Ningbo Paint and Coating Industry Association
作者：牟廷貴
前言 1 鈦白粉在工業(yè)廢氣處理方面的應(yīng)用 1.1 鈦白粉的光催化效應(yīng) 鈦白粉作為半導(dǎo)體的優(yōu)良材料，具有很強(qiáng)的光催化活性，其可作為光催化劑應(yīng)用到有機(jī)污染物降解處理中，其中鈦白粉中的雜質(zhì)元素也可以起到摻雜作用，使鈦白粉的吸收波范圍發(fā)生改變，同時(shí)鈦白粉還是其他催化劑的優(yōu)良載體，可起到對(duì)催化劑的承載和助催化的作用。所以鈦白粉將會(huì)在催化 領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。 鈦白粉的光催化降解污染物的效果很顯著，而且因?yàn)殁伆追蹫橛头勰睿M成穩(wěn)定疏松，在可見光和紫外線光的作用下，具有很強(qiáng)的氧化還原能力，使其反應(yīng)進(jìn)行得比較徹底和完全。太陽(yáng)光中的紫外線能有效的對(duì) TiO2半導(dǎo)體材料進(jìn)行電子激發(fā)作用，從而產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)的自由基，這些自由基都具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，能與各種和無(wú)機(jī)物發(fā)生反應(yīng)后生成無(wú)毒無(wú)害的 CO、CO2和新生態(tài)的無(wú)機(jī)物等。但太陽(yáng)光中的紫外線占的比例并不大。因此，為了有效的利用太陽(yáng)光這一能源，有研究表明，可在可見光下使用具有高效光催化材料有非常大的意義。而這種光催活性的催化材料就是鈦白粉，其過(guò)程是對(duì)鈦白粉進(jìn)行一系列的工藝方法，使鈦白粉的光吸收波范圍發(fā)生變化，充分的利用太陽(yáng)光中的可見光部分對(duì)鈦白粉半導(dǎo)體進(jìn)行激發(fā)，增大鈦白粉的光譜吸收范圍，就能有效的解決這一問(wèn)題。 1.2 鈦白粉在工業(yè)尾氣處理中的應(yīng)用 在電廠燃煤、鋼廠煉鋼及各種鍋爐等的生產(chǎn)過(guò)程中，就會(huì)產(chǎn)生大量的含有氮氧化物的工業(yè)廢氣。這些工業(yè)廢氣就造成了大氣污染的主要污染源，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境和危害生物的安全與健康。因此，關(guān)于煙氣的治理以及煙氣中有毒有害的組分，特別是以硫和硝為代表的氣體，就成為了環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域 中的熱門課題。鈦白粉作為一種光催化劑對(duì)NOX中NO和NOX具有光催化氧化的作用。當(dāng)鈦白粉受 到紫外線照射時(shí)所形成的具有氧化性的OH和O2自由基時(shí)，就能將 NOX中的NO和NOX分別氧化為 NO2和NO3。 鈦白粉為脫硝催化劑的載體，主要是對(duì)催化劑活性組分和催化助劑起到一個(gè)機(jī)械承載和抗磨蝕作用，并可增加有效的催化反應(yīng)表面積與可供利用的反應(yīng)時(shí)的孔結(jié)構(gòu)，使催化劑具有適宜的反應(yīng)形狀。所以，脫硝催化劑將會(huì)是鈦白粉的又一大應(yīng)用領(lǐng)域。 目前，國(guó)家已出臺(tái)了相應(yīng)的強(qiáng)制性的關(guān)于工業(yè)廢氣的脫硝政策，各個(gè)電力部門和鋼鐵企業(yè)等，也都相應(yīng)的制定了脫硝改造措施及實(shí)施進(jìn)度表，在未來(lái)的幾年內(nèi)將會(huì)更加完善和建立全面脫硝的系統(tǒng)規(guī)劃。因此，脫硝市場(chǎng)將進(jìn)入一個(gè)嶄新的高速發(fā)展期。 2 高效的脫硝技術(shù) 2.1 選擇性的催化還原法 在煙氣的脫硝工藝中有一種選擇性的催化還原方法（SCR），是目前最常用也是最高效的脫硝技術(shù)，被廣泛用于火力發(fā)電、鋼鐵冶煉、玻璃行業(yè)等的企業(yè)尾氣的脫硝工藝中。