V2O5/WO3-TiO2 催化剂对NO 转化率和N2O 生成量的影响

王森浩，孙翰林，梁全明

（1. 北京市劳动保护科学研究所，北京100054；2. 北京市勘察设计研究院有限公司，北京100089）

选择性催化还原法（SCR）因其技术成熟，脱硝效率高已被广泛应用[1]。目前商用最广泛的SCR 催化剂是以TiO2为载体，V2O5为活性组分的钒钛催化剂。助剂WO3可以提高催化剂的稳定性和表面酸性。本文尝试从载体选择、钒负载量、钨负载量这三个因素对传统钒钛催化剂进行改进，并对改性后催化剂的NO 转化率和N2O 生成量进行评价。

1 实验部分

1.1 试剂

详见表1。

表1 试剂一览表

1.2 催化剂制备

将烧杯放入60℃恒温水浴中，量取50mL 去离子水倒入烧杯，先加入定量二水合草酸，通过搅拌充分溶解后加入定量偏钒酸铵直到反应完全(溶液由红色逐渐变成浅绿色)，之后加入钨酸铵和磷酸铵，待全部溶解后（溶液呈黑色），加入钛白粉，超声2h 后放入干燥箱，于110℃烘干2h，后取出放入马弗炉，250℃焙烧2h，500℃焙烧2h，冷却，研磨，过筛保留20～40 目。

制备来自不同生产厂家二氧化钛的催化剂记为：GY、AY、HY、TY。制备的V2O5质量分数为0.5%、1%、1.5%、2%、3%及WO3质量分数为6%的催化剂样品，记为xV2O5/6WO3-TiO2；制备的V2O5质量分数为1.5%及WO3 质量分数为6%、10%、15%的催化剂样品，记为1.5V2O5/xWO3-TiO2。

1.3 催化剂活性评价

催化剂的NO 活性评价在固定床石英管微型反应器(Ф=13mm) 中进行，评价装置见图1。

图1 催化剂性能评价装置

实验在反应温度140℃～420℃、空速30000h-1进行，实验用高压钢瓶气通过混气罐混合来模拟实际烟气，模拟烟气组成：

φ(NO)=φ(NH3)=7×10-4，φ(O2)=5%，Ar 为平衡气。

采用质谱仪对反应前后NO，N2O 分压进行测定，计算NO 的转化率。

2 结果与讨论

2.1 不同TiO2 载体对NO 转化率的影响

考察不同厂家生产的TiO2制备的催化剂在反应温度为140～400℃时NO 转化率，结果见图2。

图2 不同厂家TiO2 制备的V2O5/ TiO2 催化剂NO转化率

由图2 可知，HY 生产的TiO2在低温区没有任何效率，在300℃以上这三种几乎没有差别。随着之后温度升高可以发现，在三种有效率的催化剂中TY 制备的催化剂N2O 分压最小，也就是说N2O 产生最少。综合NO 转化率和N2O 分压，TY 生产的TiO2性能最优异。

2.2 不同钒负载量对NO 转化率的影响

在140～260℃温度区间，不同钒含量催化剂的NO 转化率随温度上升由高到低依次为：3V6W＞2V6W＞1.5V6W＞1V6W＞0.5V6W，说明在低温范围内钒含量越高，NO 转化率越好。在280～360℃温度区间这几种催化剂的NO 转化率均大于90%，几乎没有差别。不同钒含量的催化剂在140～240℃时N2O 生成量基本一致，之后随着温度的上升N2O 生成加快，在240℃以上N2O 含量随温度增加上升，同时NH3随着温度上升逐渐下降，说明高温区NH3消耗加剧。

2.3 不同钼负载量对NO 转化率影响

在140～240℃温度区间，NO 转化率随温度上升明显，并且NO 转化率由大到小为：1.5V15W＞1.5V10W＞1.5V6W。在260℃-360℃温度区间，三种催化剂的NO 转化率上升缓慢，并且非常接近。360℃以上NO 转化率开始下降。在140～280℃区间，N2O 含量基本不变。在280℃以上，3种催化剂产生的N2O 基本一致。

3 结论

1）载体的选择对低温区NO 转化率有较大影响，对高温区影响不大；2）随着V2O5含量上升，催化剂NO 转化率在低温区有较大提升，中高温区区别不大；在高温区脱硝率有下降是由于NH3与O2反应生成N2O，N2选择性下降；N2O 并没有随着钒含量提升而增多；3）随着WO3含量上升，催化剂NO 转化率在低温区有较大提升，但伴随着WO3含量增加，N2O 生成也增多，不利于脱硝。