中国工程热物理学会燃烧学学术会议论文编号：094031过渡金属改性MnOx-CeOx/ACF性能研究沈伯雄刘亭马宏卿姚燕（南开大学环境科学与工程学院天津300071）（E-mail:shenbx@nankai.edu.cnTel:022-23503219）摘要：以浸渍法制备MnOx-CeOx/ACF低温选择性催化还原（SCR）催化剂。试验结果表明，MnOx-CeOx/ACF在230℃的NO转化率达到90%以上。以Fe、Cu和V对MnOx-CeOx/ACF进行改性，改性催化剂的脱硝活性略低。以扫描电子显微镜（SEM），N2-吸附以及NH3-程序升温脱附（NH3-TPD）等手段对催化剂进行分析。测试结果表明，Fe、Cu和V改性催化剂降低了催化剂的比表面积和孔容积，而且表面酸性也降低明显。SO2在低温条件下影响催化剂的脱硝活性。而Fe-MnOx-CeOx/ACF在初始6h内具有明显的抗SO2性能。对失活催化剂进行350℃热处理再生，由于铵盐分解使得催化剂的脱硝活性部分恢复。经过热处理的失活催化剂由于活性成分的硫酸盐化使得表面酸性增强。关键词：MnOx-CeOx/ACF；低温选择性催化还原（SCR）；NO；SO2基金项目：国家自然科学基金项目（90610018）；新世纪优秀人才支持计划（NCET-07-0457）；天津市科技支撑计划项目（09ZCKFSH01900）0前言低温选择性催化还原法（Low-temperatureSelectiveCatalyticReduction）脱除固定源烟气中的氮氧化物（NOx）是目前烟气脱硝领域研究的热点。该法将脱硝装置置于烟气除尘和脱硫设备之后可有效避免高温、高尘烟气对SCR催化剂的毒害作用，有助于延长催化剂的使用寿命。目前大量研究表明，以活性炭纤维（ACF）为载体的低温SCR催化剂在低温范围内（100-200℃）具有良好的脱硝性能。Yoshikawa[1]对ACF、颗粒活性炭（GAC）以及γ-Al2O3作为低温SCR催化剂载体进行比较研究表明，以ACF作为载体的催化剂表现出最佳脱硝活性，150℃时NO转化率达到92%。Marbán[2,3]对ACF负载不同过渡金属的低温脱硝活性进行了研究，催化剂脱硝活性的顺序依次为ACF负载Fe>Mn>V>Cr>Ni。最近,Huang[4]以等体积浸渍法制备V2O5/ACF催化剂，该催化剂180℃脱硝活性达90%以上。前期研究表明，以MnOx和CeOx作为催化剂的活性成分负载于ACF表现出较高的低温SCR脱硝活性[5-6]。但对于ACF负载过渡金属的抗SO2研究目前存在以下不足，在SO2的作用时间上，文献报道的作用时间基本在5-6h之内，不能说明其真正的抗毒性；二是SO2的中毒机理需要进一步讨论。本文以浸渍法制备MnOx-CeOx/ACF催化剂，利用Fe、Cu和V等过渡金属对催化剂进行改性，并探讨SO2存在情况下的抗毒性。1实验部分1.1脱硝催化剂的制备聚丙烯腈基活性炭纤维（PAN-ACF）在90℃经质量浓度30%的HNO3溶液氧化处理2h作为催化剂的载体。催化剂MnOx-CeOx/ACF以过量体积浸渍法制备。预氧化处理的ACF浸渍于Mn(NO3)3和Ce(NO3)3的柠檬酸溶液中24h，其中活性金属与柠檬酸的摩尔比为1：1。浸渍后的ACF在105℃真空干燥10h后于N2气氛500℃焙烧3h，制备得到Mn和Ce负载量均为6%的MnOx-CeOx/ACF催化剂。过渡金属改性催化剂是将过渡金属前驱物，如Fe(NO3)3、Cu(NO3)2或NH4VO3加入到上述锰铈柠檬酸溶液中，然后采用与MnOx-CeOx/ACF相同的制备方法，得到过渡金属改性的M-MnOx-CeOx/ACF催化剂，其中M(=Fe、Cu、V)负载量为2%。1.2活性测试所制备催化剂的低温SCR脱硝活性测试装置如图1所示。高纯氮气、氧气、氨气、一氧化氮以及二氧化硫（存在时）等钢瓶气体由质量流量计控制，流经气体混合器和控温预热器后得到组成为O23%，NH30.065%，NO