該技術(shù)要使用大量的脫硝催化劑，因此脫硝催化劑的市場(chǎng)潛力巨大。 2.2 納米脫硝催化劑 納米脫硝催化劑的主要成分是納米級(jí)的鈦白粉，占其重量的 80%~90%。隨著脫硝催化劑需求量的快速增長(zhǎng)，使其納米級(jí)的鈦白粉的需求量也迅速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)在近期幾年內(nèi)，其納米級(jí)鈦白粉每年的需求量平均約為 8 萬(wàn)t~10 萬(wàn)t。但遺憾的是目前國(guó)內(nèi)有60多家生產(chǎn)鈦白粉的企業(yè)，卻能夠生產(chǎn)納米級(jí)鈦白粉的企業(yè)只有極少數(shù)，而且其技術(shù)比較落后，研發(fā)能力也比較薄弱。目前絕大部分脫硝催化劑生產(chǎn)廠家都采用了進(jìn)口的納米級(jí)鈦白粉，或在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的外資企業(yè)的納米級(jí)鈦白粉。 2.3 加氫催化劑 加氫催化劑是隨著原油中的重組分以及氮、硫 和氮在燃燒過(guò)程中生產(chǎn)的硫氧化物、氮氧化物等造 成的環(huán)境污染，在催化劑中加氫是油品煉制過(guò)程脫硫和脫硝的重要手段。多年來(lái)在催化劑中加氫脫硫的方法在生產(chǎn)實(shí)踐中倍受重視，然而油品中的氮 化物對(duì) HDS 反應(yīng)卻有較強(qiáng)的抑制作用。因此，為了得到質(zhì)量較高且清潔的油品，就研究出了同時(shí)具有HDS和加氫脫氮（HDS）性能的催化劑就取得了成功，解決了油品中由于氮化物對(duì) HDS 反應(yīng)中的抑制問(wèn)題。 TiO2-A-1203 復(fù)合氧化物結(jié)合 3A-1203 的高比表面積和 TiO2的優(yōu)良催化性能，A-1203是良好的加氫催化劑的載體。同時(shí)，TiO2作為一種新型的載體，具有酸度較強(qiáng)，且具有強(qiáng)酸和強(qiáng)堿兩種標(biāo)準(zhǔn)，以及 具有可還原性等優(yōu)點(diǎn)，將這兩者相結(jié)合后還能產(chǎn)生 單獨(dú)的氧化物所不具備的獨(dú)特的物理化學(xué)性能。另外，在催化劑的前期處理中，則不須進(jìn)行預(yù)硫化過(guò)程，并且在反應(yīng)物中出現(xiàn)硫含量不足時(shí)也不需要另外硫。這不僅僅降低了運(yùn)行成本，節(jié)省了使用費(fèi)用，具有很好的工業(yè)使用價(jià)值。由于TiO2具有很好 的水熱穩(wěn)定性和耐酸堿性能，所以在較苛刻的加氫反應(yīng)中使用。因此，在催化領(lǐng)域中得到越來(lái)越多的關(guān)注。以 TiO2為載體的催化劑（鈦載體催化劑）在N=O鍵和C=O鍵液相選擇性加氫反應(yīng)中使用。 在以上這三種脫硝催化劑方面，都能夠有效的將工業(yè)廢氣中污染物成功的去除掉，其中最基本的就是遵循了催化劑的原理。催化劑的原理，即由于化學(xué)反應(yīng)受化學(xué)反應(yīng)的條件制約，具體由反應(yīng)的濃度、溫度、壓力等條件決定了反應(yīng)進(jìn)行的程度和能否發(fā)生反應(yīng)，也就是參與反應(yīng)的原子和原子之間要有合適的能量，從而增加原子間的有效碰撞，使得化學(xué)反應(yīng)速率增加或減少，而催化劑則是原子間的有效碰撞得到增加，從而使得化學(xué)反應(yīng)速率增加或減少，而催化劑則是能夠降低或增加化學(xué)反應(yīng)的必要物質(zhì)條件。這個(gè)反應(yīng)過(guò)程就形成了一個(gè)公式:即反應(yīng)物 1+催化劑=中間產(chǎn)物+反應(yīng)物 2=生成物+催化劑。因此，催化劑的實(shí)質(zhì)原理就是降低反應(yīng)所需的苛刻條件 ，使分子間的有效碰撞達(dá)到最大化。而只有活化了分子、原子和離子后才能發(fā)生有效的碰撞。因此，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之前，反應(yīng)物需要吸收能量從而由普通的分子、原子和離子轉(zhuǎn)變成活化分子、原子和離子，這種能量被稱之為活化能。