高溫濾料對去除有害氣體方面的研究

邢建民，周　蓉

(青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 山東青島 266071)

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高溫濾料對去除有害氣體方面的研究

邢建民，周蓉

(青島大學(xué)紡織服裝學(xué)院， 山東青島 266071)

摘要：鋼鐵、水泥、煤電等高耗能企業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的高溫?zé)焿m不僅導(dǎo)致空氣中含塵量增大，同時還伴隨有大量的氮氧化物、硫化物等有害氣體的排放，導(dǎo)致霧霾產(chǎn)生，大氣污染嚴(yán)重。煙塵的治理集中于除塵及脫硫脫硝以除去有害氣體。分析了當(dāng)前煙塵治理的研究現(xiàn)狀，對袋式除塵器及其濾袋的研究成果及現(xiàn)有脫硝技術(shù)予以歸納總結(jié)，為今后研究思路和方向提供借鑒。

關(guān)鍵詞：除塵脫硫脫硝袋式除塵器

0引言

近年來，我國大范圍特別是京津冀地區(qū)持續(xù)遭遇的霧霾天氣，引起了社會廣泛關(guān)注。形成大氣污染的因素主要包括工業(yè)煙(粉)塵、有機(jī)揮發(fā)物、汽車尾氣、揚塵等。據(jù)報道[1]，燃煤過程所排放的二氧化硫(SO2)、二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)和粉塵分別占我國排放量的87%，71%，67%和60%，城市生活垃圾焚燒處理也會產(chǎn)生CO、SO2、NOx、HCl、HF等大量有害氣體。除塵與除去有害氣體是當(dāng)前環(huán)保部門和排污企業(yè)重點關(guān)注和亟待解決的問題。

針對粉塵導(dǎo)致的大氣污染[2]，國家積極推進(jìn)煙(粉)塵治理工作，并多次提高重點行業(yè)煙(粉)塵排放標(biāo)準(zhǔn)。電力行業(yè)的排放濃度限值由50 mg/m3調(diào)整到30 mg/m3；鋼鐵行業(yè)由100mg/m3～150mg/m3調(diào)整到30mg/m3～ 50mg/m3；水泥工業(yè)由30mg/m3～ 50mg/m3調(diào)整到20mg/m3～30mg/m3。工業(yè)煙塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn)的提高有賴于除塵設(shè)備的除塵效率及過濾精度，而有害氣體的去除則主要通過脫硫脫硝技術(shù)實現(xiàn)。對此，人們展開了大量研究，研究內(nèi)容和相關(guān)研究成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1去除有害氣體(氮氧化物NOx)方面的研究

1.1NOx的控制方法

目前工業(yè)去除NOx化合物的方法比較多，常用脫除NOx的措施可以分成三種[3]：燃料燃燒前脫硝、燃燒過程的脫硝和燃燒后脫硝。燃料燃燒前脫硝技術(shù)不很成熟，有待于今后繼續(xù)研究開發(fā)；燃燒過程的脫硝主要有兩種，設(shè)計新型燃燒器和改變爐內(nèi)燃燒條件，其核心技術(shù)有低NOx燃燒技術(shù)和低NOx燃燒器；燃燒后脫硝是對產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硝，按工作環(huán)境分為濕法脫硝和干法脫硝兩種[4]。

燃燒前脫硝技術(shù)：目前工廠很少采用燃料燃燒前脫硝技術(shù)，燃燒前脫硝技術(shù)涉及的面比較多，國內(nèi)外在這方面的研究比較少，相關(guān)技術(shù)有待于今后繼續(xù)研究。

燃燒過程中的脫硝[5-7]：因為在燃燒過程中NOx的產(chǎn)生來源可以分為三類：溫度型NOx，即燃燒時空氣中的氮氣產(chǎn)生的氮氧化物；快速型NOx，即燃料中的碳氯在燃燒過程時在火焰的表面產(chǎn)生的氮氧化物；燃料型NOx，即燃料中的含氮燃料在快速燃燒時產(chǎn)生的氮氧化物。據(jù)此工廠在生產(chǎn)中為了達(dá)到脫硝的目的采用了兩種類型的脫硝技術(shù)-低NOx燃燒技術(shù)和低NOx燃燒器。低NOx燃燒技術(shù)簡單地說空氣和燃料都是分級送入爐膛，讓已經(jīng)生成的氮氧化物在富集NH3等還原劑的環(huán)境中進(jìn)一步被還原為N2等。低NOx燃燒器法即改進(jìn)傳統(tǒng)的燃燒工藝來達(dá)到減少NOx的生成。

燃燒后脫硝技術(shù)[8]：燃燒后脫硝技術(shù)比較多，按照工作性質(zhì)的不同可以分為濕法和干法脫硝技術(shù)；按照脫硝技術(shù)的工作原理不同可以分為三類：吸收法脫硝技術(shù)、吸附法脫硝技術(shù)、催化還原脫硝技術(shù)。

