釩是煙氣脫硫脫氮常用的催化劑,也是目前研究較多的催化劑。通常釩類催化劑在活性炭上的氧化形態(tài)為V2O5。針對V2O5/活性炭煙氣脫硫催化劑,國內(nèi)國外均有一些研究。不少研究表明,當(dāng)SO2和H2O同時存在時,硫酸銨鹽的沉積往往會堵塞催化劑的部分孔道,造成失活,而180℃以上無H2O存在時,催化劑能夠促進(jìn)硫酸銨鹽與NO之間的反應(yīng),并且硫酸根的形成使催化劑表面產(chǎn)生新的酸性位,提高了對NH3的吸附能力,因此,這時SO2的存在不僅無害,相反還有利于提高V2O5/活性炭催化劑的脫氮性能。
實驗結(jié)果證明,對負(fù)載V2O5的蜂窩活性炭催化劑體系同時去除SO2和NO作了研究,并與顆�;钚蕴矿w系催化劑、粉末活性炭體系催化劑作了對比。實驗表明:在大約200℃時,在蜂窩活性炭上負(fù)載2%(質(zhì)量比)的V2O5時去除表現(xiàn)更好,選擇催化還原性顯著增強。催化劑經(jīng)5%(體積比)NH3/Ar再生后用于去除SO2時,去除率稍有增加,而選擇催化還原性則顯著增強。但蜂窩活性炭制備過程中黏結(jié)劑的使用將微孔、表面積、SO2和NO的去除率顯著減小。
目前,國內(nèi)山西煤化所制備出新型負(fù)載V2O5的蜂窩狀活性炭,用于同時脫硫脫氮的實驗研究。研究表明:對于SO2,溫度為423K或者453K時,V2O5/活性炭的吸附容量為5.5%。當(dāng)V2O5的負(fù)載含量從1%升高到3%時,SO2的吸附容量從4.5%上升到5.9%。該研究證明了V2O5/活性炭在低溫下對煙氣脫硫脫氮的有效性,為今后的工業(yè)化實踐提供了有效的參考。
對比了負(fù)載在活性炭上的釩、鎳、鈷、鐵和錳類金屬氧化物對SO2脫除的影響,。實驗發(fā)現(xiàn),各類金屬氧化物的催化活性的高低順序為:釩、鐵。鎳。鈷、錳�;旌蠚怏w中O2的存在提高了活性炭的吸附容量,比未負(fù)載金屬活性炭的吸附容量提高了10%左右,對于負(fù)載了釩的活性炭來說,提高的幅度更大。在此情況下,金屬妨礙了SO2在活性炭上的固定,而且催化SO2轉(zhuǎn)變成其他更為穩(wěn)定的形態(tài)(由于O2的存在)。當(dāng)O2和H2O同時存在時,V2O5/活性炭的吸附容量進(jìn)一步提高,原因是水蒸氣吸附在活性炭上時,使得SO2或者其轉(zhuǎn)變后的產(chǎn)物在活性炭上溶解,促進(jìn)了SO2的繼續(xù)吸附。
因此,當(dāng)金屬和水分同時存在時,催化和溶解共同作用,處理效果比較好。實驗表明,當(dāng)釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%時,SO2的轉(zhuǎn)化效果較好。