正催化劑可以使一些本來(lái)需要激烈的反應(yīng)條件，如高溫、高壓等條件下才能發(fā)生的反應(yīng)，在通常條件下也能發(fā)生反應(yīng) 。從而加快了反應(yīng)速率，而負(fù)催化劑則是提高反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)較難進(jìn)行，從而降低反應(yīng)速率。 工業(yè)煙氣脫硝工藝技術(shù)指標(biāo)見下表 1。 表1 工業(yè)煙氣脫硝工藝技術(shù)指標(biāo) 選擇性還原技術(shù)（SCR）催化法是最高效的脫硝技術(shù) ，按照現(xiàn)行的（火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)）（GB13223-2011）重點(diǎn)地區(qū)的新建機(jī)組須全部安裝SCR脫硝裝置 ，其他地區(qū)50%須要裝 SCR脫硝裝置。因此，SCR催化劑市場(chǎng)范圍在逐年遞增。 另外，脫硝納米級(jí)鈦白粉的核心技術(shù)配方，其 反應(yīng)過(guò)程設(shè)置和控制，以致獨(dú)特的生產(chǎn)工藝技術(shù)， 在工業(yè)廢氣的脫硝方面擁有較高的壁壘。 在工業(yè)煙氣脫硝工藝過(guò)程中使用的鈦白粉的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)見表 2。 表2 煙氣脫硝工藝中使用的鈦白粉的標(biāo)準(zhǔn) 在工業(yè)廢氣中，由于所采用的礦物原料，包括煉油企業(yè)的原油來(lái)源不同，因此，所產(chǎn)生的工業(yè)尾氣中的各組分也有所不同，有時(shí)候某些元素的含量就相對(duì)比較高。在處理這種類型的工業(yè)尾氣時(shí)就需 要有所側(cè)重的技術(shù)方案才能更好的處理掉這些有毒有害的元素，比如在處理尾氣中含氮和二惡 英的燃煤及油料時(shí)，就要有針對(duì)性的除掉這些氮氧化物和二惡 英物質(zhì)。采用的催化劑載體材料也有所不同， 去除尾氣中產(chǎn)生的氮氧化物和二惡 英有毒有害物質(zhì) 所使用的催化劑載體材料的技術(shù)指標(biāo)見表3。 表3 去除煙氣中氮氧化物和二惡 英元素的催化劑指標(biāo) 3 脫硝催化劑的類型 目前，SCR 脫硝催化劑基本上是以TiO2為基材，以V2O5為主要活性成分，以 MoO3為抗氧化、抗毒化為輔助成分。其催化劑類型可以分為三種:即板式、蜂窩式和波紋式。 3.1 板式催化劑 板式催化劑是以不銹鋼金屬板壓制而成的金屬網(wǎng)為基材，以V2O5等的混合物黏附在不銹鋼網(wǎng)上，并經(jīng)過(guò)壓制和煅燒后將催化劑板組裝成催化劑模塊。 3.2 蜂窩式催化劑 蜂窩式催化劑一般為均質(zhì)催化劑。其將TiO2、V2O5等的混合物通過(guò)一套陶瓷擠出設(shè)備，制成為截面150 mm×150 mm 長(zhǎng)度不等的催化劑原料，然后組裝成為截面約為 2 m、1 m 等的標(biāo)準(zhǔn)模塊。 3.3 波紋板式催化劑 波紋板式催化劑的制造一般為以玻璃鋼纖維加強(qiáng)的 TiO2為基材，將WO3、V2O5等活性成分浸漬到催化劑表面，以達(dá)到提高催化劑的活性，降低 SO2氧 化率的目的。SCR 脫硝催化劑就是一種在一定溫度下可以促使還原劑進(jìn)行選擇性的對(duì)煙氣中的氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。在具體脫硝催化劑的選擇上也要根據(jù)項(xiàng)目本身的工作條件，如煙氣成分、工況特性達(dá)到的效率，以及特定的體系狀況等進(jìn)行選擇。 4 催化劑脫硝的原理 催化劑脫除煙氣中的硝，主要技術(shù)措施包括三個(gè)工藝:即非催化還原（SNCR）、催化還原（SCR）和SNCR與SCR相結(jié)合的工藝。SCR具有很高的脫硝效率（一般為 70%~90%），且是成熟的工藝技術(shù)，也是煙氣中脫硝使用最廣泛的一種技術(shù)。SCR的意思是煙氣中的氮氧化合物選擇性的和還原劑進(jìn)行反應(yīng)，生成氮?dú)夂退瑥亩摮藷煔庵械牡趸?物（NOx）。 