第5章环境保护催化与环境友好催化技术ppt课件.ppt

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1、第五章环境保护催化剂与环境友好催化技术世界每年向环境排放的有害物质碳：63亿吨硫：7070万吨氮：2820万吨CO2：210亿吨毒：4亿吨氯氟烃：500万吨粉尘：50亿吨两大臭氧空洞：南极北美全世界污染最严重的城市：我国占前20名的半数以上不符合环保标准的罚款额：大于70亿美元5.1环境经济及环境友好概念环境经济：考虑环境因素后所构成的综合经济环境友好：化工生产与环境友好相处，对环境表示友好绿色化学：无害化学清洁化工：从源头上消除或控制污染，全程监控，清洁生产不对环境产生污染，达到向环境的“零”排放传统化工：产

2、生严重污染，采取末端治理的策略5.2空气污染治理的催化技术主要污染物:COx、NOx、SOx、VOCs、粉尘污染类型:动态、静态污染动态污染：机动车尾气造成的静态污染：发电、水泥、锅炉、焚烧炉等产生的动态污染源的治理：三元催化或叫三效催化催化剂的构成：载体+活性组分载体：陶瓷或合金（2-4m2/g）陶瓷载体：主要是MgO2（14%)、AI2O3（36%)和SiO2（50%)和少量Na2O、Fe2O3、CaO(通常是圆柱体或椭圆体)特点：抗热冲击性能好，热膨胀系数低合金载体：不锈钢、Ni-Cr、Fe-Cr-Al等

3、（蜂窝状）特点：机械强度大、传热性、抗震性好、寿命长、压降低涂层:具有高比表面的无机氧化物涂层20-100m2/g也叫第二载体（真正的核心技术所在）常用Al2O3、SiO2、MgO、CeO2、ZrO2等及复合物对涂层的要求1)有较高的热稳定性2）增强涂层中某重要组分的热稳定性如AI2O33）协助或改善催化组分的功能CeO2、ZrO2、La2O3是首选的涂层辅助材料CeO2：良好的储氧化合物ZrO2：可与CeO2形成固溶体提高热稳定性La2O3：改善Pd的催化性能，增加NO吸附，促进COHC与水的反应等贵金属活性

4、组分早期：Fe、Co、Ni等铁系过渡元素——-效果不理想目前：Pt、Rh、Pd等——效果好Pt:能有效促进CO、HC氧化，促进水煤气的变换反应但对促进NOx还原能力不及Rh，但还原气氛中易使NOx还原成NH3。Rh:是催化NOx的主要组分，在氧化气氛下还原为N2。高温时的主要产物是N2，低温、无氧产物主要是NH3氧浓度较高时,不能对NOx进行有效的还原。对CO氧化及HC的水蒸气重整也有明显催化作用热稳定性、抗毒性不如Pt。Pd:起燃活性好、热稳定性高，能有效促进CO、HC转化但铅和硫比较敏感高温下会与Pt、Rh

5、形成合金，阻碍Rh的活性。三种贵金属的催化作用是相互协调的，互补的！三效催化剂的失活实际工况：复杂（温度、空速、组成、流动条件等）失活类型可逆：通常在低温条件下不可逆：通常在高温条件下，中毒静态源净化处理催化技术静态污染源：发电、工业、民用排放气体等:COx、NOx、SOx、NH3、粉尘、二悪英、烃温室气体：N2O，NO2、CO2，CH4、氯氟烃——气候变暖、土壤沙漠化、光化学烟雾等NO催化分解：高温下NO不稳定但分解速度很低，需催化分解Pt/Al2O3及部分非负载型过渡金属氧化物也可催化如Co3O4、NiO、

6、Fe2O3、ZrOCo或Cu交换的分子筛也可催化(623-673K)Rh、Ru负载ZSM-5上也可催化(523-573K)动态污染源中三效催化剂对NOx的转化很困难。但在静态污染源，对NOx的选择性还原SCR确实很成功！NOx催化分解——选择性催化还原法（SCR法）效率达99%还原剂——NH3反应6NO+4NH3——5N2+6H2O6NO2+8NH3——7N2+12H2ONH3一般不与O2反应，但NOx完全还原后便可反应4NH3+5O2——4NO+6H2O4NH3+3O2——2N2+6H2O2NH3+2O2——

7、N2O+3H2O温度对还原反应影响极大T>300℃，NH3与O2反应显著T<210℃，易生成亚硝铵和硝铵2NH3+2NO2+2H2O——NH4NO2+NH4NO3易堵塞管道引起爆炸脱NOx效率：大于99%电厂广泛采用此法脱NOx催化剂：Pt——应用最早，最易中SO2的毒热电厂——V2O5/SIO2、MoO3/Al2O3、WO3/Al2O3燃气轮机——分子筛催化剂最好蜂窝状催化剂应用广泛5.3工业废液的催化净化技术（CWAO）废水污染：量极大、污染物复杂(见图5-3）催化处理：坚持4R原则(reduction、r

8、euse、recycling、recovery）WAO法：（WetAirOxidation——湿空气氧化法）优点：作为清洁氧化剂，适用于COD10-100g/L体系自称封闭系统，与环境无相互作用无任何污染转移用于高有机含氮、氨体系，可回收机械能，当COD达到20000mg/L时，不需要任何辅助燃料对比其他热氧化法，燃料消耗很少，节能！CWAO：（CatalysticwetAirOxid