过渡金属氧化物在ZSM-5中分布形态研究(2)
1.1处理NOX尾气的方法
为消除各种污染源排放的NOX，工程技术人员和科研工作者进行了许多研究，开发出多种deNOX催化剂，用以处理工业NOX尾气[4]。
主要采取以下几种方法：吸收法、吸附法、微生物法、电子辐射法、催化法等。
(1) 吸收法[5-7]
吸收法是工业企业采用较多的方法，其中比较常见的吸收法有水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、液相还原吸收法和络合吸收法。其中，以尿素为还原剂的液相还原吸收法的去除率可达90%，而其它方法的去除率都在40%-80%之间。但如果几种方法联合使用，则可提高去除效果。
(2) 吸附法[8]
吸附法是一种已经成熟的工业分离技术，此法脱除NOX的基本原理是：利用大比表面吸附剂对NOX进行吸附，通过周期性的改变操作温度或者压力进行NOX的吸附和解吸，使NOX从废气中分离出来，从而达到净化和富集的目的。常用的吸附剂有硅胶、分子筛、活性炭、天然沸石及泥煤等。吸附法具有成本低、不产生二次污染等优点，但是目前所用吸附剂的吸附量小，当NOX含量高时，吸附剂用量多，设备庞大，应用并不广泛。
(3) 微生物法[9,10]
这种方法的基本原理是使用合适的脱氮菌在外加碳源情况下，利用NOX作为氮源，将NOX转化为无害的N2，而脱氮菌本身获得繁殖。常用的有生物洗涤、生物过滤和生物滴滤等形式。
(4) 电子辐射法
此法又称为等离子体活化法，是通过电子束照射或高压放电将烟气中NOX电离，达到脱除NOX的目的。该法包括电子束法(EBDC)和脉冲电晕法(PPCP)。一般用来同时脱除NOX和SO2或与催化相结合使用。此法装置占地小，设备费低，操作方便，无二次污染，但能耗高，抑制了该技术的工业应用。
(5) 催化法[11-15]
此法与以上方法相比具有快速、高效等优点，因此被广泛用于电厂燃煤烟气和汽车尾气处理。催化法可分为选择性催化还原(SCR)、非选择性催化还原(SNCR)和直接催化分解三种方法。SNCR技术是在炉膛1000℃左右的区域喷入NH3、尿素或铵盐还原剂将NOX还原成N2, NOX脱除效率可达80%，但反应中会有少量的温室气体N2O产生。而SCR通过NH3、H2S、CO和烃类物质等还原剂在V2O5/TiO2等催化剂上与NOX反应生成无害的N2和H2O，NOX的脱除率可达90%，但运行费用较高。目前已工业化的是以NH3为还原剂，V2O5/TiO2为催化剂的SCR法来消除固定源废气中的NOX和使用Pt-Pd-Rh三元催化剂来净化汽车尾气。由于SCR 法存在还原剂NH3的量不易控制、添加NH3不经济以及易造成二次污染等缺点,而三元催化剂中Rh的资源有限、价格偏高。因此，许多国家正致力于研究新的脱氮方法，而直接催化分解法脱氮由于具有不需要还原剂、工艺简单及不产生二次污染等优点，引起了国内外学者的关注。
1.2 分子筛催化剂Fe-ZSM-5的提出
目前，选择性催化还原NO的催化剂可归纳为三类：贵金属催化剂；过渡金属氧化物催化剂；分子筛类催化剂。它们的活性差别很大，热稳定性及耐氧性也互不相同。
(1) 贵金属催化剂
贵金属催化剂是最早研究开发的一类NO处理催化剂，纯的贵金属本身就具有较好的NO分解活性，常用的贵金属催化剂是将贵金属Pt,、Pd、Rh和lr等负载在TiO2、A12O3和SiO2等载体上制得，其中以Al2O3效果最好。研究过的催化剂主要有Pt、Pt-Rh、Pt-Ni/Al2O3、Pt/Al2O3、Pd-Au及Ag/Al2O3等，其中最活泼的催化剂是Pt/γ- Al2O3、Pd/γ- Al2O3和Rh/γ- Al2O3。P t/γ- Al2O3在600℃时，对NO分解的转化率为80%。但是，此类催化剂失活很快，反应4h后其活性即降为15%。与Pt/γ- Al2O3相比，Pd/γ- Al2O3的活性稍低，但其稳定性好，在900℃、37.5mL•(min•g)-1的条件下，0.5%Pd/γ- Al2O3催化剂对NO分解转化率为62%，9%Pd/γ- Al2O3为70%，且可稳定16h以上。据报道将Rh负载在碳钠米管(CNT)上，发现Rh/CNTs催化剂的活性要高于Rh/γ- Al2O3。
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