SCR的化學(xué)反應(yīng)方程式為:NO +4NH3+ O2→4N2+6H2O 6NO+4NH3→5N2+6H2O 污染物+·OH（或·O）→CO2+H2O+無(wú)機(jī)小分子化合物 6NO2+8NH3→7N2+12H2O 4NO+4NH3+O2→4NH3+6H2O 典型的SCR脫硝系統(tǒng)的工藝技術(shù)，是在SCR脫硝系統(tǒng)中，各種廢氣中含有的NOX和氨水、尿素或其他SCR煙氣完全進(jìn)行反應(yīng)，生產(chǎn)氮?dú)夂退?span id="lpysj0gma" class="">SCR系統(tǒng)主要包括反應(yīng)器和還原劑貯槽，還原劑噴射系統(tǒng)和催化劑。在還原劑噴射含有氮基的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，會(huì)使煙氣安全進(jìn)行混合后，使廢氣進(jìn)入到催化劑層，即可發(fā)生脫硝化學(xué)反應(yīng)。氮氧化合物在催化劑表面轉(zhuǎn)化成了氮?dú)夂退CR 脫硝系統(tǒng)的性能主要依賴于催化劑的性能（活性和壽命等），以及還原劑噴射的控制技術(shù)。催化劑的細(xì)密規(guī)格（以直徑1 um~30 um），且均勻的分布在陶瓷纖維的活體上。 圖1 催化劑脫銷工藝流程圖 5 工業(yè)尾氣脫硝催化劑（SCR）的發(fā)展史 （SCR）是控制工業(yè)尾氣中氮氧化物（NOX）排放 的最有效最關(guān)鍵的技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于熱電廠、 垃圾焚燒行業(yè)、柴油機(jī)動(dòng)車，以及工業(yè)煙氣的脫硝尾氣的凈化中，SCR 脫硝技術(shù)最初是應(yīng)用于電力尾 氣的傳統(tǒng)釩鈦催化劑中。 5.1（SCR）在國(guó)外的發(fā)展 SCR 技術(shù)由美國(guó) Engeilnard 公司于1957年首次研發(fā)成功，當(dāng)時(shí)采用了Pt.Rh和Pb等貴重金屬研制成了SCR催化劑，在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的催化活性，但存在著造價(jià)昂貴、溫度區(qū)間較窄，且易中毒等弊端，因此，不適合用于工業(yè)應(yīng)用中。到20世紀(jì)80 年代，日本和歐美等國(guó)家也相繼建造了多套工業(yè)煙氣脫硝催化劑系統(tǒng)，其中釩鈦系列的SCR催化劑的商業(yè)應(yīng)用達(dá)到相對(duì)成熟的水平。在近約30年以來(lái),SCR催化劑的研究和應(yīng)用都取得了一定的進(jìn)展，但其核心技術(shù)卻仍由國(guó)外幾家大公司掌握，如美國(guó)的康寧公司、德國(guó)的魯奇公司、日本的BHK 公司、日立公司、三菱公司以及武田化工公司 等都走了研發(fā)前沿。 5.2（SCR）在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 我國(guó)的環(huán)保行業(yè)起步較晚，導(dǎo)致了SCR催化劑的應(yīng)用也落后于西方國(guó)家。直到1999 年我國(guó)首次引入了SCR脫硝催化劑用于熱電廠的煙氣脫硝治理中。在技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，誕生了選擇性催化還原 （SCR）技術(shù)，此技術(shù)是目前最有效和最為廣泛采用的煙氣脫硝技術(shù)之一。其技術(shù)能夠有效的減少工業(yè)煙氣中的氮氧化物（NOX）排放量。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)催化劑生產(chǎn)企業(yè)從原料到生產(chǎn)設(shè)備等方面均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，其催化劑的質(zhì)量也逐漸提升至國(guó)際先進(jìn)水平。