分子筛脱硝催化剂的制备与优化
发布时间：2021-08-26 11:54
氮氧化物是全球公认的主要大气污染之一,还对水环境、土壤和建筑有破坏,严重的危害了人体健康和自然环境。机动车尾气排放的氮氧化物日益递增,由此引起的大气污染问题亟待解决。选择性催化还原（SCR）技术被认为是消除氮氧化物的有效方法之一,该技术的核心是稳定高效的催化剂,分子筛催化剂是目前的研究热点,在机动车尾气脱硝方面有很好的应用前景。本文选择SAPO-34和SSZ-13两种具有菱沸石（CHA）结构的分子筛,采用水热法合成,通过浸渍法负载Cu改性分子筛催化剂,评价其脱硝性能和N2选择性,利用N2物理吸附、X-射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对样品进行表征,并根据表征结果优化了两种催化剂的制备工艺和配方。在以硅溶胶为硅源合成SAPO-34分子筛的实验中,发现合成前期存在原料混合浆液固化导致磁力搅拌器无法转动的问题,硅溶胶在pH=410环境下较为稳定,超出该范围容易发生凝结,通过调整加料工艺,采用缓慢滴加,先加铝溶胶的方式能解决该问题。随后考察了晶化时间、晶化温度对SAPO-34合成效果的影响,将这些分子筛制成催化剂后进行相应...
【文章来源】：安庆师范大学安徽省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
20图2.1催化剂活性评价系统示意图Fig2.1Catalystevaluationdevice2.3催化剂的制备方法2.3.1SAPO-34分子筛的合成及催化剂制备将去离子水、磷酸、三乙胺依次加入烧杯中，待用磁力搅拌器将投入原料搅拌混合均匀后，分别加入硅溶胶和铝溶胶，原料投入后浆液会变粘稠，呈凝胶状，此时适当提高搅拌器转速，并持续搅拌4h以上，保证各组分反应充分。随后将浆液加入高压反应釜中，置于电热鼓风干燥箱中155℃水热反应2d以上。将反应后浆液上清液倒出，用去离子水洗涤余下固体产物，烘干后放入马弗炉中设置5℃/min的升温速率加热至550℃，焙烧10h，制得SAPO-34分子筛载体。本实验选择硝酸铜为金属盐，采用浸渍法将金属Cu负载到分子筛上，根据负载量2.5wt%的浓度计算，使用电子天平称取硝酸铜，溶于适量去离子水中，制成浸渍液，加入称量好的SAPO-34分子筛，浸渍2h，然后在烘箱中120℃干燥，放入马弗炉中，设置5℃/min的升温速率加热至550℃，焙烧10h即制得催化剂。2.3.2SSZ-13分子筛的合成及催化剂制备根据配方和顺序制备合成SSZ-13分子筛的浆液。用烧杯称取适量的去离子水，称取适量NaAlO2加入烧杯中，搅拌溶解，再加入适量NaOH溶清，随后加入模板剂搅拌均匀，最后加硅溶胶。整个过程一直放在磁力搅拌器上搅拌，所有原料都加入后浆液呈凝胶状，黏度变大，此时应适当提高搅拌器转速，并搅拌
25图3.1不同投料方式Cu/SAPO-34催化剂的NO转化效率：（a）一次性快速加入；（b）先硅溶胶后铝溶胶缓慢滴加；（c）先铝溶胶后硅溶胶缓慢滴加Fig3.1TheNOconversionefficiencyofCu/SAPO-34catalystswithdifferentfeedingmethods:(a)one-timerapidaddition;(b)silicasolfirstandthenaluminumsoldropwiseaddition;(c)aluminumsolfirstandsilicasoldropwiseadditionslowly3.1.2N2选择性如图3.2所示，为三组催化剂N2选择性曲线图。N2选择性是评价脱硝催化剂性能的重要指标。实验所制备的三组催化剂有着较好的N2选择性，在测试温度范围内均能达到92%以上的N2选择性，在350℃时出现N2选择性下降趋势，在400℃左右出现明显的降低，可能时因为在这个温度范围内，催化剂性能即将到达顶峰，超过400℃后活性逐渐下降有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]VOx-MnOx/TiO2催化脱除氮氧化物与二英研究[J]. 杨波,陈子伦,徐海涛,黄琼,陈敏东. 环境科学学报. 2020(03)
