鐵錳雙組分催化劑低溫選擇性催化還原N O性能研究

鐘標城 張 輝 陳碧峰 鐘小玉

（河源市清潔生產中心，廣東 河源517000）

氮氧化物 （NOX）是大氣的主要污染物之一。選擇性催化還原（SCR，Selective Catalytic Reduction）技術是目前最好的煙氣NOX脫除方法。低溫SCR催化劑的開發有利于降低操作成本以及便于將SCR裝置與我國現有鍋爐匹配。從目前的研究成果看，Mn基催化劑擁有優良的低溫活性，并顯示出一定的抗毒能力；另一方面，Fe基催化劑具有價格低廉、易獲得等優勢，具有廣泛的應用前景。本文對鐵、錳雙金屬組分催化劑的低溫活性做了初步探索，為開發高效廉價的低溫SCR實用型催化劑提供參考。

1 實驗部分

1.1 催化劑的制備

實驗采用檸檬酸法和浸漬法分別制備了系列Fe(n)－MnOx氧化物催化劑和不同金屬組分比例的Fe－Mn/ZSM－5負載型催化劑，氧化物催化劑和負載型催化劑分別在400℃和600℃溫度下焙燒成型。

1.2 催化劑的活性評價

在連續流動態固定床微型反應裝置上進行催化劑氨氣選擇催化還原NO反應性能評價。活性實驗反應條件：氧化物催化劑和負載型催化劑的空速條件分別為30000h－1和12000h－1，反應氣體體積組成為1000ppmNO，1000ppmNH3，5%O2，He作為平衡氣。反應物和產物由煙氣分析儀分析，即用煙氣分析儀測定NO的濃度，計算出轉換率并作為評價催化劑活性的依據。

2 結果

實驗條件下，Fe(n)－MnOx系列氧化物催化劑的活性評價結果如圖1所示。圖1中可以分析得出，在整個低溫區間中，相對于其他組分含量復合氧化物催化劑而言，Fe（0.3）－MnOX復合氧化物具有理想的催化活性，在100℃時NO的轉化率已達90%以上，120℃下NO基本完全被還原。

圖1 不同組分含量復合金屬氧化物催化劑在低溫區內的NO轉化率

圖2中可以分析得出，在低溫區域，不同Fe/Mn摩爾比的Fe－Mn/ ZSM－5催化劑的催化活性差別較為顯著，從圖中可以清晰看出，Fe/ Mn=1：1的Fe－Mn/ZSM－5催化劑為最佳配比，此時催化活性在低溫段最好，并且在140℃至270℃的溫度區間內，都能保持80%以上的NO轉化率，超過此配比，即鐵含量或錳含量的增加并不會提高催化劑的催化活性。

圖2 不同比例活性組分改性H-ZSM-5分子篩催化劑上NO催化活性

在氧化物催化劑中選取Fe(0.3)－MnOX催化劑，在負載型ZSM－5催化劑中選取Fe/Mn=1:1的Fe－Mn/ZSM－5催化劑進行比較。

將實驗數據進行整理對比,結果如表1所示。

表1 Fe(0.3)-MnOX催化劑與Fe-Mn/ZSM-5（Fe/Mn=1∶1）催化劑的催化性能比較

從表1中可以看出，在低溫段（＜300℃）內，Fe－Mn復合金屬催化劑及其Fe－Mn雙金屬負載型分子篩催化劑都具有比較高的催化活性，其NO轉化率都能在較低溫度下迅速達到80%以上。兩者相比較可得，復合金屬氧化物催化劑的催化表現更佳。可能是因為金屬活性組分經負載于ZSM－5后，具有催化活性的Fe－Mn組分百分比下降，導致其在催化活性表現方面不如復合金屬氧化物催化劑。

3 結論

Fe-Mn是比較理想的SCR低溫活性組分，實驗的兩種復合型催化劑在低溫段都有著良好的NO催化還原活性。Fe（0.3）-MnOx復合金屬氧化物催化劑和負載型Fe 3%-Mn 3%/ZSM催化劑最符合本文最初要求。其具有較好的低溫活性。

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