在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的消化吸收的同時(shí)，也自發(fā)研制出了高性能 V-Ti 或 Fe-Zeolit 等型號(hào)的催化劑，其技術(shù)性能適用于溫度范圍廣、使用壽命長(zhǎng)，在 180 ℃~600 ℃的溫度區(qū)間，都能保持良好脫硝凈化率。同時(shí)在煙道的優(yōu)化、系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化、噴氨的優(yōu)化以及氨氮混合裝置的優(yōu)化等，SCR 脫硝關(guān)鍵技術(shù)等方面減小了系統(tǒng)阻力，提高了脫硝效率，同時(shí)延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命，降低了氨氣的逃逸率，實(shí)現(xiàn)了氮氧化合物 NOX<10mg/Nm3（ 凈化率高，最高可達(dá)到 98%以上）的超低排放指標(biāo)，取得了深度脫硝的效果。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的熱電行業(yè) SCR 催化劑的普及率已接近飽和，面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力， 在熱電行業(yè)減排能力有限的情況下，在非電行業(yè)的鋼鐵、玻璃、焦化、水泥等行業(yè)的NOX的處理就成為了重點(diǎn)。在2006年以前，國(guó)內(nèi)的催化劑需求供應(yīng)基本是依賴國(guó)外進(jìn)口，但隨著脫硝產(chǎn)業(yè)的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)的一些公司也建立了相應(yīng)的催化劑生產(chǎn)基地，來(lái)滿足不斷增長(zhǎng)的需求。 工業(yè)廢氣的排放已成為重要的環(huán)境污染源，為了治理工業(yè)尾氣的超標(biāo)排放，國(guó)家也相應(yīng)的出臺(tái)了 一系列的“超低排放”，“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”等規(guī)劃相繼實(shí)行，對(duì)工業(yè)廢氣的排放有了更加嚴(yán)格的要求。傳統(tǒng)的SCR脫硝催化劑的工作溫度較高，無(wú)適宜熱源進(jìn)行運(yùn)行，就要進(jìn)行單獨(dú)加熱，導(dǎo)致了運(yùn)行成本的增加等弊端，不能直接采用，這就需要對(duì)催化劑進(jìn)行必要的針對(duì)性改良，以提高其在低溫下的煙氣脫硝領(lǐng)域的適應(yīng)性能。為此，這些研發(fā)主要集中在釩基 （V）、錳基（Mn）等其他金屬（如 Fe、Ce）等方面的探索之中，并取得了一定進(jìn)展。傳統(tǒng)的釩鈦催化劑在一定的程度上起到了拓展催化劑在低溫下的應(yīng)用 性能的作用。 隨著稀土催化劑在工業(yè)尾氣脫硝中的研發(fā)和推廣使用，將從根本上杜絕了釩基催化劑因廢棄后 產(chǎn)生的危險(xiǎn)廢物的隱患，減少了廢棄的釩基催化劑給我國(guó)環(huán)境帶來(lái)的二次污染。稀土催化劑可在火電廠和窯爐等工業(yè)尾氣脫硝、機(jī)動(dòng)車尾凈化、石油裂化裂解有機(jī)廢氣處理等領(lǐng)域替代釩基脫硝催化劑。在國(guó)家層面原政策的變化進(jìn)一步清晰地表明稀土催化劑替代釩基催化劑的形勢(shì)是大勢(shì)所趨，未來(lái)的催化劑脫硝市場(chǎng)將逐漸成為以稀土為主的市場(chǎng)格局，從而稀土催化劑將在脫硝領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，以及成為工業(yè)煙氣脫硝領(lǐng)域中的一場(chǎng)重要的“綠道革命”。 稀土催化劑材料因?yàn)樗哂歇?dú)特的催化氧化的性能 ，能在工業(yè)煙氣中高濃度環(huán)境下，對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化構(gòu)和光譜特性 。另外稀土催化劑具有較好的能級(jí)結(jié) ，可在與納米TiO2混合時(shí)具有提高光催化效率的作用，可在室溫下進(jìn)行催化消除 CO、O3 等有害氣體。