稀土氧化物上SO2和NO的催化还原(Ⅲ)──用CO作还原剂的同步脱硫和脱氮

考察了稀土系列氧化物作为CO同步还原SO₂和NO催化剂的活性.结果表明,氧化钐和氧化钕表现了最高的活性,在475℃,SO₂和NO的转化率同时超过95%.实验发现稀土氧硫化物是活性相.通常脱硫活性高的样品同样具有高的脱氮活性,但CeO₂表现了不同的行为,其脱硫活性虽低,但脱氮活性却较高.文中还对同步反应的机理作了探讨,发现COS不仅是还原SO₂的中间物,同时也是还原NO的中间物.结合活性相和反应机理对不同稀土氧化物的活性差异作了讨论.     

稀土氧化物上SO2和NO的催化还原Ⅰ.催化剂的活化特性和机理

以稀土系列氧化物作为CO还原SO2和NO的催化剂,考察了催化剂的活化过程以及催化剂体相结构的变化.发现稀土系列氧化物的活化与其水合性能密切相关,而活化之后活性相为相应的稀土氧硫化物.探讨了稀土系列氧化物的活化机理.     

浸渍沉淀法制备活性炭负载Co-Mo双金属脱硫催化剂

以氧化改性活性炭为载体,尿素为沉淀剂,采用浸渍沉淀法制备了负载型Co-Mo催化剂,并用CO还原SO₂反应作为模型反应考察了催化剂的催化活性。结果表明,催化剂焙烧温度500℃、Co/Mo物质的量比0.45、最佳反应条件(硫化温度为500℃、空速为7 000 mL/(g·h)、CO/SO₂物质的量比为2:1,反应温度为450℃)时,催化剂具有最好的催化活性和选择性。XRD表征结果表明,催化CO还原SO₂反应的活性相为CoS₂和MoS₂,硫化温度影响活性相的形成。该催化剂稳定性好,反应运行24 h后活性仍能保持最高活性的99%。     

O_2,H_2S和SO_2对氧硫化镧催化性能影响的原位IR研究

对比研究了O2,H2S和SO2对La2O2S和γ-Al2O3催化剂上羰基硫（COS）水解反应的影响,与传统的氧化铝催化剂相比,氧硫化镧显示出良好的抗氧性能和一定的耐硫能力．一定量的O2或O2与H2S共存气体对La2O2S的活性几乎没有影响,但却使γ-Al2O3的活性明显下降;SO2的存在会导致两种催化剂活性有不同程度的降低,但在La2O2S上随着温度的上升其影响程度逐渐减弱．利用原位IR技术表征了La2O2S表面物种,用程序升温脱附（TPD）技术分别考察了O2,H2S,SO2单独组分及混合组分在两种催化剂上的吸附行为．研究发现,由于各组分在两种催化剂上的吸附行为不同,使COS在γ-Al2O3和La2O2S催化剂上具有不同的水解反应机理,氧硫化镧催化剂上COS水解反应遵循Rideal机理．由于SO2本身对La2O2S中的品格S^2-起输送作用,因而稀土氧硫化物催化剂具有良好的抗SO2中毒性能．     

LaCoO3模型催化剂SO2中毒机理的研究

运用AES,XPS,XRD和TEM等手段研究了LaCoO₃模型催化剂SO₂中毒过程表面化学状态、晶相结构及表面形貌的变化状况,初步推断了LaCoO₃钙钛矿型复合金属氧化物催化剂的SO₂中毒机理.在SO₂强化中毒过程中,SO₂与催化剂的活性组分LaCoO₃反应生成硫酸镧和氧化亚钴,而在催化剂膜层内部则生成硫酸镧、亚硫酸镧及氧化亚钴.SO₂对活性组分层的侵入及硫与LaCoO₃活性组分的反应破坏了催化剂的钙钛矿结构,使得催化剂彻底中毒.当中毒温度较低及中毒时间较短时,硫在膜层中呈峰形分布,其浓度随中毒温度及时间的增加而增加.随中毒温度的升高及中毒时间的增长,由于亚硫酸盐的分解作用,S在活性层中的浓度反而降低,中毒深度则继续增加.     

