)程還和燃燒條件，如溫度、氧濃度等密切相關(guān)。常規(guī)燃料中，除天然氣基本上不含氮化物外，其他燃料均或多

15、或少地含有氮化物，其中石油的平均含氮量為，煤的含氮量為左右。燃料燃燒時(shí)生成的含氮揮發(fā)性物質(zhì)如、等燃燒中間產(chǎn)物與氧結(jié)合生成。一般而言，燃料中大約有的氮轉(zhuǎn)化為，其中又占。（）瞬時(shí)型 瞬時(shí)型是由燃料揮發(fā)物中的碳?xì)浠衔餆岱纸馍傻淖杂苫涂諝庵械牡l(fā)生反應(yīng)生成和，進(jìn)一步與氧作用以極快的反應(yīng)速率生成的，其生成時(shí)間只需要。對(duì)燃煤設(shè)備而言，瞬時(shí)型。與前兩種相比，其生成量要小得多，一般在總生成量的以下。 污染控制技術(shù) 燃煤電廠(chǎng)排放的約占總排放量的。由于中國(guó)的酸雨屬于硫酸型酸雨，且的危害是。的兩倍，因此，中國(guó)火電廠(chǎng)燃煤的排放和控制未引起足夠的重視。近年來(lái)，隨著燃煤電廠(chǎng)環(huán)境污染防治的加強(qiáng)，如何有效控制的污染才逐步提到議事日程上來(lái)。 鑒于對(duì)大氣造成的嚴(yán)重污染，年，德國(guó)科學(xué)家開(kāi)始對(duì)礦物燃料