為了實(shí)現(xiàn)稀土基SCR催化劑的真正自主研發(fā)，并有效的打破國(guó)外催化劑企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)壟斷，北方稀土目前已將國(guó)V及國(guó)VI型的稀土基SCR催化劑從粉體制備、漿液制備與涂覆、專用涂覆 設(shè)備設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行研發(fā)，并取得了很大的進(jìn)展。 稀土基催化劑是新興產(chǎn)業(yè)和新質(zhì)生產(chǎn)力的具 體體現(xiàn)，從本質(zhì)上改造了傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)不可或缺少的關(guān)鍵因素，它在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中收獲得新的動(dòng)力和巨大的發(fā)展空間。稀土基脫硝催化劑是工業(yè)煙氣 脫硝催化劑市場(chǎng)中不可多得的精品。稀土基催化劑是采用鈰（Ce）為基材的 SCR 脫硝催化劑，其具有成本低、制備方法簡(jiǎn)單，是在一種低溫 CeO2與 TiO2復(fù)合的脫硝催化劑，其催化劑的活性組分為二氧化鈰，載體為二氧化鈦，助劑為過(guò)渡性金屬及稀土金屬氧化物。其催化劑的結(jié)構(gòu)式為:CeO2-MOX/TiO2，CeO2/ MOX-TiO2或/CeMTiOy，其中M為Al、Si、Y、Zr、Nb、Mo、 Sn、Sb、La、Pr、Nd、Sm 及 w 中的一種或幾種，X 的取值范圍為 1~3.y 的取值范圍為 2~5。CeO2-MOX/TiO2或 CeO2/MOX-TiO2催化劑中各組分的質(zhì)量百分含量為: CeO2 1%~20%，MOx1%~25%，余量為 TiO2。 稀土元素在光催化效應(yīng)的作用也很大，稀土脫硝催化劑是以鑭、鈰、釔等稀土元素的氧化物為活性成分，以鈦基陶瓷為第一載體，鈦鋯復(fù)合金屬氧化物為第二載體，治理 SO2、NOX 等工業(yè)煙氣污染氣體。稀土催化劑脫硝的主要成分較復(fù)雜，其包含 Fe2O3、MnOx、MgO、MnO3、MgO、CuO、CrOx、NiO 等金 屬氧化物，通常以 TiO2、Al2O3、ZrO2、SiO2、以及活性 炭為載體與 SCR 系統(tǒng)中的液氮或尿素等還原劑發(fā)生還原反應(yīng)。目前在工程中應(yīng)用最多的SCR催化劑的成分為TiO2、V2O3、WO2、MnO2 等氧化物所組成。由于稀土脫硝催化劑具有無(wú)毒、高效、適應(yīng)性強(qiáng)、耐水防濕、使用壽命長(zhǎng)，而且可多次再生利用， 同時(shí)能夠避免危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生，無(wú)二次污染，可完全替代釩鈦系列的催化劑，其脫硝催化劑是 SCR 系統(tǒng)中的核心部分，它就決定了SCR系統(tǒng)的脫硝效率和經(jīng)濟(jì)性，其費(fèi)用也占據(jù)了氣體脫硝工程建設(shè)成本 22%以上，運(yùn)行成本的33%左右，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也促進(jìn)了稀土催化劑的跨躍式發(fā)展。 煙氣的脫硝方法，包括工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的煙氣的脫硝，是目前國(guó)際上常采用的降低 NOX化物的 主要方法，在常用的方法中選擇性催化還原脫硝法（SCR）脫硝率可達(dá)到90%以上，可達(dá)到較好的脫硝效果。在工業(yè)燃煤過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生許多的污染環(huán)境的有害物質(zhì)，工農(nóng)業(yè)燃燒物中產(chǎn)生的各種污染物見表4。煙氣中的主要成分是 NOX，這種物質(zhì)在沒(méi)有催化劑存在的條件下，其中的氨氣和氮氧化物也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但只能在相對(duì)較窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，一般在930 ℃左右。