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1、空气污染物治理的催化技术,空气中污染物,主要污染物:COx、NOx、SOx、VOCs、粉尘污 染 类 型:动态源、静态源动 态 源：机动车尾气造成的静 态 源：发电、水泥、锅炉、焚烧炉等产生,动态源（机动车尾气）净化催化技术,汽车尾气的危害HC+NOx 光化学烟雾CO 可使人窒息的致命性气体微粒 可形成“阴霾”天气,汽车尾气催化净化,现在减少汽车排放尾气中有害气体的有效方法就是采用“三效”催化剂。三效催化剂，是指将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气的催化。,三效催化剂尾气净化原理,NOx的还原NOCO0.5N2CO2NOH20.5N2H2
2、OCO及CHx的氧化CO0.5O2CO24CH5O24CO22H2O,最佳空燃比为14.6,三效催化剂的组成,活性组分：Pt、Pd和Rh载体第一载体：堇青石(多孔陶瓷)第二载体：-Al2O3 助剂(稀土、碱土和过渡金属),载体特点,载 体：陶瓷或合金（2-4m2/g）陶瓷载体：主要是MgO2（14%)、AI2O3（36%)和SiO2（50%)和少量Na2O、Fe2O3、CaO(通常是圆柱体或椭圆体)特点：抗热冲击性能好，热膨胀系数低，压力降低，强度高、比表面积大，适合高温条件。合金载体：不锈钢、Ni-Cr、Fe-Cr-Al等（蜂窝状）特点：机械强度大、传热性、抗震性好、寿命长、压降低缺点：成本
3、高、重量大,第二载体,涂 层:具有高比表面的无机氧化物涂层 20-100m2/g，也叫第二载体 常用Al2O3、SiO2、MgO、CeO2、ZrO2等及复合物对涂层的要求 1)有较高的热稳定性 2）增强涂层中某重要组分的热稳定性。如Al2O3 3）协助或改善催化组分的功能 CeO2、ZrO2、La2O3是首选的涂层辅助材料 CeO2：良好的储氧化合物 2CeO2 Ce2O3+0.5O2 ZrO2：可与CeO2形成固溶体提高热稳定性 La2O3：改善Pd的催化性能，增加NO吸附，促进CO，HC与水的反应等,贵金属活性组分,早期：Fe、Co、Ni等铁系过渡元素-效果不理想目前：Pt、Rh、Pd等效
4、果好 贵金属与过渡金属相比：活性高 分散性好 耐毒性强,Pt:能有效促进CO、HC氧化，促进水煤气的变换反应 但对促进NOx还原能力不及Rh，但还原气氛中易使 NOx还原成NH3。Rh:是催化NOx的主要组分，在氧化气氛下还原为N2。高温时的主要产物是N2，低温、无氧产物主要是NH3 氧浓度较高时,不能对NOx进行有效的还原。对CO氧化及HC的水蒸气重整也有明显催化作用 热稳定性、抗毒性不如Pt。,贵金属的作用,Pd:起燃活性好、热稳定性高，能有效促进CO、HC转化 但铅和硫比较敏感 高温下会与Pt、Rh形成合金，阻碍Rh的活性。三种贵金属的催化作用是相互协调的，互补的！三效催化剂的失活 实际
5、工况：复杂（温度、空速、组成、流动条件等）失活类型 可逆：通常在低温条件下 不可逆：通常在高温条件下，中毒,静态源净化处理催化技术,氮氧化物(NOx)是常见的5种氮的氧化物的统称，包括N2O、NO、N2O3、NO2和N2O5，其中NO和NO2在大气环境中的比例最高，是现今大气中的主要污染物之一。NOx的存在会引起光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层破坏等重大环境问题，同时具有生物呼吸毒性，对生态环境和人类健康造成了巨大的危害。消除NOxNOx催化分解选择性催化还原法（SCR法）效率达99%,选择性催化还原法 SCR,SCR是指在氧气和非均相催化剂存在条件下，用还原剂NH3将烟气中的NOx还原为无
6、害的氮气和水的工艺。这种工艺之所以称作选择性，是因为还原剂NH3优先与烟气中的NOx反应，而不是被烟气中的O2氧化。烟气中O2的存在能促进反应，是反应中不可缺少的部分。经验和实践证明，SCR是脱除燃煤烟气中氮氧化物最有效的方法。,反应原理,SCR是以氨为还原剂，液氨或氨水由蒸发器蒸发后喷入系统中，烟气温度约290400在催化剂的作用下，氨气将烟气中的NOx还原为氮气和水。其化学反应方程式为：,（主导地位）,NH3一般不与O2反应，但NOx完全还原后便可反应 4NH3+5O24NO+6H2O 4NH3+3O22N2+6H2O 2 NH3+2O2N2O+3H2O 温度对还原反应影响极大 T300，NH3与O2反应显著 T210，易生成亚硝铵和硝铵 2NH3+2NO2+2H2ONH4NO2+NH4NO3 易堵塞管道引起爆炸,各类催化剂的性能比较如下表所示,催 化 剂：Pt应用最早，活性温度窗口窄热电厂V2O5/SIO2、MoO3/Al2O3、WO3/Al2O3燃气轮机分子筛催化剂最好 蜂窝状催化剂应用广泛,
