具有高抗毒化性能高脱硝率的分子筛膜脱硝催化剂的制备及催化机理研究

氮氧化物有许多危害，选择性催化还原法（SCR，Selective Catalytic Reduction）脱硝以其成熟的技术和良好的脱硝效果得到了世界各国的普遍重视，是目前普遍采用的减少氮氧化物排放的方法。分子筛脱硝催化剂具有商用脱硝催化剂不可比拟的优点，但目前只停留在颗粒催化剂的研究阶段。本课题拟在分子筛膜和钒钛脱硝催化剂的工作基础上开展分子筛膜脱硝催化剂的制备研究，通过对分子膜的选择和改性，以及不同金属离子、金属氧化物和其它功能材料的组装和结合，提高分子筛膜的脱硝效率；在分子筛膜表面附合具有疏水和优先吸附毒物性能的特殊保护层，提高分子筛膜催化剂的抗二氧化硫中毒、抗水抑制、抗碱金属中毒等中毒能力，制备低温、中温、高温各个温度段具有高效催化活性的分子筛膜脱硝催化剂，并对不同的脱硝还原剂进行选择，对分子筛膜脱硝催化剂脱硝机理和应用进行研究，为分子筛型SCR脱硝催化剂在工业中应用做初步探索

本项目基本上按计划完成。在分子筛膜和钒钛脱硝催化剂的工作基础上开展分子筛膜脱硝催化剂的制备研究，通过对分子膜的选择和改性，以及不同金属离子、金属氧化物和其它功能材料的组装和结合，提高分子筛膜的脱硝效率；制备低温、中温、高温各个温度段具有高效催化活性的分子筛膜脱硝催化剂；以涂敷成型方式制备成型板式分子筛催化剂并进行脱硝性能和机械强度测试，为分子筛膜SCR脱硝催化剂在工业中应用做初步的探索。 . 制备了稳定体系的分子筛晶种溶液，获得了分子筛颗料非常小、稳定性非常好的分子筛晶种溶液。研究了不同反应浓度、反应温度与晶种颗粒大小、稳定性之间的相互关系，确定了晶体颗粒大小均匀的晶种合成方法；并对比了离心和不离心溶液预涂晶种层的质量，确定了最佳的分子筛晶种溶液制备方法。. 通过预涂晶种，在堇青石陶瓷、不锈钢网、泡沫镍基底上、水热生长合成ZSM-5分子筛膜。分别利用有模板剂和无模板剂方法，在堇青石陶瓷、不锈钢网、镍网等基底上合成了分子筛膜。. 通过简单离子交换，改变离子的浓度、种类、交换次数、交换顺序等，研究它们对催化剂性能的影响，制备了具有低温脱硝活性的Cu-ZSM、Mn@Cu-ZSM-5分子筛膜脱硝催化剂，高温脱硝活性的Fe-ZSM-5分子筛膜脱硝催化剂，以及具有高的低温催化活性也具有非常好的高温催化活性Fe@Cu-ZSM-5分子筛膜脱硝催化剂。陶瓷基底Fe@Cu-ZSM-5催化剂，具有非常宽的催化温度窗口，在200℃ 条件下可以达到92%，在450℃ 有96%的脱硝率，在550℃脱硝率依然保持在86%。