當(dāng)通過(guò)選擇合適的催化劑后，就可有效的降低反應(yīng)溫度，從而提升了反應(yīng)效率。SCR 煙氣反應(yīng)過(guò)程分為外擴(kuò)散過(guò)程和內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程，其中外擴(kuò)散反應(yīng)過(guò)程即為氮氧化物和氨氣從氣相主體中擴(kuò)散到催化劑的外表面的過(guò)程。內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程是催化劑的活性中心一般存在于催化劑的內(nèi)表面上，因此，反應(yīng)物需要在內(nèi)表面的活性中心吸附后才能發(fā)生反應(yīng)。這種反應(yīng)物質(zhì)從催化劑外表面向內(nèi)表面進(jìn)行擴(kuò)散的過(guò)程為內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程。除了這兩個(gè)內(nèi)外擴(kuò)散反應(yīng)外，還有一個(gè)吸附過(guò)程，即吸附在活性中心的反應(yīng)物在催化劑活性中心和一定 溫度下發(fā)生還原反應(yīng)，使氨氧化物還原分解后生成氮?dú)夂退?/span> 表4 工農(nóng)業(yè)一產(chǎn)過(guò)程中的煙氣的主要化學(xué)成分 6 結(jié)語(yǔ) “催化”、與“催化劑”這個(gè)概念是 1836 年由瑞典的化學(xué)家貝采里烏斯首次提出來(lái)的，并在瑞典的《物理學(xué)與化學(xué)年鑒》雜志上發(fā)表了一篇論文，就是 在這篇論文中首先提出了在化學(xué)反應(yīng)中使用的“催 化”與“催化劑”的這個(gè)概念。到目前為止，全球各國(guó)都對(duì)大氣的污染治理投入了大量的人力物和財(cái)力進(jìn)行了深入的研發(fā)，1975年日本在電廠建立了世界上第一套 SCR 系統(tǒng)的示范工程，并使 SCR 催化劑 開始了商業(yè)使用。1980年在歐美和日本也廣泛的 應(yīng)用了 SCR 系統(tǒng)，其總數(shù)超過(guò)了300套，催化劑為釩鎢鈦體系的高溫催化劑，其構(gòu)型設(shè)計(jì)為蜂窩式;1990年以后，SCR催化劑應(yīng)用技術(shù)相對(duì)比較成熟，主要針對(duì)治理硫和塵污染的類型設(shè)計(jì)，并在西方國(guó)家的電力行業(yè)得到了普及;2000年SCR催化劑開始了應(yīng)用范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而在電力、水泥、鋼鐵、玻璃 等特殊企業(yè)等發(fā)揮了很大的作用;到 2010年對(duì)低溫 催化劑的研發(fā)成為行業(yè)的重點(diǎn)，國(guó)外廠家對(duì)傳統(tǒng)的 釩鈦催化劑進(jìn)行了改進(jìn)后并在低溫區(qū)間進(jìn)行了應(yīng)用。到目前為止，國(guó)外已偏向于以新型材料、特殊構(gòu)型的SCR催化劑進(jìn)行研究，這將使傳統(tǒng)的催化劑 在一些領(lǐng)域中面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)或被取而代之。 工業(yè)煙氣的脫硝方法，目前在國(guó)內(nèi)外還是常用的降低 NOX最有效的主要方法。在這個(gè)常用方法中選擇性還原脫硝方法SCR的脫硝效果更好，均被廣泛采用，在工業(yè)燃煤過(guò)程中容易產(chǎn)生許多的污染雜物，其中氮氧化物就是燃煤過(guò)程產(chǎn)生的主要污染物之一，且量很大，嚴(yán)重污染環(huán)境。SCR 煙氣催化劑脫硝技術(shù)就是利用還原劑在催化劑的作用下，可選擇性的將煙氣中產(chǎn)生的NOX進(jìn)行反應(yīng)而生成對(duì)環(huán)境無(wú)毒無(wú)害的氮?dú)夂退Ｆ溥€原劑一般為碳?xì)浠衔铮瑧?yīng)用最多的是氨氣。 