新型脱硝功能聚苯硫醚复合滤料的制备及其性能研究
发布时间：2023-05-25 02:56
工业排放的尾气中包括固体颗粒物和有毒气体成分,这些污染物不仅破坏生态环境,而且还严重影响人体健康。滤袋除尘器是目前公认的在治理烟厂尾气方面最有效的技术设备之一,聚苯硫醚(PPS)滤料具有耐高温、耐酸碱、抗水解、高阻燃等优异性能,因而成为电厂燃煤锅炉和垃圾焚烧炉滤袋上的首选材料。脱硝功能复合滤料是指在滤料纤维表面负载脱硝催化剂,使其兼具除尘和脱硝的双重功能,而且还可节省工业尾气处理的成本和空间。然而,商用脱硝催化剂的温度窗口在300-400℃的高温区域,远高于聚苯硫醚滤料的使用温度(170℃左右)。另外,聚苯硫醚惰性的分子结构也使其表面很难固定住催化剂颗粒。因此,研究和开发低温高效的脱硝催化剂及其与滤料的复合技术成为本文的研究重点。锰氧化物(MnOx)催化剂具有很好的低温脱硝效果,将其负载在载体材料上,可以有效的分散活性点,增大比表面,从而增强其脱硝活性。碳纳米管(CNTs)具有独特的中空管状结构、较大的比表面积和长径比,一方面被广泛用作催化剂载体材料；另一方面又可与聚合物纤维形成很好的复合产品。因此,本文首先采用酸化碳纳米管为载体,通过高温煅烧法和低温液相法制备了一系列MnOx/CNT...
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 氮氧化物的危害及控制技术
1.2.1 氮氧化物的危害
1.2.2 氮氧化物的控制技术
1.2.3 NH3-SCR技术
1.3 Mn基低温脱硝催化剂研究现状
1.3.1 纯锰氧化物脱硝催化剂
1.3.2 以TiO2为载体的Mn基脱硝催化剂
1.3.3 以碳质材料为载体的Mn基低温脱硝催化剂
1.3.4 其它载体的Mn基脱硝催化剂
1.4 滤袋除尘器及其所用滤料概述
1.4.1 滤袋除尘器
1.4.2 滤料的过滤机理
1.4.3 聚苯硫醚滤料
1.4.4 覆膜滤料
1.5 同时除尘和脱硝技术的研究状况
1.5.1 多孔陶瓷泡沫催化过滤器
1.5.2 戈尔催化覆膜滤料
1.5.3 催化剂直接负载的脱硝功能复合滤料
1.6 本课题的提出、目的及意义
1.7 本论文的特色和创新之处
第二章 实验原料、仪器及表征方法
2.1 实验原料与主要仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 主要仪器
2.2 聚苯硫醚滤料的制备及参数
2.3 覆膜滤料的制备
2.4 表征方法
2.4.1 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
2.4.2 X射线衍射分析(XRD)
2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.5 透射电子显微镜(TEM)
2.4.6 X射线能量色散谱仪(EDS)
2.4.7 热重分析(TGA)
2.4.8 比表面积测试(BET)
2.4.9 拉伸强度测试
2.4.10 脱硝活性测试及其实验装置
2.4.11 结合强度测试
2.4.12 透气性能测试
2.4.13 程序升温还原(TPR)测试
第三章 低温高效MnOx/CNTs脱硝催化剂的制备与性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 碳纳米管的酸化
3.2.2 高温煅烧法制备三种MnOx/CNTs脱硝催化剂
3.2.3 低温液相法制备MnO2/CNTs脱硝催化剂
3.3 结果与讨论
3.3.1 碳纳米管酸化前后的结构及性能表征
3.3.2 三种MnOx/CNTs脱硝催化剂的结构及性能研究
3.3.3 MnO2/CNTs脱硝催化剂的结构及性能研究
3.4 本章小结
第四章 聚苯硫醚滤料负载MnO2/CNTs催化剂的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 催化剂的制备
4.2.2 表面活性剂分散法制备脱硝功能复合滤料
4.2.3 涂覆法制备脱硝功能复合滤料
4.2.4 抽滤法制备脱硝功能复合滤料
4.3 结果与讨论
4.3.1 表面活性剂分散法制备脱硝功能复合滤料的性能与表征
4.3.2 涂覆法制备脱硝功能复合滤料的性能与表征
4.3.3 抽滤法制备脱硝功能复合滤料的性能与表征
4.3.4 提高复合滤料脱硝性能的途径分析
4.4 本章小结
第五章 聚苯硫醚滤料的多巴胺改性及其原位生成MnO2催化剂的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 多巴胺改性PPS滤料的制备
5.2.2 多巴胺改性PPS滤料原位生成MnO2催化剂的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 两种改性PPS滤料的结构和性能对比
5.3.2 反应条件对PPS-PDA滤料结构的影响
5.3.3 MnO2/PPS-PDA复合滤料的结构及性能研究
5.4 本章小结
第六章 原位聚合法制备二氧化锰/聚吡咯@聚苯硫醚复合滤料
6.1 引言
6.2 材料的制备方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 表面形貌及成分分析
6.3.2 透射电镜分析
6.3.3 X射线衍射分析
6.3.4 红外光谱分析
6.3.5 热重分析
6.3.6 拉伸强度分析
6.3.7 脱硝活性测试
6.3.8 结合强度测试
6.3.9 透气性能测试
6.3.10 催化稳定性能测试
6.3.11 高锰酸钾浓度对复合滤料结构和性能的影响
6.3.12 硫酸浓度对复合滤料结构和性能的影响
6.4 本章小结
第七章 表面溶胶凝胶法制备TiO2包裹的脱硝功能复合滤料
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 无定形MnO2催化剂的制备
7.2.2 TiO2包裹的脱硝功能复合滤料
7.3 结果与讨论
7.3.1 催化剂负载量对MnO2/PPS脱硝率的影响
