低温NH3-SCR催化剂MnOx-CeOx/ACF的SO2中毒机理

doi:10.3866/PKU.WHXB20101120

物理化学学报 >> 2010, Vol. 26 >> Issue (11): 3009-3016.doi: 10.3866/PKU.WHXB20101120

低温NH₃-SCR催化剂MnO_x-CeO_x/ACF的SO₂中毒机理

沈伯雄, 刘亭

南开大学环境科学与工程学院, 天津300071

收稿日期:2010-04-12 修回日期:2010-08-02 发布日期:2010-10-29
通讯作者: 沈伯雄 E-mail:shenbx@nankai.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(50976050), 新世纪优秀人才支持计划(07-0457)和天津市科技支撑计划项目(09ZCKFSH01900)资助

Deactivation of MnO_x-CeO_x/ACF Catalysts for Low-Temperature NH₃-SCR in the Presence of SO₂

SHEN Bo-Xiong, LIU Ting

College of Environmental Science and Engineering, Nankai University, Tianjin 300071, P. R. China

Received:2010-04-12 Revised:2010-08-02 Published:2010-10-29
Contact: SHEN Bo-Xiong E-mail:shenbx@nankai.edu.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (0976050), Programfor NewCentury Excellent Talents in University, China (07-0457) and National Key Technology Research and Development Programof Tianjin, China (09ZCKFSH01900).

摘要/Abstract

摘要：

在二氧化硫(SO₂)气氛下, 对Fe、Cu 和V 改性的催化剂MnO_x-CeO_x/ACF(活性碳纤维)的氨选择性催化还原(NH₃-SCR)一氧化氮的低温活性进行研究. 实验结果表明: 以Cu 和V 改性催化剂未提高MnO_x-CeO_x/ACF 的低温抗SO₂性能; Fe 改性MnO_x-CeO_x/ACF 在初始6 h 内提高了催化剂的抗SO₂性能, 但较长时间仍然失活. 以N₂吸附、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱以及热重分析(TGA)等手段对中毒催化剂进行分析. 在SO₂存在下, 催化剂中毒归因于两个方面:一是覆盖于催化剂表面的铵盐类物质, 二是SO₂与催化剂中的金属氧化物反应生成的金属硫酸盐及亚硫酸盐. 在中毒催化剂中硫元素主要以金属硫酸盐及亚硫酸盐的形式存在, 其在中毒的MnO_x-CeO_x/ACF、Fe-MnO_x-CeO_x/ACF、Cu-MnO_x-CeO_x/ACF 和V-MnO_x-CeO_x/ACF 催化剂中所占比例分别为70.4%、68.9%、86.3%和71.4%(w). 进一步揭示了MnO_x-CeO_x/ACF 催化剂在低温SCR 条件下的SO₂中毒机理.

关键词: 低温选择性催化还原, MnO_x-CeO_x/ACF, NO, SO₂

Abstract:

The low-temperature selective catalytic reduction of NO with NH₃ (NH₃-SCR) over MnO_x-CeO_x/ACF (activated carbon fiber) modified by Fe, Cu, or V was investigated in the presence of SO₂. The results revealed that the SO₂ tolerance of MnO_x-CeO_x/ACF was not enhanced after Cu and V modification. The addition of Fe to MnO_x-CeO_x/ ACF enhanced its resistance to SO₂ poisoning over the first 6 h in the presence of SO₂, but then deactivated quickly. The samples were analyzed by N₂ adsorption, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared (FT- IR) spectroscopy, and thermogravimetric analysis (TGA).We found that catalyst surface coverage by ammoniumsalts as well asmetallic sulfates and sulfites formed by the reaction between SO₂ and metal oxides in the catalysts was responsible for catalyst deactivation in the presence of SO₂. Sulfur on the surface of the deactivated catalysts was mainly in the form of metallic sulfates and sulfites with 70.4%, 68.9%, 86.3%, and 71.4%(w) on deactivated MnO_x-CeO_x/ACF, Fe- MnO_x-CeO_x/ACF, Cu-MnO_x-CeO_x/ACF, and V-MnO_x-CeO_x/ACF, respectively. A valuable contribution towards understanding the deactivation of catalysts based on MnO_x-CeO_x/ACF for the SCR in the presence of SO₂ was made.

Key words: Low-temperature selective catalytic reduction, MnO_x-CeO_x/ACF, NO, SO₂

沈伯雄, 刘亭. 低温NH₃-SCR催化剂MnO_x-CeO_x/ACF的SO₂中毒机理[J]. 物理化学学报, 2010, 26(11): 3009-3016.

SHEN Bo-Xiong, LIU Ting. Deactivation of MnO_x-CeO_x/ACF Catalysts for Low-Temperature NH₃-SCR in the Presence of SO₂[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2010, 26(11): 3009-3016.

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB20101120

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2010/V26/I11/3009

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低温NH₃-SCR催化剂MnO_x-CeO_x/ACF的SO₂中毒机理

Deactivation of MnO_x-CeO_x/ACF Catalysts for Low-Temperature NH₃-SCR in the Presence of SO₂

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