燃煤煙氣中的NOX的主要成分為 NO，而NO在沒(méi)有催化劑的情況下，NOX和 NH3也可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但這種反應(yīng)只能在相對(duì)較窄的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，一般在930℃左右，選擇合適的催化劑后可有效的降低反應(yīng)溫度，從而提升了反應(yīng)效率。 另外，在催化劑的成型方面，也是有較高的技術(shù)含量。SCR催化劑的類型有蜂窩式、板式和波紋式三種，都是要適用于工業(yè)煙氣量大、含量高及體系組分復(fù)雜等多種因素的整體型催化劑。只有 這樣才能在國(guó)內(nèi)外工業(yè)煙氣凈化市場(chǎng)上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但不同類型的催化劑的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍、成型工藝等方面都存在著具體的影響因素，就導(dǎo)致了SCR催化劑在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上所占用的份額差距出現(xiàn)了很大的懸殊，其中蜂窩式 SCR 催化劑的市場(chǎng)占比超過(guò)了 60%，其次是板式催化劑和波紋式催化劑只占極少部分。 鈦白粉作為半導(dǎo)體材料，具有很強(qiáng)的光催化活性，其可作為光催光劑應(yīng)用到有機(jī)污染物的降解處理中。同時(shí)，鈦白粉中的雜質(zhì)具有摻雜的作用，也可以對(duì)有機(jī)物的降解起到促進(jìn)效果。在這一反應(yīng)過(guò)程中鈦白粉的吸收波范圍得到擴(kuò)大。不僅如此， 同時(shí)鈦白粉還是其他催化劑優(yōu)異載體，可起到對(duì)催 化劑的承載和助催化的作用。因此，鈦白粉將會(huì)在催化領(lǐng)域中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。而且鈦白粉還具有比表面積大，催化活性高，化學(xué)穩(wěn)定性能好，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，作為 SCR 催化劑脫硝使用的載體材料，主要是處理煙氣中的氮氧化物，尤其是處理垃圾焚燒電廠和工業(yè)化工、燃煤、煉油、煉焦、玻璃制造等企業(yè)的煙氣治理，以及汽車、輪船尾氣處理所需脫硝催化劑的制造是密切相關(guān)的。鈦白粉產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)過(guò)900 ℃~1 000 ℃的溫度條件下煅燒而成，在其他一些應(yīng)用領(lǐng)域溫度達(dá) 500 ℃的條 件下煅燒后，其比表面積仍然穩(wěn)定無(wú)異常，且不產(chǎn)生二次污染。使用這種催化劑時(shí)，在脫硝過(guò)程中的100%煙氣條件下，其脫硝率仍可達(dá)到 95%以上，因此對(duì)環(huán)境保護(hù)發(fā)揮著重要的作用。 來(lái)源：《鈦白》雜志
-
關(guān)于2026年“寧波涂料行業(yè)研發(fā)加工生產(chǎn)基地”申報(bào)的通知
-
關(guān)于組織參觀“CHINACOAT上海中國(guó)國(guó)際涂料展”通知
-
關(guān)于號(hào)召全行業(yè)深入學(xué)習(xí)貫徹中共二十屆四中全會(huì)精神的通知
-
關(guān)于開展“情暖重陽(yáng)節(jié)，愛(ài)心展涂采”公益活動(dòng)的通知
-
關(guān)于組織開展聯(lián)絡(luò)員統(tǒng)計(jì)員團(tuán)建活動(dòng)的通知
-
江西三越高分子材料有限公司簡(jiǎn)介
-
【新增成員】廣州集泰化工股份有限公司簡(jiǎn)介
-
【新增成員】上海加祎新材料有限公司簡(jiǎn)介
-
【新增成員】寧波市甬倫新型建材有限公司簡(jiǎn)介
-
【新增成員】寧波中自工業(yè)科技有限公司簡(jiǎn)介
客服