《能源环境保护》“工业烟气治理及高效资源化利用”专题

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《能源环境保护》“工业烟气治理及高效资源化利用”专题

来源：能源环境保护

氮氧化物作为主要的大气污染物之一,对人类健康和大气环境造成严重危害。近年来,我国电力行业持续减少烟气中的氮氧化物排放,非电行业和新兴发电行业如垃圾焚烧/生物质燃烧发电等领域的烟气氮氧化物污染控制成为固定源烟气减排的重点。

行业视野: 环境保护
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关键词; 112位
专家; 18篇
论文; 1258IP
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复杂工况烟气氮氧化物催化净化

作者(Author)：王芃芦, 张雨欣, 叶贞丽, 张登松

摘要：氮氧化物作为主要的大气污染物之一,对人类健康和大气环境造成严重危害。近年来,我国电力行业持续减少烟气中的氮氧化物排放,非电行业和新兴发电行业如垃圾焚烧/生物质燃烧发电等领域的烟气氮氧化物污染控制成为固定源烟气减排的重点。目前,氨法选择性催化还原是应用最广泛且最有效的烟气氮氧化物净化技术。然而,非电行业和新兴发电行业烟气氮氧化物净化工况条件十分复杂,烟气中通常存在大量酸性气体(SO2、HCl)、碱/碱土金属(Na、K、Ca)、重金属(Pb、Cd、As)和磷化合物等毒物,极易导致催化剂中毒失活。为了解决在复杂工况烟气中氮氧化物净化催化剂失活的问题,研究人员对催化剂的抑制中毒作用进行了广泛且系统的研究,包括提高催化剂对SO2的耐受性、改善对碱金属和碱土金属的抗性,以及提升复杂工况烟气条件下的复合中毒抗性。综述了复杂工况烟气氮氧化物催化净化技术的研究进展,总结了催化剂抑制SO2中毒、抑制碱/碱土金属中毒以及抑制复合中毒的有效策略,为开发高效、稳定且抑制中毒的烟气氮氧化物净化催化剂提供了参考和思路,同时也为推进氮氧化物净化催化剂在非电行业和新兴发电行业的复杂工况烟气净化中的实际应用提供了理论指导。

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能源环境保护

2024年第04期

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抗SO2中毒CO氧化催化剂的研究进展

作者(Author)：谭伟, 穆屹波, 张弼凤, 蔡彦迪, 纪小雨, 杨家伟, 蒋楠, 郭凯, 刘安鼐, 董林

摘要：一氧化碳(CO)是一种广泛存在于工业烟气和机动车尾气中的大气污染物,其过量排放会严重影响人体健康。目前,催化氧化技术广泛应用于CO的排放控制,但工业烟气和机动车尾气中普遍存在的二氧化硫(SO2)等有毒组分通常会对CO氧化催化剂造成不可逆的毒害,导致催化剂严重失活。因此,如何提升CO氧化催化剂抗SO2中毒性能已经成为环境催化领域的热点问题。目前,研究人员在设计高抗SO2中毒的催化剂方面取得了丰富的研究成果。通过总结当前主流的CO氧化催化剂的SO2中毒机制,概括了催化剂表面硫物种数量和存在状态的检测分析方法,评述了提升不同种类CO氧化催化剂抗SO2中毒性能的主要策略,深入揭示了SO2在催化剂表面的吸附、转化过程,并揭示了SO2与催化剂表面活性中心的相互作用机制,同时指出了抗SO2中毒CO氧化催化剂的发展瓶颈,以期为设计合成具有优越抗SO2性能的CO氧化催化剂提供重要参考。

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能源环境保护

2024年第04期

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VOCs和NOx协同消除催化剂的研究进展

作者(Author)：王卓, 楚培齐, 隗陆, 刘雨溪, 戴洪兴, 邓积光

摘要：挥发性有机化合物(VOCs)和氮氧化物(NOx)是细颗粒物(PM2.5)和臭氧的重要前驱体,对环境和人类健康造成严重威胁。采用催化技术协同消除VOCs和NOx被认为是一项极具应用潜力的多污染物治理策略,有望实现PM2.5和臭氧的协同减排。近年来,研究人员对协同催化的催化剂进行了多方面的探索,对协同催化的反应机理也进行了深入研究。综述了目前有关VOCs和NOx协同消除催化剂的研究进展,从钒基催化剂、锰基催化剂和分子筛催化剂的角度,详细论述了不同类型催化剂在协同催化VOCs和NOx方面的最新研究成果。讨论了催化剂的结构和理化性质对催化性能及反应途径的影响。分析了协同催化的反应机理以及各组分对催化反应的影响,深入探讨了VOCs和NOx协同催化在实际应用中可能存在的问题和不足,对未来多污染协同催化剂的开发提供了建议。

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能源环境保护

2024年第04期

74

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贵金属催化剂硫中毒机制及抗性提升研究进展

作者(Author)：项力, 王胜迪, 翁小乐

摘要：实际工业废气中常含有SO2杂质,在污染物催化净化过程中,SO2与反应物竞争吸附于催化剂活性位点,特别是易与贵金属发生化学作用生成硫酸盐,从而削弱贵金属的电子传递能力,造成不可逆的硫中毒现象。因此,如何高效再生硫中毒催化剂或者基于原子水平设计耐硫催化剂成为环境催化领域亟待解决的关键问题。首先分析了SO2在贵金属催化剂上的吸附、迁移和转化过程。其次,探讨了硫中毒催化剂的再生方法,并阐明了再生机制。随后,总结了耐硫贵金属催化剂的设计策略,包括活性相调控、载体改性和包裹结构构建等,并提出构筑抗硫催化剂的关键是强化金属-金属/载体相互作用。最后,展望了耐硫贵金属催化剂未来的研究方向,以期为工业耐硫催化剂的优化设计提供指导。

