一氧化氮的催化氧化

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1、一氧化氮的催化氧化摘要：本文介绍了分子筛及其负载型催化剂、活性炭负载型催化剂等催化氧化一氧化氮的方法，着重介绍了过渡金属氧化物负载型催化剂催化一氧化氮的方法。关键词：一氧化氮、催化氧化引言燃烧过程产生的各种氮氧化物()是引发酸雨和光化烟雾的有害气体污染物[1]。尽管人类在空气污染控制上已经进行了大量的科学研究和技术开发工作，但氮氧化物的减排和治理依然是全球日益关注的问题[2]。氮氧气态化合物包括一氧化二氮()、一氧化氮(NO)、三氧化二氮()、二氧化氮()、四氧化二氮()、五氧化二氮()和三氧化氮()。其中，和是烟道气中主要的成

2、分。在水中的溶解度高，可选用合适的碱或盐溶液(如)加以吸收[3]；而在水中的溶解度很小，很难用溶液吸收法去除[4]。相比于物理或非催化反应的方法，催化反应似乎更适于除去。一般而言，的催化反应可分为催化分解、催化还原和催化氧化。其中，催化分解将直接分解为和，而无须加入其他化学试剂，因而更具吸引力[5]，但至今尚未开发出高效且抗失活的催化剂。选择性催化还原(SCR)目前已经发展成为烟道气脱硝的商业化技术。例如，日本发明的SCR技术，用作为还原剂和V／：作为催化剂在20世纪20年代就已占领了该领域的国际市场[6]。但SCR技术要求预先

3、除去废气中硫氧化物，且处理温度高，反应器体积大，因而并不适合于流动废气源(如汽车尾气)中的消除。所以，从经济实用的角度，催化氧化似乎是一种颇具潜力的消除的替代技术。它先将催化氧化成，然后用吸附或溶液吸收方法除去[7]。目前催化剂研发工作大多围绕活性炭[8]、负载金属[9]而进行，并取得了进展。分子筛及其负载型催化剂用于处理NO的分子筛催化剂，大多用于还原法和分解法处理工艺，如Cu-ZSM．5催化剂及Co．ZSM．5催化剂等。用于氧化反应的分子筛催化剂只有少量文献报道，主要为过渡金属离子交换分子筛和特定类型的沸石分子筛，且这些分子

4、筛催化剂仅表现出高温活性。Louis等[10]研究了Cu．ZSM．5催化剂上NO氧化和NOx脱除的动力学模型。中山大学的学者[11]研究了用沸石作催化剂，微波条件下高锰酸钾催化氧化NOx同时脱除S02。S02被氧化成硫酸盐，NOx被氧化成硝酸盐。脱硫脱销均达90％以上。李玉房等[12]针对NO低温氧化催化剂的抗水汽性差的问题，以疏水型高硅H．ZSM．5分子筛为NO氧化催化剂，在温度为10～90"C、NO进口浓度为0．05-4)．08％，及相对湿度为0--,100％条件下，考察了NO的氧化反应。结果表明，H．ZSM．5分子筛的硅铝

5、比由50提高至300时，湿气条件(水汽含量1．18％)下，NO氧化率由20％升高至56％；于气下，低温有利于NO氧化；湿气下(水汽含量1．18％)，NO氧化率随着温度的升高先增加后减少，最佳反应温度为20。C，与NOx工业废气的排放温度相近。活性炭负载型催化活性炭以其特殊的孔结构和大的比表面积成为一种优良的固体吸附剂，很久以前即被用于空气或工业废气的净化。在NO的治理中，它不仅可作吸附剂，还可作催化剂。目前活性炭催化剂催化氧化NO的最大问题是催化活性随温度的升高而迅速降低；同时由于烟气中水蒸气的存在使活性炭催化剂催化氧化NO的转

6、化率难以提高。袁从慧等[13]针对精细化工厂的排放NO。废气的特点，以改性活性炭为催化剂氧化NO。结果表明随着相对湿度的增加，NO的转化率急剧下降，但随着氧化时间的延长有所提高。干气条件下，随着温度升高，NO转化率下降；湿气条件下，NO氧化反应最佳反应温度范围为50---70℃。实验条件下的NO最高转化率可达51％；还原液种类中以尿素．碱液对NOx和NO的吸收效果最好，亚硫酸铵一碱液对N02的吸收效果最好。Guo等[14]研究了在室温(30°C)下三种活性炭(pan．ACF聚丙烯氰活性炭、pitch．ACF沥青活性炭、eoeon

7、ut．ACF椰子活性炭)的催化氧化NO的活性，活性大小顺序为PAN．ACF

8、N02的活性显示出较大的差别。但考虑到我国贵金属资源缺乏，价格高，应用前景不大。人们对于催化氧化NO的催化剂的研究尝试了许多不同类型的催化剂，主要有分子筛、活性炭、各种负载型贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂等，但都没有很好的解决上述问题。过渡金属氧化物催化剂近