(1)吸收法脫硝技術(shù)

主要是液體吸收法，可以分為水吸收法、稀硝酸吸收法、堿性溶液吸收法、氧化吸收法等濕法脫硝技術(shù)。

(2)吸附法脫硝技術(shù)[9]

吸附法是用絲光沸石分子篩、泥煤、風(fēng)化煤等吸附煙氣中的NOx，用分子篩、活性炭、活性焦、天然沸石、硅膠及泥煤等吸附劑可以吸附脫除NOx。其中有些吸附劑，如硅膠、分子篩、活性炭及活性焦等兼有催化的性能，能將煙氣中的NO催化氧化為NO2,脫附出來的NO2可用水或堿吸收而得以回收。

(3)催化還原法脫硝技術(shù)

選擇性非催化還原法[10](SCNR)是在高溫沒有添加任何的催化劑的環(huán)境下，通過煙道氣流產(chǎn)生的氨原法自由基與NO反應(yīng)。SNCR的優(yōu)點是工藝簡單，整個工藝的成本低，但缺陷是此類方法必須工作在嚴(yán)格的溫度要求下，在實際運行中必須先對煙氣進(jìn)行脫硫，由于脫氮效低，只有50%左右，SNCR技術(shù)的推廣應(yīng)用受到限制。

選擇性催化還原法(SCR)[11]：選擇性催化還原法(SCR)用NH3作還原劑，在催化劑的作用下將NOx催化還原為N2，因此催化劑是決定脫硝效率的關(guān)鍵因素。該技術(shù)中煙氣中的氧氣很少與NH3反應(yīng)，放熱量小。SCR法是目前國內(nèi)外燃煤電廠應(yīng)用最多且最成熟的有效去除氮氧化物的技術(shù)，脫硝效率可達(dá)到90%以上，實際上一般可以取得65%一80%的凈化效果，由于此法效率高，可廣泛應(yīng)用于固定源NOx治理的技術(shù)。

1.2NH3-SCR技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用

NH3選擇性催化還原NOx技術(shù)(SCR)是目前國際上采用最為廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。

NH3選擇性催化還原NOx技術(shù)(SCR)中的固定源SCR反應(yīng)器可以放在鍋爐后面，空氣預(yù)熱器前面，稱為高塵煙氣SCR(High-Dust SCR)[12]，該布置方式的催化劑通道孔與低灰區(qū)域布置方式的相比較大，比表面積小，壁厚大，因此催化劑用量大且活性低。由于該工藝中催化劑處于高塵煙氣中，容易造成腐蝕和剝落，此外灰塵中含有砷和堿金屬等物質(zhì)，對催化劑有毒化作用，影響其壽命。此外在舊廠改造時，由于鍋爐、空預(yù)器和省煤器是一體的，再安裝SCR脫硝裝置時會有很大難度，也不宜采用這種布置方式。

也可放在空氣預(yù)熱器和除塵設(shè)備后面，稱為低塵煙氣SCR(Low-Dust SCR)[13]，此種方法的缺陷是硫化物可以和煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成硫酸鹽造成對布袋除塵器的堵塞現(xiàn)象。

還可以放在煙氣脫硫裝置后、煙囪前，稱為尾SCR(Tail-End SCR)[14]，此種方法可以在低溫近乎無硫的環(huán)境中工作，避免了中毒和磨損問題。低溫NH3-SCR技術(shù)屬于尾SCR(Tail-End SCR)，是以NH3為還原劑在催化劑的作用下將NOx還原為N2和H2O的煙氣脫硝技術(shù)。自20世紀(jì)70年代應(yīng)用于固定源Nx脫除以來，低溫NH3-SCR技術(shù)日趨成熟，在控制大氣中NOx污染方面發(fā)揮了非常重要的作用。由于NH3-SCR技術(shù)具有很好的經(jīng)濟(jì)適用性，成本低效率高，并且易于大范圍的推廣，所以NH3-SCR技術(shù)已成為該領(lǐng)域研究的熱門[15]。

2袋式除塵器(濾袋)和NH3-SCR技術(shù)結(jié)合

袋式除塵是一種高效的干式除塵，在我國化工、冶金、礦山、機(jī)械、水泥、建材、糧食、制藥、輕工等行業(yè)早已得到廣泛應(yīng)用，主要用來捕集細(xì)小、干燥的非纖維性粉塵，在我國燃煤電廠輸煤系統(tǒng)的除塵中也已得到較為廣泛的應(yīng)用，目前被大部分生產(chǎn)工業(yè)廣泛采用。但由兩者的結(jié)合研制成的既可以去除高溫?zé)焿m又可以高效達(dá)到脫硝效果的技術(shù)還不是很成熟，對于此項技術(shù)的研究主要是解決把NH3-SCR技術(shù)中的催化劑合理地結(jié)合到耐高溫濾料上去，可以從以下三個方面入手，

