商用高温钒系脱硝催化剂的制备(附件)【字数：11238】
摘 要摘 要消除工业排放气体中的NOX是保护环境，改善空气质量的重要途径。目前在众多烟气脱硝法中，SCR脱硝技术是最成熟的烟气脱硝技术，也是最常用，最经济，最有效的脱硝工艺。制备催化剂载体TiO2采取的方法是溶胶-凝胶法。试验采用了5个样品。样品质量分别为1g。干燥温度选取的是105℃-5h。煅烧温度分别为300℃、400℃、500℃、600℃、700℃，煅烧时间都是8h。试验分析采用了XRD分析，SEM能谱分析，催化剂活性测试分析。本文研究通过溶胶-凝胶法制备出的TiO2复合氧化物载体，分别在不同的温度下先烘干后煅烧后的催化剂表面形貌、能谱分析和催化剂活性测试。采纳X射线衍射(XRD)，扫描电镜(SEM)表征手段对上述催化剂载体进行表征，研究了载体的晶相及微观形貌。通过表征结果比较，探索得出各自含量比对载体性能的影响，以及煅烧温度对于整个载体性能的影响。选用浸渍法将V2O5和WO3负载其中，通过表征手段，相互比较，并通过催化剂活性测试，得出保持催化剂活性前提下V2O5-WO3/TiO2催化剂合适的载体组分及煅烧温度。通过试验得出的结论是V2O5-WO3/TiO2催化剂在模拟烟气中最佳活性温度位于450℃左右；最适宜n(NH3)／n（NO)为1:2；反应接触时间应不小于0.47s。关键词溶胶-凝胶法；氮氧化物（NOx)；选择性催化还原SCR；V2O5-WO3/TiO2催化剂
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究背景 1
1.2 NOx的形成原因与危害 1
1.2.1 NOX的控制现状 2
1.3 SCR反应原理 3
1.4 高温SCR烟气脱硝的技术 4
1.5 氧化钒系SCR催化剂 4
1.6 催化剂的载体 5
1.6.1 催化剂载体的研究进展 5
1.6.2 TiO2为催化剂载体的优缺点 5
1.7 加入WO3对催化剂性能的影响 6
1.8 高温SCR脱硝技术的不足之处 6
1.9 课题研究的目的和意义 7
1.10 研究方法 9
第二章 实验材料与实验方法 11
2.1 试验材料与方法 11
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.1 试验材料 11
2.2 催化剂表征分析 12
2.2.1 X射线衍射（XRD）分析 12
2.2.2 扫描电子显微镜分析 12
2.2.3 EDS能谱分析仪 13
2.3 催化剂活性评价 13
第三章 实验结果分析 15
3.1 催化剂载体TiO2与V2O5WO3／TiO2催化剂的制备 15
3.2 催化剂物相分析 15
3.2.1 煅烧温度对催化剂物相的影响 15
3.2.2 V的含量不同对催化剂物相的影响 17
3.3 催化剂表面形貌分析 18
3.3.1 煅烧温度对催化剂表面形貌的影响 18
3.3.2 V的含量不同对催化剂表面形貌的影响 19
3.4 催化剂SCR脱硝活性测试分析 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 本课题研究背景
十三五蓝图的出现，政府规划出台了我国环境治理将迈向一个新的台阶，环保部有关负责人指出到2020年力争能显著减少空气污染物排放总量[1]，从而改善环境的总体质量，有效控制环境恶化风险，建立完整的生态文明制度体系，生态文明水平与全面小康社会相适应。这一切对环境的高要求，就是对我国科学技术的要求[5]。治理环境，不仅要依靠先进的科学技术[2]，还要依赖科学合理的环境治理。提到环境治理，首先要说的就是治理现阶段的大气环境，我国大气污染主要集中在煤烟废气排放的污染，污染物主要来自于烟尘，二氧化硫，氮氧化物。我国作为燃煤大国，燃煤火电厂是NOX的主要来源之一，火电厂排放的NOX约占总排放量的67%，因此对NOX的治理就更显得及其重要[3]。
1.2 NOx的形成原因与危害
氮氧化物的种类主要有NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5；大气中NOX主要以NO、NO2的形式存在[4]。物理性质是NO无色，无刺激气味的不活泼气体：NO2是棕红色有刺激性臭味的气体。化学性质是可被氧化成NO2。N2O单个分子的温室效应应为CO2的200倍，破坏臭氧层，使臭氧层形成空洞。NO是大气中NO2的主要存在形式，也是形成光化学烟雾的活跃组分。NOX的来源是有氮瘤菌、高压放电（雷电）等自然过程，还有就是人类的活动，主要来自于汽车废气，火力发电站和其他工业的燃料燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程[6]。其中燃料燃烧占90%，95%以NO形式，其余主要为NO2。NOX的污染及危害：光化学烟雾对呼吸器官有强烈的刺激和致癌作用，影响人类的健康。酸雨破坏作物和树根系统的营养循环，影响森林和作物的生长。破坏臭氧的循环，减少臭氧层厚度，引发温室效应，影响全球气候。