稀土改性对SO42-/ZrO2固体酸催化剂结构与催化性能的影响

采用共沉淀法和浸渍法在不同条件下制备了稀土-SO₄^2-/ZrO₂系列固体酸催化剂。使用废油脂与甲醇的酯交换反应评价了催化剂活性,并通过X射线衍射、红外光谱、比表面积测定表征方法考察了催化剂结构和性能的关系。结果表明,La摩尔掺杂量4%、焙烧温度600℃时制得的SO₄^2-/ZrO₂-La₂O₃催化剂活性最高,此时脂肪酸甲酯的产率为64.68%,且具有较好的重复使用性。稀土的引入使活性四方相ZrO₂更加稳定,600℃焙烧使催化剂既具有较多活性四方相ZrO₂,又具有较大比表面积,从而提高了催化剂活性。催化剂中形成了固体超强酸结构,且改性后酸强度增大,催化剂活性中心数目增加。     

稀土氧化物上SO2和NO的催化还原Ⅱ.用CO作还原剂的脱硫及反应机理

采用连续流动固定床石英反应器,在反应气体为1%SO2和2%CO, 流量为180 ml/min, 以及催化剂用量为0.5 g的条件下,考察了经活化处理的稀土系列氧化物对CO还原SO2的催化活性,探讨了空速、温度和水蒸气等因素对反应的影响.所研究的样品依据对SO2的转化能力可分为三组: 高活性的镧、镨、钕、钐、铕和钆氧化物; 低活性的铈、钬和铒氧化物; 无活性的铽和镝氧化物.在活性最高的钕和钐氧化物样品上, 450 ℃时SO2的转化率＞98%.反应过程中,活性相为稀土氧硫化物,反应遵从COS中间物机理.     

CoOx-CeOx/ZrO2催化氧化NO性能及抗SO2毒化研究

采用浸渍法制备了一系列CoO_x-CeO_x/ZrO₂催化剂,探讨了催化剂载体、Co含量、Co/Ce配比等对Co基催化剂催化氧化NO活性的影响及其机理。ZrO₂负载的Co氧化物具有优良的低温NO催化氧化活性,铈的添加进一步提高了催化剂的低温活性。其促进机制主要是提高了催化剂吸附氧的能力及改善了Co在催化剂表面的分散。同时,掺杂铈使得催化剂抗SO₂能力有一定增强,呈现出选择性毒化机制。     

特殊钢中稀土变质夹杂物行为研究

通过加入稀土金属(Ce),研究不同稀土含量对变质夹杂物的影响。发现在洁净度较高的A l脱氧特殊钢中稀土能够使氧化铝、硫化锰夹杂变质并能形成硬度较低的铝酸稀土夹杂物。研究结果表明:当稀土含量Ce15 ppm时,钢中没有稀土夹杂物;当15 ppm≤Ce≤140 ppm时,能够生成稀土铝氧化物和稀土硫氧化物夹杂物;当Ce140 ppm时,夹杂物进一步转变为稀土铝氧化物和稀土氧硫化物的复合夹杂物,并有部分稀土氧硫化物和稀土硫化物,夹杂物的尺寸也随着增大。热力学分析计算表明:在[O],[S]含量较低的前提下,Ce变质A l2O3所需的条件是aCe.aA-l1=0.145,当[A l%]=0.01~0.03时,对应溶解的稀土含量[Ce]=22~67 ppm。     

利用硫酸氧钒制备钒炭催化剂用于烟气脱硫

利用硫酸氧钒制备钒炭催化剂用于烟气脱硫。研究发现,负载在活性炭上的硫酸氧钒极易被氧化为五价钒硫酸盐,这些五价钒硫酸盐具有很高的氧化SO₂的活性,极大地促进了SO₂在活性炭上的脱除。而且,通过煅烧可以将五价钒硫酸盐分解为五价钒氧化物,最佳煅烧温度为500℃,由于煅烧后用于储存硫酸的微孔孔容增加,SO₂的吸附容量得到了进一步提高,由此表明,利用硫酸氧钒可以制备传统的V₂O₅/AC催化剂。为了获得完全氧化的钒物种,对煅烧后的催化剂进行了空气中预氧化,但由于含氧官能团的形成、炭载体的烧蚀以及钒的还原,预氧化不利于脱硫。此外,研究中得到初步证据证明脱硫过程中V₂O₅/AC催化剂中五价钒氧化物转变成了五价钒硫酸盐,结合五价钒硫酸盐所表现出的氧化SO₂的能力,推测SO₂在V₂O₅/AC上的脱除遵循以下机理:五价钒氧化物先转变为五价钒硫酸盐,后者催化氧化SO₂为硫酸。     

