含钡SCR脱硝催化剂运行后的再生研究

2.6特征官能团分析

催化剂再生前后红外谱图对比结果如图5所示。由图5可见,催化剂再生前后的红外谱图基本相似,总谱图上600cm-1处对应TiO2,1624cm-1和3418cm-1分别对应H2O的变角和伸缩振动峰[24]。在对图5部分区域放大的谱图中,可以观察到催化剂再生前后皆在982cm-1,1079cm-1,1128cm-1,1183cm-1,1385cm-1处检测到红外谱峰。

982cm-1处谱峰对应硫酸盐RO-SO2-O-M+的C-O-S反对称伸缩振动;1079cm-1处峰对应硫酸盐RO-SO2-O-M+的SO3对称伸缩振动;1128cm-1处峰对应SO42-的反对称伸缩振动;1183cm-1处对应磺酸盐R-SO2-O-M+的SO3反对称伸缩振动;1385cm-1处对应羧酸根COO-对称伸缩振动[25]。

这些基团与硫酸盐的沉积有关,因其谱峰较强,导致催化剂表面的其他官能团较难被检测到。再生前后硫酸钡的含量均较高,因此再生前后红外谱图变化不明显。经稀硫酸清洗法和硫酸铵溶液清洗法再生处理后的催化剂在1258cm-1和1403cm-1处有红外谱峰,1258cm-1处对应硫酸盐RO-SO2-O-M+的SO3反对称伸缩振动,1403cm-1处对应硫酸酯R1O-SO2-OR2的SO2反对称伸缩振动。这2处的谱峰皆是由再生液中的离子附着所导致的[26]。

图5催化剂再生前后红外谱图对比

2.7表面酸性位分析

SCR脱硝催化剂的酸性位在SCR脱硝反应中起着重要作用,NH3与催化剂的酸性位结合是SCR反应中的关键步骤,酸性位的数目和强度对SCR催化剂的活性影响很大。NH3-TPD是表征催化剂酸性位强度和数目的重要手段,脱附峰对应的峰温越高,表示催化剂的酸强度越大,该峰温下的脱附峰面积表示该酸强度的酸量,峰面积越大,相应酸量越多[27]。

图6为催化剂再生前后的线性拟合NH3-TPD谱图。相较于运行失活的催化剂,再生后样品的脱附峰位置明显往高温处偏移,即再生后的催化剂酸性位强度增大,中强酸所占比例提高。尤其是经硫酸铵清洗再生的样品,其中强酸脱附峰位置偏移幅度较大,酸性位强度增加最多。

图6催化剂再生前后表面酸性位

3结语

本文研究结果表明：催化剂在运行过程中存在碱金属和碱土金属中毒现象,并且由于催化剂本身BaO含量较高,与烟气中SO2和O2反应,催化剂上有BaSO4物质生成。这些因素在一定程度上导致催化剂表面酸性位数目降低,微孔堵塞,从而导致催化剂失活。本文采用的再生方法中,硫酸铵清洗液再生后催化剂表面酸性位数目提高最大,再生后的催化剂脱硝效率也最高,且催化剂的物理性能基本未改变。可在此基础上对这一再生方法进行深入研究,以便用于工业实践。

《中国电力》作者：余维佳,王金秀,陈进生,于艳科,苗纪法

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