[2]低温SCR脱硝在焦炉烟道气处理中的应用[J]. 王玉刚,孙明,王国友,刘冬青. 燃料与化工. 2020(02)
[3]Cu/SSZ-13晶种辅助合成SAPO-34分子筛及其NH3-SCR性能研究[J]. 李凯祥,程怀洋,李振国. 当代化工. 2020(02)
[4]机动车尾气污染及防治对策研究[J]. 李玉芳. 环境与发展. 2020(02)
[5]加强氮氧化物排放控制 提高大气污染的治理能力[J]. 贺泓. 前进论坛. 2020(02)
[6]雾霾之下:公众感知雾霾风险的心理特征测度与风险治理策略——基于全国12个城市的调查数据[J]. 吴世坤,郭春甫. 风险灾害危机研究. 2019(02)
[7]柴油机有害排放物控制技术的新发展[J]. 徐立华. 内燃机与配件. 2019(24)
[8]我国火电厂大气污染防治现状研究[J]. 温珺琪. 中国新技术新产品. 2019(24)
[9]青岛市在用港作机械排放特性[J]. 颜欣迪,葛蕴珊,王欣,魏倩,王春杰. 中国环境科学. 2019(12)
[10]晶种法快速合成SSZ-13分子筛[J]. 闵令飞,李晓峰,高萌,梁亚凝,刘瑞,张燕挺,窦涛. 天然气化工（C1化学与化工）. 2019(02)
博士论文
[1]Mo/HZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的密度泛函理论研究[D]. 阎智锋.太原理工大学 2015
[2]Mn/TiO2系列低温SCR脱硝催化剂制备及其反应机理研究[D]. 江博琼.浙江大学 2008
硕士论文
[1]Cu-Mn双金属负载分子筛催化剂柴油车尾气脱硝机理研究[D]. 程敏.浙江工商大学 2018
[2]Cu/SAPO-34与Cu/SSZ-13催化剂的制备及选择性催化还原一氧化氮（NO）的研究[D]. 屈胜春.大连海事大学 2017
[3]Fe-Mn/ZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的研究[D]. 牟文涛.太原理工大学 2017
[4]Fe/Cu-SSZ-13催化剂一步法合成及其NH3-SCR催化性能的研究[D]. 赵茹.浙江大学 2017
[5]铈基催化剂选择性催化还原氮氧化物的试验研究[D]. 杨洋.上海交通大学 2014
本文编号：3364196
【文章来源】：安庆师范大学安徽省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
20图2.1催化剂活性评价系统示意图Fig2.1Catalystevaluationdevice2.3催化剂的制备方法2.3.1SAPO-34分子筛的合成及催化剂制备将去离子水、磷酸、三乙胺依次加入烧杯中，待用磁力搅拌器将投入原料搅拌混合均匀后，分别加入硅溶胶和铝溶胶，原料投入后浆液会变粘稠，呈凝胶状，此时适当提高搅拌器转速，并持续搅拌4h以上，保证各组分反应充分。随后将浆液加入高压反应釜中，置于电热鼓风干燥箱中155℃水热反应2d以上。将反应后浆液上清液倒出，用去离子水洗涤余下固体产物，烘干后放入马弗炉中设置5℃/min的升温速率加热至550℃，焙烧10h，制得SAPO-34分子筛载体。本实验选择硝酸铜为金属盐，采用浸渍法将金属Cu负载到分子筛上，根据负载量2.5wt%的浓度计算，使用电子天平称取硝酸铜，溶于适量去离子水中，制成浸渍液，加入称量好的SAPO-34分子筛，浸渍2h，然后在烘箱中120℃干燥，放入马弗炉中，设置5℃/min的升温速率加热至550℃，焙烧10h即制得催化剂。2.3.2SSZ-13分子筛的合成及催化剂制备根据配方和顺序制备合成SSZ-13分子筛的浆液。用烧杯称取适量的去离子水，称取适量NaAlO2加入烧杯中，搅拌溶解，再加入适量NaOH溶清，随后加入模板剂搅拌均匀，最后加硅溶胶。整个过程一直放在磁力搅拌器上搅拌，所有原料都加入后浆液呈凝胶状，黏度变大，此时应适当提高搅拌器转速，并搅拌