煤燃烧过程NOX的形成机理:热力型NOX是高温下N2与O2反应生成NOX，燃料型NOX是燃料中的固定氮生成NOX，还有在其燃烧过程中，空气中的氮和碳氢燃料会先在高温下反应生成N、HCN、CN等一些中间产物[7]，然后迅速和氧反应生成NOX的快速型NOX。
1.2.1 NOX的控制现状
上世纪中期西方一些发达国家便开始研究NOX的生成原理和控制方法，直至30多年之后，通过研究人员们夜以继日的探索，终于找到了一条适合于那个时代的脱硝处理方法，探索研究低氮燃烧技术成为那个时代，甚至于到现在为止热度依旧。涌现出很多降低NOX排放的新型技术[8]。降低NOX排放控制方法，发达国家研究者在很早之前就开始在一起合作研究，并制定的很多相关办法。走在前列的欧洲，在1988年就通过“欧共体关于大型燃烧设备污染物排放限制法令”，该法令对欧共体的燃烧装置在氮氧化物减排上做明确规定，要求截止至1993年氮氧化物排放量要削减至1980年的92%[9]。到1998年则要削减至1980年的82%。除此之外，还有很多国家根据自身情况采取各自控制方法[5]。德国、英国、日本和美国，在锅炉NOX排放浓度标准及控制方案制定上都做了很多工作，并出台了很具体的控制标准。就当前的科学技术水平而言，当今世界上，对于火力发电厂NOX排放控制最先进的地区和国家应属于欧洲，美国和日本。他们在采取燃烧控制的基础上，都大量地采用选择催化还原（SCR）烟气脱硝技术[10]。总而言之，各国的促进煤电行业NOX的减排技术可以分为以下两个方面：一是出台政策提高NOX排放限值，二是依靠科学技术力量，研发新型减排技术。
随着我国经济的发展步伐的越来越大，发展速度越来越快，各行各业面对的环保形势越来越严峻，首当其冲的应该是电力行业了。早在1991年的时候，国家环保有关部门便制定的《火电厂污染物排放标准》，历经1996年和2003年两次修改后，排放标准一次又一次的被严格要求，这也说明了政府部门环保意识越来越强，先经济后环保的错误思想正在转换为既要搞好经济又要爱护好自然环境[11]。《全国第一次污染源普查报告》显示，2007年一年，全国就排放氮氧化物就高达1797.70万吨，其中工业废气中氮氧化物的排放量几乎占据了排放总量的67%。而2011年，全国氮氧化物排放量己经达到2404.3万吨，其中一半的排放量来源于燃煤电厂。如果还不及时不采取有效措施，到2020年NOX的排放量将达到2900万吨左右[12]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究背景 1
1.2 NOx的形成原因与危害 1
1.2.1 NOX的控制现状 2
1.3 SCR反应原理 3
1.4 高温SCR烟气脱硝的技术 4
1.5 氧化钒系SCR催化剂 4
1.6 催化剂的载体 5
1.6.1 催化剂载体的研究进展 5
1.6.2 TiO2为催化剂载体的优缺点 5
1.7 加入WO3对催化剂性能的影响 6
1.8 高温SCR脱硝技术的不足之处 6
1.9 课题研究的目的和意义 7
1.10 研究方法 9
第二章 实验材料与实验方法 11
2.1 试验材料与方法 11
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1.1 试验材料 11
2.2 催化剂表征分析 12
2.2.1 X射线衍射（XRD）分析 12
2.2.2 扫描电子显微镜分析 12
2.2.3 EDS能谱分析仪 13
2.3 催化剂活性评价 13
第三章 实验结果分析 15
3.1 催化剂载体TiO2与V2O5WO3／TiO2催化剂的制备 15
3.2 催化剂物相分析 15
3.2.1 煅烧温度对催化剂物相的影响 15
3.2.2 V的含量不同对催化剂物相的影响 17
3.3 催化剂表面形貌分析 18
3.3.1 煅烧温度对催化剂表面形貌的影响 18
3.3.2 V的含量不同对催化剂表面形貌的影响 19