7.3.2 扫描电镜分析
7.3.3 不同操作条件对复合滤料包裹效果的影响
7.3.4 X射线衍射分析
7.3.5 X射线光电子能谱分析
7.3.6 热重分析
7.3.7 脱硝活性测试
7.3.8 NH3的暂态响应实验
7.3.9 结合强度测试
7.3.10 透气性能测试
7.3.11 催化稳定性能测试
7.4 本章小结
结论
不足之处及展望
参考文献
致谢
个人简历
在读期间已发表的论文
参与的科研项目及成果
本文编号：3822798
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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 氮氧化物的危害及控制技术
1.2.1 氮氧化物的危害
1.2.2 氮氧化物的控制技术
1.2.3 NH3-SCR技术
1.3 Mn基低温脱硝催化剂研究现状
1.3.1 纯锰氧化物脱硝催化剂
1.3.2 以TiO2为载体的Mn基脱硝催化剂
1.3.3 以碳质材料为载体的Mn基低温脱硝催化剂
1.3.4 其它载体的Mn基脱硝催化剂
1.4 滤袋除尘器及其所用滤料概述
1.4.1 滤袋除尘器
1.4.2 滤料的过滤机理
1.4.3 聚苯硫醚滤料
1.4.4 覆膜滤料
1.5 同时除尘和脱硝技术的研究状况
1.5.1 多孔陶瓷泡沫催化过滤器
1.5.2 戈尔催化覆膜滤料
1.5.3 催化剂直接负载的脱硝功能复合滤料
1.6 本课题的提出、目的及意义
1.7 本论文的特色和创新之处
第二章 实验原料、仪器及表征方法
2.1 实验原料与主要仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 主要仪器
2.2 聚苯硫醚滤料的制备及参数
2.3 覆膜滤料的制备
2.4 表征方法
2.4.1 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
2.4.2 X射线衍射分析(XRD)
2.4.3 X射线光电子能谱(XPS)
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.5 透射电子显微镜(TEM)
2.4.6 X射线能量色散谱仪(EDS)
2.4.7 热重分析(TGA)
2.4.8 比表面积测试(BET)
2.4.9 拉伸强度测试
2.4.10 脱硝活性测试及其实验装置
2.4.11 结合强度测试
2.4.12 透气性能测试
2.4.13 程序升温还原(TPR)测试
第三章 低温高效MnOx/CNTs脱硝催化剂的制备与性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 碳纳米管的酸化
3.2.2 高温煅烧法制备三种MnOx/CNTs脱硝催化剂
3.2.3 低温液相法制备MnO2/CNTs脱硝催化剂
3.3 结果与讨论
3.3.1 碳纳米管酸化前后的结构及性能表征
3.3.2 三种MnOx/CNTs脱硝催化剂的结构及性能研究
3.3.3 MnO2/CNTs脱硝催化剂的结构及性能研究
3.4 本章小结
第四章 聚苯硫醚滤料负载MnO2/CNTs催化剂的制备与性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 催化剂的制备
4.2.2 表面活性剂分散法制备脱硝功能复合滤料
4.2.3 涂覆法制备脱硝功能复合滤料
4.2.4 抽滤法制备脱硝功能复合滤料
4.3 结果与讨论
4.3.1 表面活性剂分散法制备脱硝功能复合滤料的性能与表征
4.3.2 涂覆法制备脱硝功能复合滤料的性能与表征
4.3.3 抽滤法制备脱硝功能复合滤料的性能与表征
4.3.4 提高复合滤料脱硝性能的途径分析
4.4 本章小结
第五章 聚苯硫醚滤料的多巴胺改性及其原位生成MnO2催化剂的研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 多巴胺改性PPS滤料的制备
5.2.2 多巴胺改性PPS滤料原位生成MnO2催化剂的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 两种改性PPS滤料的结构和性能对比
5.3.2 反应条件对PPS-PDA滤料结构的影响
5.3.3 MnO2/PPS-PDA复合滤料的结构及性能研究
5.4 本章小结
第六章 原位聚合法制备二氧化锰/聚吡咯@聚苯硫醚复合滤料
6.1 引言
6.2 材料的制备方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 表面形貌及成分分析
6.3.2 透射电镜分析
6.3.3 X射线衍射分析
6.3.4 红外光谱分析
6.3.5 热重分析
6.3.6 拉伸强度分析
6.3.7 脱硝活性测试
6.3.8 结合强度测试
6.3.9 透气性能测试
6.3.10 催化稳定性能测试
6.3.11 高锰酸钾浓度对复合滤料结构和性能的影响
6.3.12 硫酸浓度对复合滤料结构和性能的影响
6.4 本章小结
第七章 表面溶胶凝胶法制备TiO2包裹的脱硝功能复合滤料
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 无定形MnO2催化剂的制备
7.2.2 TiO2包裹的脱硝功能复合滤料
7.3 结果与讨论
7.3.1 催化剂负载量对MnO2/PPS脱硝率的影响
7.3.2 扫描电镜分析
7.3.3 不同操作条件对复合滤料包裹效果的影响
7.3.4 X射线衍射分析
7.3.5 X射线光电子能谱分析
7.3.6 热重分析
7.3.7 脱硝活性测试
7.3.8 NH3的暂态响应实验
7.3.9 结合强度测试
7.3.10 透气性能测试
7.3.11 催化稳定性能测试
7.4 本章小结
结论
不足之处及展望
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