W0_(3) -ZrO_(2)/TiO_(2) -CeO_(2) -MnO_(2)选择性催化还原NO热动力学和反应机理研究

摘要

工业治理氮氧化物主要应用的是高效稳定的选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝技术,为了研究面向垃圾焚烧行业的烟气脱硝催化剂,采用共沉淀法与浸渍法联用,制备得到了WO_(3)-ZrO_(2)/TiO_(2)-CeO_(2)-MnO_(2)催化剂用于NH 3-SCR,研究其热动力学并计算得到其活化能。结果表明,对于WO_(3)-ZrO_(2)/TiO_(2)-CeO_(2)-MnO_(2)催化剂,内外扩散近似消除的条件为:颗粒粒径为0.25~0.38 mm,催化剂质量为0.1~0.2 g,气体流速在667~1000 mL/min。在此条件下,WO_(3)-ZrO_(2)/TiO_(2)-CeO_(2)-MnO_(2)催化剂脱硝时O_(2)和NH_(3)的反应级数均是0级,NO的反应级数是1级。WO_(3)-ZrO_(2)/TiO_(2)-CeO_(2)-MnO_(2)催化剂的表观反应活化能为33.3 kJ/mol,相对低于现有不同催化剂体系的表观反应活化能,因此,其具有优异的NH_(3)-SCR脱除NO的活性。与此同时,低温下-NH^(*)_(2)与单齿亚硝酸盐和双齿硝酸盐反应,生成N_(2)和H_(2)O,遵循Langmuir-Hinshelwood(L-H)机理;同时,NH^(+)_(4)与气相NO发生反应,生成N_(2)和H_(2)O,遵循Eley-Rideal(E-R)机理。高温下主要是NH^(+)_(4)与气相NO快速发生反应,生成N_(2)和H_(2)O,遵循E-R机理。因此,WO_(3)-ZrO_(2)/TiO_(2)-CeO_(2)-MnO_(2)催化剂在低温下同时遵循E-R和L-H机理,而在高温下主要遵循E-R机理。