25图3.1不同投料方式Cu/SAPO-34催化剂的NO转化效率：（a）一次性快速加入；（b）先硅溶胶后铝溶胶缓慢滴加；（c）先铝溶胶后硅溶胶缓慢滴加Fig3.1TheNOconversionefficiencyofCu/SAPO-34catalystswithdifferentfeedingmethods:(a)one-timerapidaddition;(b)silicasolfirstandthenaluminumsoldropwiseaddition;(c)aluminumsolfirstandsilicasoldropwiseadditionslowly3.1.2N2选择性如图3.2所示，为三组催化剂N2选择性曲线图。N2选择性是评价脱硝催化剂性能的重要指标。实验所制备的三组催化剂有着较好的N2选择性，在测试温度范围内均能达到92%以上的N2选择性，在350℃时出现N2选择性下降趋势，在400℃左右出现明显的降低，可能时因为在这个温度范围内，催化剂性能即将到达顶峰，超过400℃后活性逐渐下降有关。
【参考文献】：
期刊论文
[1]VOx-MnOx/TiO2催化脱除氮氧化物与二英研究[J]. 杨波,陈子伦,徐海涛,黄琼,陈敏东. 环境科学学报. 2020(03)
[2]低温SCR脱硝在焦炉烟道气处理中的应用[J]. 王玉刚,孙明,王国友,刘冬青. 燃料与化工. 2020(02)
[3]Cu/SSZ-13晶种辅助合成SAPO-34分子筛及其NH3-SCR性能研究[J]. 李凯祥,程怀洋,李振国. 当代化工. 2020(02)
[4]机动车尾气污染及防治对策研究[J]. 李玉芳. 环境与发展. 2020(02)
[5]加强氮氧化物排放控制 提高大气污染的治理能力[J]. 贺泓. 前进论坛. 2020(02)
[6]雾霾之下:公众感知雾霾风险的心理特征测度与风险治理策略——基于全国12个城市的调查数据[J]. 吴世坤,郭春甫. 风险灾害危机研究. 2019(02)
[7]柴油机有害排放物控制技术的新发展[J]. 徐立华. 内燃机与配件. 2019(24)
[8]我国火电厂大气污染防治现状研究[J]. 温珺琪. 中国新技术新产品. 2019(24)
[9]青岛市在用港作机械排放特性[J]. 颜欣迪,葛蕴珊,王欣,魏倩,王春杰. 中国环境科学. 2019(12)
[10]晶种法快速合成SSZ-13分子筛[J]. 闵令飞,李晓峰,高萌,梁亚凝,刘瑞,张燕挺,窦涛. 天然气化工（C1化学与化工）. 2019(02)
博士论文
[1]Mo/HZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的密度泛函理论研究[D]. 阎智锋.太原理工大学 2015
[2]Mn/TiO2系列低温SCR脱硝催化剂制备及其反应机理研究[D]. 江博琼.浙江大学 2008
硕士论文
[1]Cu-Mn双金属负载分子筛催化剂柴油车尾气脱硝机理研究[D]. 程敏.浙江工商大学 2018
[2]Cu/SAPO-34与Cu/SSZ-13催化剂的制备及选择性催化还原一氧化氮（NO）的研究[D]. 屈胜春.大连海事大学 2017
[3]Fe-Mn/ZSM-5催化剂上NH3选择性催化还原NO反应机理的研究[D]. 牟文涛.太原理工大学 2017
[4]Fe/Cu-SSZ-13催化剂一步法合成及其NH3-SCR催化性能的研究[D]. 赵茹.浙江大学 2017
[5]铈基催化剂选择性催化还原氮氧化物的试验研究[D]. 杨洋.上海交通大学 2014
本文编号：3364196
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