烟气中NO选择性催化氧化催化剂研究进展

北极星环保网讯:摘要：针对烟气中NO选择性催化氧化工艺，从催化机理、催化活性、抗硫及抗水蒸气等方面总结分析了活性炭、分子筛、贵金属及金属氧化物4类催化剂催化氧化NO的性能及其研究进展。

其中，活性炭类催化剂的研究主要集中于材料改性及新型材料的制备；分子筛及其负载型催化剂的研究重点在于降低催化剂活性温度窗口；贵金属类催化剂活性较好，但过高的成本限制了其工业化应用；金属氧化物催化剂活性高、成本低廉，并可通过多种金属氧化物复配改善其催化性能，为目前最具发展前景的NO氧化工艺。

关键词：烟气脱硝；NO；催化剂；选择性催化氧化法；活性炭;分子筛;贵金属;金属氧化物

近年来燃煤锅炉烟气中NOx和SO2的一体化脱除技术受到广泛关注。该技术思路为，先将烟气中NO氧化为高价态NOx，然后利用碱液同时吸收NOx和SO2，从而达到一体化脱除的目的。NO的高效氧化是实现该技术的关键。

目前，常用的NO氧化方法有强氧化剂（NaClO2、ClO2、KMnO4等）氧化法、自由基（OH˙、O3等）氧化法和选择性催化氧化法（SCO法）。由于强氧化剂氧化法和自由基氧化法运行成本高且易造成二次污染，难以被广泛应用。

而选择性催化氧化法利用催化剂和烟气中的O2将NO氧化为NO2，结合传统湿法吸收工艺可实现高效一体化脱硫脱硝，成为最具工业化应用潜力的NO氧化方式。NO氧化催化剂主要包括活性炭、分子筛、贵金属及金属氧化物催化剂。本文主要针对SCO催化剂的研究现状进行综述。

1活性炭催化剂研究现状

活性炭具有较大的比表面积、良好的孔结构，且其表面含有较多氧化性基团，常被用作吸附剂和氧化剂[1]。Zhang等人[2]和王川等[3]研究表明：O2可促进NO在活性炭上的氧化吸附；活性炭氧化吸附NO的能力主要与其微孔结构有关；此外，活性炭的来源对其催化氧化NO也有一定影响。

王川等[3]发现：椰壳活性炭因具有较大的比表面积，其对NO吸附性优于聚丙烯晴活性炭和沥青活性炭；活性炭纤维因具有普通活性炭无法比拟的吸附性而受到广泛关注[4]。许绿丝等[5]发现聚丙烯晴活性炭纤维对SO2和NO的吸附效率分别为85.8%和65.9%，但SO2的存在会抑制催化剂对NO的吸附。刘鹤年等[6]发现较低比表面积的沥青基活性炭纤维因具有较窄的孔径分布和较大的类石墨微晶而利于NO的催化氧化。

活性炭和活性炭纤维表面有限的氧化性基团制约了其氧化NO的能力，通过改性处理可在其表面引入一些氧化性基团（如含氧基团、含氮基团等），提高催化剂的氧化性能[7-10]。邢帅等[7]以硝酸酸化处理的椰壳活性炭作为载体，采用浸渍法制备含锰的改性椰壳活性炭，发现改性处理后催化剂对NO的吸附容量及抗硫性明显提高，但其活性随温度和湿度的增加而急剧下降[8]。

刘子红等[9]采用H2O2、KMnO4/NaOH、NaClO/KOH对活性炭纤维进行改性处理，发现KMnO4/NaOH的改性效果最佳，NO氧化率可达80%。王晓明等[10]发现先后用硫酸和氨水对粘胶基活性炭纤维进行改性处理，亦可增加催化剂的氧化性。表1为一些活性炭催化剂的性能。

表1一些活性炭催化剂的性能

大多活性炭/活性炭纤维类催化剂仅在低温下具有较高的NO氧化效率，其催化活性随温度的升高而降低；此外，燃煤烟气中的水蒸气和SO2均会在一定程度上影响活性炭类催化剂对NO的吸附。

因此，若要将该类催化剂进行工业化应用，还需解决以下3个问题：1）提升催化剂在90~160℃的催化氧化活性；2）提高催化剂的抗水蒸气性能；3）提高催化剂的抗硫性能。

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