3.4 催化剂SCR脱硝活性测试分析 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 本课题研究背景
十三五蓝图的出现，政府规划出台了我国环境治理将迈向一个新的台阶，环保部有关负责人指出到2020年力争能显著减少空气污染物排放总量[1]，从而改善环境的总体质量，有效控制环境恶化风险，建立完整的生态文明制度体系，生态文明水平与全面小康社会相适应。这一切对环境的高要求，就是对我国科学技术的要求[5]。治理环境，不仅要依靠先进的科学技术[2]，还要依赖科学合理的环境治理。提到环境治理，首先要说的就是治理现阶段的大气环境，我国大气污染主要集中在煤烟废气排放的污染，污染物主要来自于烟尘，二氧化硫，氮氧化物。我国作为燃煤大国，燃煤火电厂是NOX的主要来源之一，火电厂排放的NOX约占总排放量的67%，因此对NOX的治理就更显得及其重要[3]。
1.2 NOx的形成原因与危害
氮氧化物的种类主要有NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5；大气中NOX主要以NO、NO2的形式存在[4]。物理性质是NO无色，无刺激气味的不活泼气体：NO2是棕红色有刺激性臭味的气体。化学性质是可被氧化成NO2。N2O单个分子的温室效应应为CO2的200倍，破坏臭氧层，使臭氧层形成空洞。NO是大气中NO2的主要存在形式，也是形成光化学烟雾的活跃组分。NOX的来源是有氮瘤菌、高压放电（雷电）等自然过程，还有就是人类的活动，主要来自于汽车废气，火力发电站和其他工业的燃料燃烧以及硝酸、氮肥、炸药的工业生产过程[6]。其中燃料燃烧占90%，95%以NO形式，其余主要为NO2。NOX的污染及危害：光化学烟雾对呼吸器官有强烈的刺激和致癌作用，影响人类的健康。酸雨破坏作物和树根系统的营养循环，影响森林和作物的生长。破坏臭氧的循环，减少臭氧层厚度，引发温室效应，影响全球气候。
煤燃烧过程NOX的形成机理:热力型NOX是高温下N2与O2反应生成NOX，燃料型NOX是燃料中的固定氮生成NOX，还有在其燃烧过程中，空气中的氮和碳氢燃料会先在高温下反应生成N、HCN、CN等一些中间产物[7]，然后迅速和氧反应生成NOX的快速型NOX。
1.2.1 NOX的控制现状
上世纪中期西方一些发达国家便开始研究NOX的生成原理和控制方法，直至30多年之后，通过研究人员们夜以继日的探索，终于找到了一条适合于那个时代的脱硝处理方法，探索研究低氮燃烧技术成为那个时代，甚至于到现在为止热度依旧。涌现出很多降低NOX排放的新型技术[8]。降低NOX排放控制方法，发达国家研究者在很早之前就开始在一起合作研究，并制定的很多相关办法。走在前列的欧洲，在1988年就通过“欧共体关于大型燃烧设备污染物排放限制法令”，该法令对欧共体的燃烧装置在氮氧化物减排上做明确规定，要求截止至1993年氮氧化物排放量要削减至1980年的92%[9]。到1998年则要削减至1980年的82%。除此之外，还有很多国家根据自身情况采取各自控制方法[5]。德国、英国、日本和美国，在锅炉NOX排放浓度标准及控制方案制定上都做了很多工作，并出台了很具体的控制标准。就当前的科学技术水平而言，当今世界上，对于火力发电厂NOX排放控制最先进的地区和国家应属于欧洲，美国和日本。他们在采取燃烧控制的基础上，都大量地采用选择催化还原（SCR）烟气脱硝技术[10]。总而言之，各国的促进煤电行业NOX的减排技术可以分为以下两个方面：一是出台政策提高NOX排放限值，二是依靠科学技术力量，研发新型减排技术。
随着我国经济的发展步伐的越来越大，发展速度越来越快，各行各业面对的环保形势越来越严峻，首当其冲的应该是电力行业了。早在1991年的时候，国家环保有关部门便制定的《火电厂污染物排放标准》，历经1996年和2003年两次修改后，排放标准一次又一次的被严格要求，这也说明了政府部门环保意识越来越强，先经济后环保的错误思想正在转换为既要搞好经济又要爱护好自然环境[11]。《全国第一次污染源普查报告》显示，2007年一年，全国就排放氮氧化物就高达1797.70万吨，其中工业废气中氮氧化物的排放量几乎占据了排放总量的67%。而2011年，全国氮氧化物排放量己经达到2404.3万吨，其中一半的排放量来源于燃煤电厂。如果还不及时不采取有效措施，到2020年NOX的排放量将达到2900万吨左右[12]。
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