过渡金属改性SAPO-34小孔分子筛在NH3-SCR脱硝中的应用(3)
在干法脱硝可分为：非选择性催化还原法(NSCR)[7]、选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)、液体吸收法、吸附法和生物法等，这些都是按照其原理不同分的[8]。
利用水、酸、碱或盐等水溶液来吸收氮氧化物的方法一般称为湿法脱硝。湿法脱硝系统比较少用于燃煤锅炉，因其系统装置复杂，用水量较大同时也会带来水的污染。苛性碱液、氨水、石灰水、氢氧化镁和碱性高锰酸钾溶液等是湿法脱硝中经常使用脱硝吸收液[9]。
1.2.2 SCR技术
SCR是由美国Eegelhard公司开发的，但是由日本率先在20世纪70年代将该方法成功的应用在工业上[10]。SCR烟气脱硝装置是采用选择性催化还原烟气脱硝的工艺，在特定的温度范围内和一定催化剂作用下，通入NH3与NOX接触反应，使NOX被还原为N2和H2O，从而消除烟气中的NOX[11]。
SCR脱硝的机理是利用还原剂，通常是NH3和尿素，在催化剂作用下，与NOX反应生成N2和H2O[11]。其反应方程式如下：
4NH3+2NO+2O2—→3N2+6H2O （1.1）
4NH3+4NO+O2—→4N2+6H2O （1.2）
8NH3+6NO—→7N2+12H2O （1.3）
4NH3+6NO—→5N2+6H2O （1.4）
SCR脱硝反应的机理一般认为是NO先被氧化为NO2，然后再被还原为N2，因此NO的氧化在SCR中是十分重要的[12]。在火电厂中的脱硝脱硫装置，SCR技术的使用非常常见。SCR技术具有较高的脱硝效率、催化剂可以不含贵金属、催化剂寿命较长等优点，因此在工业应用中被接受，是比较好的NOx控制技术[13]。
催化剂是烟气脱硝的核心，其质量决定了烟气脱硝效率的高低和活性窗口的宽窄，因此在SCR脱硝技术中，催化剂非常重要，投资中的绝大部分的费用都用在催化剂的老化问题上。现在国内生产催化剂所要用到的钛白粉制备技术国内公司并未掌握只是被国外几个公司占有，因此，研发具有自己特色的SCR脱硝催化剂对我国烟气脱硝发展有十分重大影响。
我国SCR脱硝催化剂重点的加强方面是：①我们要加强理论上的研究，做成具有自己特色的SCR脱硝催化剂，并且对SCR脱硝进行技术提高，让其随着我国标准的提高而发展；②我们要尽可能的延长催化剂使用寿命，现在催化剂的使用寿命一般在3～5年间，这样使其生产成本和保护成本较高，因此延长催化剂使用寿命对降低投资成本具有重大意义；③我们要加快复合金属氧化物催化剂在工业上的应用，复合金属氧化物催化剂的优越性明显，所以必须加快其工业化发展，从而可以使SCR催化剂进一步发展；④我们要加强对非钒基催化剂的研究，因为钒类催化剂因其自身有毒的问题可能使其应用在将来会受到法律法规的限制，因此非钒基催化剂将成为新的研究热点问题；⑤我们要增加烟气脱硝示范工程建设，加强全球化，在引入和消化海外的烟气脱硝技术基础上，尽快让烟气脱硝技术国产化成为现实，减少烟气脱硝的投资、生产和运行的费用[14]。
从文献上可以看出以钒为基础NH3-SCR催化剂虽然已经在工业上使用多年时间，但仍然存在着一些无法消除的缺点，比如操作温度较高，不便用于燃煤电厂等固定源脱硫除尘随后的低温烟气NOx净化过程; 而且可操作温度窗口较窄，高温段N2O大量生成造成生成N2的选择性下降，高钒负载量和高温时SO2较易氧化成SO3 [15]，且载体在较高温度段内晶型容易发生改变，从而丧失SCR活性，并且活性组分V2O5具有毒性，危害生态环境和人体健康等，以上看来特别不适合用于柴油机等移动源的NOx催化消除过程[16]。铁基分子筛催化剂和铁基氧化物催化剂在中低温段具有较高的SCR活性N2的选择性，但低温活性较差，所以往往是需要快速SCR反应条件相配合以提高在低温NOX的去除率。Mn基分子筛催化剂和Mn氧化物催化剂低温SCR性能优越，但是仍纯在N2选择性不高以及抗H2O/SO2中毒性不高等问题[17]。铜基分子筛催化材料具有良好的低温活性，被广泛用于NOX直接分解、HC-SCR、NH3-SCR、N2O直接的分解、N2O的还原等领域，但是，作为该领域已经开始应用的一类新型催化材料，目前的主要研究报道大多围绕其反应活性中心和良好的水热稳定性，其催化NH3-SCR的反应机理尚未形成统一定论，对材料改性、表面酸性以及抗中毒性能等方面的研究也十分有限[18]。本课题实验所研究的问题正是关于Cu、V、Fe、V、Co和Mn作为催化剂对消除NOX的优点缺点的比较。