研究的是低温选择性催化还原脱硝(SCR)技术中Mn-Ce/TiO2催化剂受到Pb中毒的影响及其再生处理。具体分析了铅(Pb)对Mn-Ce/TiO2催化剂在低温脱硝过程中活性的影响,并且对中毒的催化剂进行了再生尝试,通过对脱硝效率、比表面积、活性组分、氧化还原能力、酸位点等关键参数的观察,试图找到提升和恢复催化剂性能的方法。知识点详细解读如下: 选择性催化还原(SCR)脱硝技术:SCR技术是一种广泛应用的烟气脱硝技术,它利用催化剂促进还原剂(通常为氨或尿素)和烟气中的氮氧化物(NOx)发生化学反应,生成氮气和水,从而降低NOx的排放。SCR技术的关键在于催化剂的性能,它直接决定了脱硝效率和成本。Mn-Ce/TiO2催化剂:在SCR技术中,钛酸锰-铈(Mn-Ce/TiO2)是一种常见的催化剂,它具有良好的催化活性和稳定性。Mn和Ce两种金属氧化物的掺杂可以提升TiO2的催化性能,Mn能够提高还原性,而Ce则能改善氧化性。Pb中毒:在SCR反应过程中,烟气中可能含有的杂质如铅(Pb)会吸附在催化剂表面,影响其脱硝活性,这种现象被称为“中毒”。Pb中毒会降低催化剂的比表面积和活性组分的含量,从而抑制了催化反应的进行。Pb还可能破坏催化剂的酸性位点,影响还原剂(如NH3)的吸附和活化过程。再生处理:为了恢复中毒催化剂的活性,科研人员尝试不同的再生方法。文中提到了硝酸再生法,这种方法通过去除催化剂表面的污染物、恢复其氧化还原能力和比表面积,从而达到恢复脱硝性能的目的。表征技术:文章中提到了多种表征技术,包括氮吸附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氢气程序还原(H2-TPR)和氨程序脱附(NH3-TPD)等,这些技术能够帮助研究者从物理、化学和结构等多个角度分析催化剂的性能变化。结果与分析:研究发现,在Mn-Ce/TiO2催化剂中掺杂11%的Pb会导致其在180℃下的脱硝效率从100%降至44%。原因在于Pb的引入降低了催化剂中活性组分Mn4+和Ce3+的含量,阻碍了氧化还原循环反应的进行,并减少了催化剂表面的酸性位点数量,影响NH3的吸附与活化。但通过硝酸处理后,催化剂的脱硝活性几乎可以完全恢复,在80–150℃的温度范围内甚至超过新鲜催化剂的活性,这主要归功于硝酸再生能够恢复催化剂的氧化还原能力和增加新的酸位点。环境工程意义:该研究对于工业烟气处理具有重要的应用价值。在实际应用中,对于因污染物质中毒而导致性能下降的SCR催化剂,可以通过再生处理有效恢复其性能,减少更换催化剂的成本和频率,有助于提高工业烟气处理的经济性与环境效益。
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