NOx浓度对MnOx-CeO2催化剂NH3-SCR反应选择性的影响(2)
目前，全球大约40%的N2O排放来源于人类活动，如农业，化石燃料燃烧，废水管理，以及工业生产过程[3]。虽然N2O在大气中含量很低，但由于其能够吸收多个波长的长波红外辐射，使等摩尔浓度的N2O增温潜势是CO2的200倍，并使之成为第二大温室气体。N2O在对流层中很稳定，其分子在化学分解之前能够在大气中停留120年，因此容易向上迁移扩散至平流层，参与NO与O3的反应，从而破坏臭氧层[4]。
1.2 NOx选择性催化还原技术
氮氧化物（NOx）是现今大气污染的主要污染成分。天然排放的NOx，主要来自土壤和海洋中有机物分解，属于自然界的氮循环过程。自工业革命起，由于人类工业活动大量排放NOx，使大气中NOx增长了3-6倍。人为排放的NOx，主要来自于化石燃料燃烧过程，如汽车内燃机（移动源）和工业窑炉的燃烧过程（固定源）。NOx对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，且会与碳氢化合物反应形成光化学烟雾对人类健康构成巨大威胁，又能扩散迁移至大气平流层中消耗O3造成臭氧层空洞 [5]。
近年来，我国NOx排放量和大气NOx浓度快速增加，由大气中NOx超标导致的一系列城市以及区域环境问题已引起了国内和国际社会的广泛关注。目前，控制固定源和移动源排放NOx ，主要采取选择性催化还原NOx的方法（SCR）。SCR技术脱硝效率高且成本较低，在世界范围内已经有了广泛应用。SCR技术核心是催化剂，其催化活性直接决定SCR系统的整体脱硝效果。
目前应用最为广泛的SCR催化剂是掺杂WO3和MoO3的V2O5/TiO2（锐钛矿）基催化剂。这类钒基催化剂（V2O5-WO3(MoO3)/TiO2）具有很好的活性和抗硫性[6]，被广泛运用于燃煤电厂中，但其也存在运用局限。
V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂只有在很窄的温度窗口下工作才显现较强的活性。但在实际运用中，要使SCR脱硝单元保持300℃~400℃，就需要将SCR脱硝单元放在脱硫和静电除尘装置之前（图1.1(a)）。这种处理流程的缺点在于：
（1）催化剂单元放在除尘装置之前，进入SCR催化单元的烟气粉尘含量高，粉尘会对催化剂有较大的冲刷和磨损。
（2）烟气中的颗粒物在催化剂表面堆积，造成催化剂孔隙堵塞，阻碍NOx，O2、NH3到达催化剂表面，影响催化效果。
（3）催化剂在450℃下长时间工作，会使催化剂表面活性位烧结，使催化剂颗粒变大，比表面积减小，从而降低催化剂的脱硝活性。
（4）烟气中存在亚微米气溶胶颗粒的碱金属（K、Na）和气态的As2O5，其与催化剂反应，会使催化剂中毒，阻碍NOx的选择性催化还原[7]。
除此之外，国内现有的大部分老旧电厂在施工建设时都没有为SCR脱硝单元预留空间，若将SCR反应单元插入到现有脱硫和静电除尘装置之前，会加大工厂尾气处理设备的改造难度和建造成本，使脱硝成本大大增加。因此，考虑到粉尘对催化剂的影响、现有尾气处理流程的改造难度、电厂场地空间限制[8]等因素，设计能运用在工厂脱硫和静电除尘装置之后的SCR催化单元是很有价值的。为了实现将SCR脱硝单元放在电除尘和脱硫装置后，开发在低温下工作的SCR催化剂成为了研究热点。
图1.1 电厂尾气处理流程示意图
1.3 低温NH3-SCR催化剂
低温NH3-SCR烟气脱硝技术是指在较低温度下(<300℃)， NH3在催化剂作用下有选择的与NOx发生氧化还原反应，从而去除燃煤烟气中NOx的一种技术。其可以在140℃~160℃的温度窗口下高效脱硝，可以直接地应用于电除尘和脱硫反应器之后(图1.1)，这将明显改善SCR反应的经济性。
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