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《能源环境保护》“工业烟气治理及高效资源化利用”专题

来源：能源环境保护

氮氧化物作为主要的大气污染物之一,对人类健康和大气环境造成严重危害。近年来,我国电力行业持续减少烟气中的氮氧化物排放,非电行业和新兴发电行业如垃圾焚烧/生物质燃烧发电等领域的烟气氮氧化物污染控制成为固定源烟气减排的重点。

行业视野: 环境保护
类别; 80个
关键词; 112位
专家; 18篇
论文; 4901IP
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含氮挥发性有机物选择性催化氧化材料研究进展

作者(Author)：赵挺, 安伟奇, 田宗浩, 牛犇, 黎刚刚, 程杰, 郝郑平

摘要：挥发性有机物(VOCs)和氮氧化物(NOx)作为细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物,其减排与控制刻不容缓。含氮挥发性有机物(NVOCs)作为典型的杂原子VOCs,对大气环境和人体健康造成严重危害。在NVOCs的氧化过程中,实现NVOCs和副产物NOx的协同控制至关重要。选择性催化氧化技术是一种高效处理NVOCs的方法,通过该技术能够将废气中的碳氢矿化为CO2和H2O,同时将氮选择性地氧化为N2。在NVOCs选择氧化技术的研究中,开发具有高活性、高选择性和高稳定性的催化剂至关重要。目前,NVOCs选择氧化技术主要使用铂、钯、银等贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。系统分析了贵金属和过渡金属氧化物催化剂在NVOCs选择性氧化中的研究进展,阐述了各种催化剂的优势和局限性,特别是深入分析了各类催化剂上NVOCs选择性氧化的反应机理及其影响因素,旨在为开发高性能的NVOCs选择性氧化催化剂和研究NVOCs选择性氧化反应过程与机理提供参考,进而推动NVOCs高效控制技术的开发,支撑NVOCs的高效净化与控制。

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能源环境保护

2024年第04期

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4
沸石分子筛基VOCs催化燃烧催化剂的研究进展

作者(Author)：姜忠昱, 刘俊辰, 阮宏程, 贾永胜, 邓威, 郭利民

摘要：挥发性有机物(VOCs)是工业生产、交通运输及生物质燃烧产生的主要气体污染物之一,对大气质量、生态环境和人体健康造成潜在危害。随着环境保护意识的提升和大气污染治理的深入开展,研究和开发高效的VOCs治理技术已成为当务之急。作为一种有效的治理手段,VOCs催化燃烧技术因其适用范围广泛和高效净化的特点备受关注。负载型催化剂,尤其是沸石分子筛基催化剂,通过将活性组分分散在载体上,实现对活性组分的高效利用和稳定性提升,具有广阔的工业应用前景。从调控沸石分子筛载体及负载的活性组分两个方面,总结了沸石分子筛基催化剂在VOCs催化燃烧方面的研究进展,并讨论了水汽和多组分VOCs存在对沸石分子筛基催化剂催化燃烧VOCs的影响。最后,针对目前沸石分子筛基催化剂存在的问题,提出了展望。这些研究进展有望为环境治理和空气质量改善提供理论和实践参考,推动沸石分子筛基催化剂在VOCs治理中的应用和发展。

