氮氧化物是我國(guó)污染物減排目標(biāo)中新增的重要指標(biāo)之一，降低氮氧化物排放的主要手段是脫硝催化劑。目前，選擇性催化還原（ivecatalytic reduction,SCR）方法中最常用的是催化劑為V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列。脫硝TiO2作為主要載體，TiO2的微觀表面缺陷結(jié)構(gòu)、摻雜的催化活性物質(zhì)、雜質(zhì)含量等對(duì)催化效果起著至關(guān)重要的作用。

1脫硝鈦白粉制備原理

偏鈦酸在200℃開(kāi)始脫結(jié)構(gòu)水，300℃左右達(dá)到快速脫水的效果。溫度低的時(shí)候，偏鈦酸中單個(gè)顆粒之間通過(guò)氫鍵相互作用相互交聯(lián)團(tuán)聚在一起。溫度升高，偏鈦酸顆粒逐漸長(zhǎng)大并聚結(jié)形成長(zhǎng)橢圓形顆粒，具有銳鈦型結(jié)構(gòu)的脫硝二氧化鈦。溫度超過(guò)300℃，長(zhǎng)橢圓形顆粒相互燒結(jié)逐漸形成約50nm聚集二次顆粒。如果加入造孔劑，得到具有5-10nm孔的約50nm顆粒。造孔劑（碳酸銨、碳酸氫銨、尿素、氨水、有機(jī)表面活性劑等）不同孔大小不同，導(dǎo)致比表面積不同，顆粒的表面缺陷也不同，脫硝催化活性也不同。在偏鈦酸中加入不同比例不同配伍的仲鎢酸、白炭黑、鋇鹽等做的特殊硝催化活性不同的鈦白粉。

溫度超過(guò)600℃，TiO2孔逐漸塌陷，隨著溫度升高孔也逐漸變小直至消失，同時(shí)比表面積逐漸減小。但是溫度超過(guò)500℃，鈦白粉中的硫酸根開(kāi)始分解，溫度越高鈦白粉中硫含量越低。900℃開(kāi)始晶型轉(zhuǎn)化，由銳鈦型轉(zhuǎn)化成金紅石型，1200℃晶型轉(zhuǎn)化完全。

對(duì)于脫硝鈦白粉中重要的一個(gè)指標(biāo)是硫的含量要低于1%，脫硝催化劑中硫含量高會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒，但脫硝鈦白粉指標(biāo)中還要求有一定的硫含量，脫硝鈦白粉中如果有少量的硫，在做成催化劑時(shí)相當(dāng)于形成了“硫抗體”，對(duì)脫硝氣體中的硫氧化物有一定的抵抗能力，降低因硫氧化物導(dǎo)致的催化劑中毒。

2脫硝鈦白粉的種類(lèi)及主要性能指標(biāo)

3脫硝鈦白粉特點(diǎn)

脫硝鈦白粉特點(diǎn)主要總結(jié)為：比表面積可控，催化活性高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐硫好，使用壽命長(zhǎng)。不同種類(lèi)脫硝鈦白可以根據(jù)客戶(hù)的要求定制。

4影響脫硝催化劑的因素

4.1 活性溫度

催化劑的活性溫度范圍是最重要的指標(biāo)。反應(yīng)溫度不僅決定反應(yīng)物的反應(yīng)速度，而且決定催化劑的反應(yīng)活性。如V2O5-WO3/TiO2催化劑，反應(yīng)溫度多在280~420℃之間。溫度過(guò)低，反應(yīng)速度慢，甚至生成不利于NOx降解的副反應(yīng)；溫度過(guò)高，則會(huì)出現(xiàn)催化劑活性微晶高溫?zé)Y(jié)的現(xiàn)象。

4.2 化學(xué)成分含量

指活性組分及載體,如V2O5-WO3/TiO2催化劑中各成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。這其中關(guān)鍵為起催化作用的量,助催化與載體的配比量也同樣重要。根據(jù)不同用戶(hù)的情況,含量會(huì)有所不同。一般情況下,V2O5占1%~5%,WO3占5%~10%,TiO2占其余絕大部分比例。

4.3 脫硝效率

指進(jìn)入反應(yīng)器前、后煙氣中NOx的質(zhì)量濃度差除以反應(yīng)器進(jìn)口前的NOx濃度(濃度均換算到同一氧量下),直接反映了催化劑對(duì)NOx的脫除效率。一般情況下,脫硝工程會(huì)設(shè)計(jì)初期脫硝率和遠(yuǎn)期脫硝率,通過(guò)初置和預(yù)留若干催化劑層,今后逐層添加來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)可能日益嚴(yán)格的排放要求。

4.4 SO2/SO3轉(zhuǎn)化率

指煙氣中SO2轉(zhuǎn)化成SO3的比例。SO2/SO3轉(zhuǎn)化率越高,催化劑活性越好,所需要催化劑量越少,但轉(zhuǎn)化率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致空預(yù)器堵灰及后續(xù)設(shè)備腐蝕,而且會(huì)造成催化劑中毒。因此,一般要求SO2/SO3轉(zhuǎn)化率小于1%。在釩鈦催化劑中加入鎢、鉬等成分,可有效地抑制SO2轉(zhuǎn)化成SO3。

4.5 NH3逃逸率

催化劑反應(yīng)器出口煙氣中NH3的體積分?jǐn)?shù)，它反映了未參加反應(yīng)的NH3。如果該值高，一是會(huì)增加生產(chǎn)成本,造成NH3的二次污染;二是NH3與煙氣中的SO3反應(yīng)生成NH4HSO4和(NH4)2SO4等物質(zhì)，會(huì)腐蝕下游設(shè)備，并增大系統(tǒng)阻力。

5結(jié)語(yǔ)

SCR選擇性還原法是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外最成熟、應(yīng)用最廣泛的脫硝技術(shù)，TiO2作為SCR脫硝催化劑的關(guān)鍵材料，對(duì)催化劑的性能覺(jué)有決定影響。日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題亟待我們?nèi)ソ鉀Q，這就要求我們?cè)诩夹g(shù)上，特別是關(guān)鍵材料的研發(fā)上有新的突破。我國(guó)脫硝TiO2技術(shù)無(wú)論在研發(fā)還是生產(chǎn)上和國(guó)外產(chǎn)品都還存在較大差距，為了實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排的要求，需要加大投入、提高技術(shù)，生產(chǎn)出滿(mǎn)足工業(yè)需求的高性能SCR脫硝催化劑用TiO2。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”