论文总字数：31236字

摘 要

随着工业的发展，NO_X等污染性气体的大量排放，导致酸雨、光化学烟雾、雾霾和温室效应越来越严重，对人们的正常生活和健康造成了危害。国家十二五大气污染治理已将烟气脱硝列为重点。催化剂作为脱硝技术的核心，研究一种活性较高、成本低、易于工业化生产的催化剂是十分必要的。

本课题介绍了烟气脱硝催化反应的背景及国内外脱硝的发展现状，研究了在催化剂中掺入Al₂O₃、SiO₂后对催化剂的催化性能和应用价值的影响。本文以商用新型稀土基脱硝催化剂为研究对象，研究了分别掺入不同比例的高岭土、硅藻土和凹凸棒土的硅铝氧化物后对催化剂活性，以及抗压强度，抗毒能力的影响。最终，通过实验数据对比和分析发现，在所有实验样品中，掺入了5%的凹凸棒土的催化剂最为优异，其脱硝效率达到99%，抗压强度1.213MPa，单独抗水中毒后效率97.6%，单独抗SO₂中毒后效率97%，抗硫水中毒后效率为70.69%。

关键词: 选择性催化还原 烟气脱硝 氮氧化物 组分配伍

Optimizational effect of Al₂O₃ and SiO₂ on catalyst compatibility and study on catalytic deNOx performance

Abstract

With the development of the industry, the enormous discharge of gas such as NO_X with pollution caused the problems of acid rain, photochemical smoke, fog, and the greenhouse effect more and more serious, which do harm to people's normal life and health. In the national twelfth five-year conference, the flue gas denitration became the focus of atmospheric pollution control. The catalyst is the core of denitrification technology. Finding a catalyst which is high active and low-cost and easy-to-industrialization is very necessary.

This article introduces the background of the flue gas denitration and the current development at home and abroad. Focuses on the effect of catalytic performance and the application value of the catalysts on incorporation of Al₂O₃、SiO₂. In this paper, commercial new rare earth base denitration catalyst with different proportions of kaolin, diatomite and attapulgite, in which the main ingredients are silicon aluminum oxide, is the research object. Then, the catalyst activity, as well as the compressive strength, anti-poisoning ability were discussed. The results show that the performance of catalyst mixed with 5% attapulgite is the best. The highest denitration rate is 99%, and the value of the compressive strength is 1.213MPa.After adding water vapor, the denitration rate is 97.6%. After adding SO₂, the denitration rate is 97 %.The denitration rate is 70.69% after adding both water vapor and SO₂.

Key words: selective catalytic reduction; flue gas denitration; NO_X ; component compatibility

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 氮氧化物 1

1.1.1 氮氧化物的来源及其危害 1

1.1.2 氮氧化物的现状 1

1.1.3 氮氧化物的治理 2

1.2 烟气脱硝催化反应 3

1.2.1 烟气脱硝技术简介 3

1.2.2 选择性非催化还原烟气脱硝技术（SNCR） 3

1.2.3 选择性催化还原烟气脱硝技术（SCR） 4

1.3 脱硝催化剂的国内外研究及其现状 4

1.3.1 贵金属催化剂 4

1.3.2 金属氧化物催化剂 5

1.3.3 复合氧化物催化剂 6

1.3.4 分子筛催化剂 6

1.4 问题及展望 7

1.5 课题来源及研究内容 7

1.5.1 课题来源 7

1.5.2 研究内容 9

第二章 实验技术与方法 11

2.1 化学原料和仪器 11

2.2 催化剂的制备 12

2.2.1 掺入高岭土的催化剂的制备 12

2.2.2 掺入硅藻土的催化剂的制备 12

2.2.3 掺入凹凸棒土的催化剂的制备 12

2.3 催化剂评价系统 12

2.3.1 催化剂活性评价测试台 12

2.3.2 催化剂活性评价条件 14

2.3.3 催化剂活性评价参数 14

2.3.4 活性实验步骤 14

2.3.5 催化剂抗毒评价条件 15

2.3.6 催化剂抗毒评价参数 15

2.3.7 抗毒实验步骤 15

第三章 实验数据及结果分析 16

3.1 初步处理 16

3.1.1水洗、酸洗对原料组分的影响 17

3.2 掺入硅铝氧化物的催化剂抗压强度 19

3.2.1 掺入硅铝氧化物的催化剂抗压强度影响 19

3.3 掺入硅铝氧化物的催化剂的活性测试 21

3.3.1 掺入高岭土对催化剂活性的影响 21

3.3.2 掺入硅藻土对催化剂活性的影响 23

3.3.3 掺入凹凸棒土对催化剂活性的影响 25

3.4 掺入硅铝氧化物的催化剂的抗毒测试 27

3.4.1 H₂O对掺入硅铝氧化物的催化剂活性影响 27

3.4.2 SO₂对掺入硅铝氧化物的催化剂活性影响 28

第四章 结论与展望 32

4.1 结论 32

4.2 展望 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 引言

1.1 氮氧化物

1.1.1 氮氧化物的来源及其危害

氮氧化物(NO_X)指由氮、氧两种元素组成的化合物。NO_X种类很多，包括一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮 (NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)和五氧化二氮(N₂O₅)等，空气污染物中的氮氧化物（NO_X）一般是指NO和NO₂。氮氧化物分天然排放和人工排放。天然排放的NO_X，主要来自于土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程^[1]。人为活动排放的NO，大部分来自化石燃料的燃烧过程，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程；也来自生产、使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。

随着经济的快速发展，煤耗的增加，燃煤造成的大气污染日趋严重，而氮氧化物(NO_X)是其主要成分之一。NO_X是NO、NO₂、N₂O、N₂O₄、N₂O₅等物质的总称，其中造成大气污染的 NO_X主要是指 NO 和 NO₂。由NO_X引起的环境问题以及对人体健康的危害主要有以下几方面：

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