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能源环境保护

2024年第04期

246

2
超低温脱硝催化剂的抗水/硫/硝铵中毒研究进展

作者(Author)：安冬琦, 程倩妮, 宋旺, 赵勇刚, 孙敬方, 汤常金, 董林

摘要：氮氧化物(NOx)的深度减排是我国大气环保领域的一项紧迫任务,以氨为还原剂的选择性催化还原(SCR)是工业烟气NOx治理的主流技术。随着脱硝重心由燃煤电厂向钢铁、水泥等非电行业转移,脱硝催化剂的工作温度也出现低温化发展的转变趋势,特别是经湿法或半干法脱硫处理后,烟温多低于150℃。在此背景下,如何实现脱硝催化剂的长效稳定运行是SCR技术应用面临的一项严峻挑战。温度降低不仅会加剧水、硫中毒失活,还容易产生新的硝铵盐沉积问题。从温度降低带来的脱硝催化剂性能变化出发,在对不同干扰物种(H2O、SO2、NH4NO3)诱导催化剂失活及其特征作简要介绍的基础上,重点从脱硝催化剂结构调变、组合净化工艺选择以及反应气氛调控等角度,对现有抗水/硫/硝铵中毒策略进行归纳总结,并探讨其抗中毒机理。最后,结合实际应用需求,对超低温脱硝催化剂抗中毒研究的未来发展方向进行了展望。

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能源环境保护

2024年第04期

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催化燃烧甲苯反应中催化剂硫中毒过程及机理研究进展

作者(Author)：金泽韬, 宁韩棋, 蒋百顺, 左树锋

摘要：挥发性有机物(VolatileOrganicCompounds,VOCs)排放量大,来源广泛且种类繁多。催化燃烧法作为最高效的治理技术之一,其技术核心“催化剂”备受关注。然而,当VOCs中含有微量或痕量的硫物种时,会使催化剂硫中毒,导致其活性和寿命大幅度降低。因此,如何提高催化剂的耐硫性,研究催化降解VOCs过程中的硫中毒过程及机理,对于开发性能优异的催化剂至关重要。用于VOCs催化降解的催化剂主要以γ-Al2O3、Beta分子筛和柱撑黏土为载体,以过渡金属氧化物及贵金属为反应活性中心。通过原位硫酸铵热分解法引入定量的硫物种,得到了一系列不同硫中毒程度的催化剂。利用甲苯催化燃烧作为探针反应,研究了硫中毒前后催化剂的孔结构、氧化性、酸性等变化。结合活性组分的永久性硫中毒,明确了催化剂结构与催化燃烧VOCs性能之间的构效关系,深入理解了硫中毒过程及机理。总结近年来本课题组在该领域的研究成果,为构筑高性能催化燃烧含硫VOCs催化剂的研发提供启发,为实现复杂反应体系的工业化应用提供理论和技术基础。

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2024年第04期

237

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光催化去除烟气NOx和VOCs的研究进展

作者(Author)：黄江华, 陶亨聪, 陈增良, 周梦娜, 蒋娜, 陈贤雷, 张晓东

摘要：氮氧化物(NOx)与挥发性有机物(VOCs)是形成颗粒物(PM2.5)与臭氧(O3)的重要前体物,对人类健康造成严重危害。光催化氧化技术因其具有条件温和、节能高效、安全无毒等特点而受到越来越多的关注。目前,以TiO2为主的半导体光催化剂表现出独特的物理化学性质和优异的性能,成为当前大气污染控制领域的研究热点之一。综述了最新的光催化氧化技术在单独去除烟气NOx、VOCs以及共同去除NOx和VOCs方面的最新研究进展,重点关注了TiO2光催化剂和其他光催化剂的潜在作用,并解释了增强光催化活性的策略,如贵金属掺杂、非金属掺杂和半导体耦合等。此外,还回顾了光催化降解烟气NOx和VOCs的实验参数、去除效率及其降解机理等。该综述旨在总结分析以TiO2为主的半导体光催化材料开发的“结构-性能-应用”关系,为共同去除烟气NOx和VOCs的研究提供参数支持和优化建议,同时讨论新型催化剂的制备和改性途径,促进未来对光催化氧化共同去除NOx和VOCs的研究。