稀土氧化物上COS还原SO_2脱硫反应及机理

设计了两级干法脱硫系统，在第一级脱硫器中用ＣＯ还原烟道气中的ＳＯ２，在第二级脱硫器中，让在第一级脱硫器中产生的副产物ＣＯＳ与未完全脱除的ＳＯ２进一步进行二级脱硫反应。考察了稀土氧化物对ＣＯＳ还原ＳＯ２脱硫反应的催化活性，发现氧化铈具有最高的脱硫活性，并且具有较大的反应物配比适用范围。对氧化铈催化ＣＯＳ还原ＳＯ２反应提出了ｒｅｄｏｘ还原氧化机理。     

稀土超强酸SO42-/TiO2-Nd2O3催化合成环己烯

环己烯是重要的一种有机合成中间体,具有活泼的双键,作为有机化工原料,可广泛应用于医药、农药、农用化学品、饲料添加剂、聚酯和其他精细化学品的生产。人们曾对环己醇脱水制环己烯反应使用过多种酸性催化剂及固体催化剂,固体超强酸就是其中之一,虽然已有许多关于固体超强酸应     

Selective catalytic oxidation of NO over iron and manganese oxides supported on mesoporous silica

The selective catalytic oxidation （SCO） of NO was studied on a catalyst consisting of iron-manganese oxide supported on mesoporous silica （MPS） with different Mn/Fe ratios. Effects of the amount of manganese and iron, oxygen, and calcination temperature on NO conversion were also investigated. It was found that the Mn-Fe/MPS catalyst with a Mn/Fe molar ratio of 1 showed the highest activity at the calcination temperature of 400 °C. The results showed that over this catalyst, NO conversion reached 70% under the condition of 280 °C and a space velocity of 5000 h-1. SO2 and H2O had no adverse impact on the reaction activity when the SCO reaction temperature was above 240 °C. In addition, the SCO activity was suppressed gradually in the presence of SO2 and H2O below 240 °C, and such an effect was reversible after heating treatment.     

V2O5-CeO2/TiO2催化剂上低温氨选择性催化还原NO的性能

考察了V2O5-CeO2/TiO2催化剂中V、Ce活性组分的担载量和焙烧温度对催化剂低温催化还原NO活性的影响及其在单独SO2、H2O和两者共存气氛下的抗毒化性能。结果表明,焙烧温度400℃下制备的5V30Ce/TiO2催化剂具有良好的低温催化还原NO活性,空速为10000h-1,165℃时NO转化率达99.2%;500℃以下低焙烧温度时,添加的Ce不与V相互作用,在催化剂表面主要以CeO2形式存在,有利于增大催化剂比表面积,增强V2O5在催化剂上的分散度,提高催化活性。而在500℃以上较高焙烧温度下,Ce与V会形成CeVO4,对活性提高不利。催化剂具有良好的低温抗水中毒性能,但受SO2毒化作用明显,其在SO2、H2O共存气氛下中毒程度较单独SO2下浅。     

纳米α-FeOOH催化剂一段法脱除COS和H2S性能的研究

利用均相沉淀法、氨水滴定法制备纳米α-FeOOH粒子，以该粒子为活性组分制备催化剂，利用微反－色谱联用活性评价技术，在常压、空速10 000 h－1、25 ℃～60 ℃温度范围内考察了纳米α-FeOOH催化剂对COS催化水解的活性。采用热重法对纳米α-FeOOH催化剂脱除H2S的性能进行了研究。结果表明：纳米α-FeOOH催化剂对COS水解在低温度、大空速下具有高的活性，系列Ⅰ和系列Ⅱ催化剂分别在60 ℃和40 ℃～45 ℃时COS转化率达到100%。在60 ℃时各种催化剂吸附H2S的能力最强，最高饱和硫容可达到21.72w%。催化剂表面能量分布不均匀，COS催化水解在低温时存在补偿效应。     