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能源环境保护

2024年第04期

68

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Pt基催化剂用于丙烷脱氢反应的研究进展

作者(Author)：刘起源, 何炽

摘要：丙烯是一种重要的化工原料,被广泛用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷等化工产品,也是塑料、橡胶、纤维三大合成材料的基本原料。由于对丙烯的需求量不断增长以及页岩气的广泛开采,丙烷脱氢(PDH)作为一种直接生产丙烯的工业技术备受关注。然而,商业上使用的铂(Pt)基催化剂活性组分容易烧结和团聚,导致积碳问题,很容易失去催化活性。因此,开发具有高活性和高稳定性的PDH催化剂具有重要意义。近年来,负载型Pt基催化剂在PDH反应中得到了广泛研究。从金属助剂优化和载体效应两个角度,综述了当前Pt基PDH催化剂的研究进展,特别是助剂和载体如何使Pt中心形成高度分散和稳定的活性位点,并系统总结了提高Pt基催化剂稳定性的策略。此外,还展望了Pt基催化剂在PDH反应中的发展方向。

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能源环境保护

2024年第04期

86

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光催化CO2还原成C2+产物催化剂及其反应机理研究进展

作者(Author)：刘昶, 李炫贞, 韦岳长

摘要：传统工业过程,尤其是依赖于煤炭、石油和天然气等化石燃料的生产活动,导致了CO2的高浓度排放。工业烟气中的CO2治理是降低重点行业污染排放、打好污染防治攻坚战的重中之重。近年来,我国在降污减碳方面取得了显著成果。光催化CO2还原技术以直接利用清洁的太阳能和在室温下进行反应等诸多优势,目前广泛应用于CO2资源化利用。在过去的几十年里,研究者致力于提高光催化CO2转化的活性研究。然而,关于提高该过程选择性的研究相对缺乏,特别是关于高价值C2+产品的生成。鉴于当前的研究趋势和新兴技术,首先阐述了目前应用广泛的CO2资源化利用技术并进行了对比分析,接着阐明该反应中C—C偶联的热力学限制、动力学特征、光催化剂表面活化基本原理和机制,进而概述目前可用提高C2+产物选择性的技术,并综述了各技术目前存在的缺点。最后,总结了目前研究现状并指明了现存的问题,并对该领域的未来前景和工业化应用做出了指引。

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能源环境保护

2024年第04期

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低温烟气脱硝催化剂研究进展

作者(Author)：孙海晓, 赵儒霞, 徐焘, 管学峰, 郑龙娇, 吴泽笠, 吴一凡, 代小平, 张鑫

摘要：在燃煤、水泥以及垃圾焚烧处理厂等工况中,烟气中含有的水汽和SO2在低温条件下极易使催化剂中毒失活。因此如何解决低温抗水汽及SO2中毒成为一个亟待解决的关键技术难题。首先分析了NH3-SCR脱硝催化剂在工业低温环境中所面临的技术难点,包括水汽中毒和SO2中毒的机制,然后详细阐述了近年来提高催化剂抗水抗硫性能的研究策略。包括设计疏水涂层,利用元素协同作用改善催化剂表面电子结构等,以抑制SO2的吸附和氧化;设计酸性位点和氧化还原活性位点,以促进硫酸氢铵盐分解;添加牺牲剂,以提高催化剂的稳定性。最后,对提高抗中毒策略进行了总结与展望,旨在为低温高效、抗中毒能力强、使用寿命长的低温烟气脱硝催化剂设计与制备提供启示。

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能源环境保护

2024年第04期

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脱硝催化剂碱(土)金属中毒机制及抗中毒方法研究进展

作者(Author)：汤雨萱, 王凯欣, 王雨禾, 刘彩霞, 王贺, 王天昊, 李志勇, 杨文娟, 陈艳国, 张亚威, 李海波, 刘庆岭

摘要：氮氧化物作为多种燃烧过程的副产物,长期以来对环境和人类健康产生了不利影响。为了从源头上减少氮氧化物的排放,选择性催化还原(SCR)脱硝技术因其高效成熟的技术特性而被广泛应用。然而,在燃烧过程中产生的碱金属和碱土金属会对SCR催化剂产生不利影响,导致脱硝性能下降。因此,深入研究碱金属对SCR催化剂的中毒机理和抗中毒策略对于延长催化剂的使用寿命并降低运行成本至关重要。系统梳理了碱金属对多种SCR催化剂中毒的机理,并总结出碱金属主要通过化学中毒和物理中毒过程影响催化剂的性能。同时,概述了提升SCR催化剂的抗碱金属中毒能力的相关研究进展,包括催化剂改性、合理设计催化剂结构以及有效利用催化剂载体等方法。在综合考虑催化剂实际应用场景的基础上,阐释了烟气中碱金属与SO2、重金属等成分对催化剂的共同毒害影响,并展望了催化剂的协同抗性研究。

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能源环境保护

2024年第04期

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