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能源环境保护

2024年第04期

270

5
不同Cu含量的Cu(X)/SSZ-13分子筛催化剂同时消除炭烟和NOx的性能研究

作者(Author)：周生冉, 陈心宇, 高思宇, 张春雷, 于迪, 王斓懿, 于学华, 赵震

摘要：柴油机由于其较强的动力性与耐久性等优势,已经广泛应用于运输、农业、建筑等重工业领域。然而,柴油机排放的尾气污染物,如炭烟颗粒和氮氧化物(NOx),严重危害人们的健康和生活环境。因此,消除柴油机尾气中的炭烟颗粒和氮氧化物已成为一项重要的研究课题。通过控制原料中CuSO4的添加量,采用一锅法合成了含有不同Cu含量的Cu(X)/SSZ-13分子筛催化剂。通过XRD、N2吸附-脱附、SEM、H2-TPR、NO-TPO、NH3-TPD、Soot-TPR等表征手段,研究了制备的Cu(X)/SSZ-13分子筛催化剂的形貌和物理化学性质,并测试了所合成的催化剂在同时消除炭烟和NOx方面的活性。结果表明,不同Cu含量的Cu(X)/SSZ-13分子筛在同时消除炭烟和NOx方面的活性存在明显差异,Cu含量还会影响Cu(X)/SSZ-13分子筛的形貌、比表面积和氧化还原性能。当Cu含量为1.25时,制备的Cu(1.25)/SSZ-13催化剂表现出最佳的催化性能,其在153~427℃温度范围的NO转化率超过90%,炭烟燃烧的峰值温度(Tm)为504℃。

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能源环境保护

2024年第04期

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碱处理多级孔钛硅分子筛疏水吸附VOCs研究

作者(Author)：张媛媛, 于庆君, 易红宏, 赵顺征, 高凤雨, 武文静, 孟逢时, 唐晓龙

摘要：在一段时间内我国能源结构仍将以燃煤为主,针对燃煤烟气中VOCs的治理,采用具有MFI拓扑结构的钛硅分子筛TS-1进行吸附减排。通过使用不同强度和性质的碱溶液(NaOH、NH4OH、TPAOH)对其进行处理,构建了具有差异化多级孔结构的材料,并调控了分子筛中硅烷醇基团Si—OH(包括外表面孤立硅烷醇基团和内部缺陷位点羟基巢)的相对含量,以提高分子筛疏水吸附VOCs能力。通过XRD、BET、UV-vis、IR、SEM与TEM等手段考察了分子筛骨架结构、内部缺陷和其他性质的变化。研究结果显示,NaOH溶液会严重刻蚀分子筛骨架,导致有序孔道数量减少、缺陷含量增加,从而使吸附能力大幅下降;NH4OH处理可以疏通分子筛孔道,去除无定形硅物种,提高吸附VOCs的性能,但疏水能力略微下降;而TPAOH处理过程中的“溶解-再结晶”效应导致大量有序骨架生成,微孔发达程度显著提高,分子筛内部缺陷得到修复,吸附VOCs的性能与疏水性能都明显提升,VOCs的吸附容量提高了50%,而静态水吸附容量降低了18%。

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能源环境保护

2024年第04期

246

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表面铂改性对二氧化钛纳米管光催化降解甲胺性能的影响

作者(Author)：段泽宇, 周易, 陈心茹, 钟奥, 王海强, 吴忠标

摘要：采用浸渍法、沉淀-煅烧法和光沉积法,分别制备了PtClx、PtOx和Pt0改性的二氧化钛纳米管(TNTs)材料,并将其应用于甲胺的光催化降解。研究结果表明,0.5%PtClx/TNTs催化剂的甲胺光催化降解性能最佳,光催化效率可达95%,连续运行6h后仍保持92%以上的降解率。通过进行XRD、TEM、BET、XPS、UV-VisDRS、PL和ESR表征,探究了不同化学态Pt对TNTs在光催化降解甲胺反应中性能的影响。当Pt以PtOx和Pt0的形式负载在TNTs上时,虽然样品的光吸收和载流子分离性能得到了增强,但对甲胺在催化剂表面的吸附过程产生了不利影响,从而阻碍了甲胺的光催化氧化过程。只有当Pt以PtClx的形式负载在TNTs上时,才能构建新的Pt(III)-Pt(IV)电子转移通道,从而显著提高甲胺的光催化降解性能。

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2024年第04期

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