H2O和SO2对Ce(1)Mn(3)Ti催化剂催化氧化NO性能的影响

为了提高MNO_x/TiO₂催化剂催化氧化NO的活性,在载体TiO₂上负载醋酸锰的同时掺杂了一定量的硝酸铈,构成了Ce(1)Mn(3)Ti催化剂,并对催化剂进行XRD、BET和XPS等表征。重点考察了H₂O和SO₂对催化剂活性的影响,通过FT-IR、SEM和BET等表征手段对毒化前后的催化剂组成及结构进行了分析。结果表明,Ce(1)Mn(3)Ti催化剂具有较好的活性,在空速41 000 h^-1、NO体积分数为300×10^-6及O₂含量10%的条件下,反应温度200℃时NO转化率可达58%,250℃时NO转化率达到最高值85%。单独加入4%H₂O使得催化剂活性降低,升高反应温度,H₂O对催化剂的影响减弱;同时通入4%H₂O和100×10^-6SO₂,在反应温度250℃时,NO转化率下降并维持在48%左右,停止通入后恢复到61%。H₂O和SO₂使催化剂活性物种硫酸盐化失活。     

新型CeO2/HBEA催化剂上NH3低温还原NO活性及抗毒性能研究

采用等体积浸渍法制备了CeO2/HBEA催化剂,用于NH3选择性催化还原NO.考察了CeO2负载量、焙烧温度、氧浓度、空速、以及SO2和水蒸气等因素对催化剂活性的影响,并运用BET、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、傅里叶红外(FTIR)等手段对该催化剂进行表征,研究了催化剂的晶相、微观形貌与抗毒机制.结果显示:CeO2/HBEA催化剂具有良好的脱硝活性,高活性温度窗口在220～400℃,当反应温度为220℃、空速为12 000 h-1时,NO的转化率达96.49%.H2O的存在对催化剂的脱硝活性无明显影响.SO2一定程度抑制该催化剂的低温脱硝活性,但随着温度的升高,其脱硝活性得到一定恢复.所制备的CeO2/HBEA催化剂有良好的低温活性,能适应较高的空速,且具有较强的抗硫性和抗水中毒性能,有一定的应用前景.     

吴家坪煤在流化床热解过程中含硫气体产物的分析

在氧气体积分数分别为3.0%、5.6%、 8.7%的O2 N2混合气，热解温度500℃～800℃, 停留时间30min下，对吴家坪煤在流化床反应器热解过程中的含硫气体进行了分析。热解过程中主要的含硫气体是H2S、COS和SO2, 且它们的逸出规律一致：随着温度和氧气体积分数的增高, 逸出速率加快。 氧气体积分数对煤中的H2S、COS的影响是相似的, 随着氧气体积分数增加, 相对于3.0% O2 N2 气氛, H2S和COS的逸出量占气相中总硫的比例在5.6% O2 N2 气氛下降, 在8.7% O2 N2 气氛下又有所上升; 而氧气体积分数对SO2的影响与之相反, 在5.6% O2 N2 气氛下, 气相中93%以上是以SO2形式逸出的, 在8.7% O2 N2 气氛下, SO2的比例又下降很多。这是由于8.7% O2 N2 气氛下, 更多的氧气参与了C—C键断裂的反应, 使脱去的硫转化到焦油中，从而也生成了大量的CO，使得在8.7% O2 N2气氛下CO/SO2比明显大于5.6% O2 N2气氛下的。     

同时脱除烟气中硫和硝的V2O5/AC催化剂研究

通过在固定床微反应器上对同时脱硫脱硝催化剂的研究，发现将V2O5担载在活性焦(AC)上制得的V2O5/AC催化剂可在200 ℃同时脱除烟气中的SO2和NO，其活性明显高于纯AC。V2O5/AC催化剂的脱硫脱硝活性与催化剂中钒的质量分数有关，随着V2O5质量分数从0.5%增至9%，硫容从3%增加到12%，脱硝率在V2O5质量分数为0.5%到3%时脱硝率稳定在60%左右，继续增加V2O5质量分数，脱硝率降低。程序升温脱附 (TPD) 和红外光谱 (FTIR) 表征结果显示在脱硫脱硝过程中，催化剂表面有H2SO4, 铵盐和VOSO4生成, VOSO4的质量分数随催化剂中V2O5质量分数的提高而升高。使用后的催化剂可通过5%NH3在300 ℃再生，再生后催化剂的脱硝活性明显增加，NO转化率从新鲜样的67%提高到接近100%，对SO2的吸附也比新鲜样有所增加。