铬（Cr）掺杂对磁赤铁矿（γ-Fe2O3）NH3-SCR反应性能的影响(2)
人类活动排放的NOx绝大多数并不是燃料中的氮元素燃烧氧化生成（燃料型NOx）。而是燃烧过程中，空气中的氮气在高温环境下与氧气反应生成(热力型NOx)[5]-[7]，对应的反应方程式为：
1.2 NOx的排放控制
NOx的控制排放技术可以分为两大类：一是源头控制，减少燃烧过程中NOx的生成；二是尾部控制，对燃烧生成的NOx进行脱硝处理。
目前主要的源头控制技术是低NOx燃烧技术。包括低氧燃烧技术，烟气循环燃烧技术，分段燃烧技术及再燃技术等，这些技术可运用于现有的燃烧装置，对燃烧系统的改动要求不大，初期投资小，简单易行，运行费用低，但NOx的去除效率较低。随着环境保护意识的不断增强，NOx的排放标准日趋严格，传统的低NOx燃烧技术已经无法达到规定的标准，因此目前电站锅炉和大型工业锅炉采用先进的低NOx燃烧器来控制NOx的生成[1]。
尾部控制技术主要分为还原法，吸收法和吸附法三类。由于工业排放的烟气体积大、浓度低、处理量大等特点，吸收和吸附法存在投资大，成本高，药剂投加量大，再生利用困难等缺点[1]。因此，还原法是尾部控制技术的主要方法。还原法可以分为选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）两种。SNCR的反应温度较高（大于800oC），在没有催化剂的条件下能够还原NOx，但效率较低[8]。与SNCR相比，SCR反应具有脱氮效率高、选择性好、操作稳定等优点。随着反应技术的革新和进步，催化剂使用寿命显著增加，基本设备投资和操作费用也在不断下降。因此，SCR反应具有非常广阔的应用前景[9]。
1.3 SCR技术
选择性催化还原（SCR）通常是以氨作为还原剂，选择性地将尾气中的NOx还原生成N2和H2O。该技术去除NOx的效率较高，成本低[10]。早在20世纪70年代，日本就率先运用并发展SCR技术，时至今日，SCR技术已经在全世界得到了普遍的应用。
催化剂是SCR技术的核心，对反应的进行起着至关重要的作用。SCR催化剂主要分为贵金属，分子筛和金属氧化物三种类型。
贵金属催化剂是首先运用于SCR反应的一类催化剂，具有较高的低温NOx还原活性和C-O（直接氧化NH3，生成N2或NOx）氧化活性，但选择性差且成本高，不适合工业生产使用[11-14]。分子筛具有良好的热稳定性，反应温度窗口较宽，是现在研究的热点，但起步较晚，工业应用不多。目前，工业上运用最为广泛的催化剂是钒基催化剂，它是以锐钛矿型TiO2为载体，WO3或MoO3为助剂，V2O5为活性组分。该催化剂具有活性好、脱硝率高和抗硫性好的优点，但是，V在高温条件下易挥发，会对环境产生危害。同时V也促进了SO2向SO3的转化。NH3与SO3能够生成(NH4)2SO4等固体颗粒，对反应器造成磨损和阻塞[15-18]。
1.4 催化剂制备方法
催化剂的制备方法可分为生物、物理和化学三类。
生物合成方法由于其无毒、绿色、环保等优点，近年来受到了愈来愈多的专注和研究。通过精确控制各反应条件和参数，由植物、细菌、真菌等不同的生物体可以合成不同组分、不同结构的材料。物理和化学的制备方法分别如表1.1和表1.2所示[19]。
表1.1 物理制备方法
序号 名称 机理 优势
1 高能机械球磨法 利用机械能引发化学反应或促进材料结构、组织及性能的变化 提供催化剂的活性，改善材料的物理和化学性能，节能高效
2 超声沉淀法 超声波的空化效应的产生为细小颗粒的形成提供条件 有效阻碍颗粒的团聚，改善颗粒分布情况，提高催化剂生物分散性