(1)從脫硫脫硝的角度考慮，低溫NH3-SCR技術(shù)中催化劑活性組分種類的開發(fā)，一般應(yīng)用的催化劑可以分為四類：貴金屬催化劑、金屬氧化物催化劑、分子篩催化劑和活性炭催化劑。應(yīng)用到工業(yè)中的絕大數(shù)催化劑是金屬氧化物催化劑，所以可以從這方面入手。根據(jù)不同的活性物質(zhì)如金屬氧化物Mn、Fe、Cu、Mo、Cr[16,17]等開發(fā)高效低溫SCR催化劑活性組分，其中金屬氧化物催化劑研究比較多的是Mn，因為Mn組成的SCR催化劑具有較好的低溫活性。

(2)從袋式除塵器和低溫NH3-SCR技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境考慮，酸堿性環(huán)境，無論是去除高溫?zé)焿m還是低溫NH3-SCR技術(shù)去除有害氣體，它們兩者的共同特點是工作環(huán)境都是處在氮氧化合物的酸堿性環(huán)境中，所以尋找催化劑活性組分和催化劑載體必須適應(yīng)酸堿性環(huán)境，特別是載體的纖維組成，這些載體纖維必須要有很好的耐酸堿性，確保耐高溫濾料的過濾性能不能下降太大。

(3)從過濾高溫?zé)焿m的角度考慮，載體的開發(fā)，現(xiàn)在研究比較多的是室內(nèi)甲醛類有害氣體的去除，此類載體的適應(yīng)溫度是在常溫環(huán)境下。借鑒溫室內(nèi)甲醛的去除載體的選擇，尋找一種合適的耐高溫載體是此項技術(shù)至關(guān)重要的一面。借鑒活性組分負(fù)載到不同的載體物質(zhì)，如活性碳材料、TiO2、活性氧化鋁等制備出具有高比表面積、熱穩(wěn)定性好的低溫SCR催化劑，尋找一種或者多種應(yīng)用到高溫去除煙塵的耐高溫濾料。

2.1催化劑載體(耐高溫濾料)對酸堿性環(huán)境適應(yīng)性的研究

催化劑載體的種類研究[18]較多，主要有TiO2、A12O3、分子篩、活性炭等催化劑載體，還有一些芳香族聚酰胺(Nomex)纖維、玻璃纖維、聚苯硫醚纖維(PPS)、芳族聚酰亞胺纖維(P84)和聚四氟乙烯纖維(PTFE)等耐高溫濾料。

對PPS(聚苯硫醚纖維)研究。Tanthapanichakoon等[19]在200℃溫度條件下，選用500ppm的O2和1000ppm的NO氣體，對PPS纖維及濾料進(jìn)行氣體腐蝕試驗。實驗數(shù)據(jù)顯示，纖維和濾料強度保持率與非結(jié)晶和非結(jié)晶區(qū)的降解速率有關(guān)。并由此推斷，結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)的降解速率可能與NO氣體的濃度有很大關(guān)系[20]。日本東洋紡公司對其生產(chǎn)的“普康⑧”PPS纖維和間位芳綸纖維在160℃，0.39MPa，相對濕度79%條件下進(jìn)行高溫耐酸堿能力對比試驗。試驗表明，PPS纖維耐水解性能大大優(yōu)于間位芳綸纖維。對PPS纖維和間位芳綸纖維分別在2%氫氧化鈉溶液、15%氫氧化鈉鉀、7%硫酸和37%的鹽酸進(jìn)行耐酸堿腐蝕試驗，其中在95℃下的堿性溶劑中浸泡48h，在200℃的酸性溶劑中浸泡2h。試驗結(jié)果表明，PPS纖維除了在硫酸中強度保持率下降為80%，其他溶劑中都接近100%[21]。這些實驗研究表明，PPS纖維可以很好地適應(yīng)高溫環(huán)境中的酸堿性環(huán)境，能夠應(yīng)用到去除高溫?zé)焿m氣體的載體材料中。

對芳香族聚酰亞胺纖維研究。李玲玲[22]等根據(jù)耐高溫濾料應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計不同種類、不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的酸和堿溶液，研究聚酰亞胺(PI纖維)經(jīng)過上述溶液的處理后，其物理機(jī)械性能和表觀形態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：聚酰亞胺纖維在不同酸堿性溶液的表現(xiàn)性能依次為：耐硫酸性能>耐硝酸性能>耐鹽酸性能；PI纖維耐堿性能差；PI纖維的力學(xué)性能隨著處理時間延長、溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加、溫度升高逐漸變差，并且纖維表面變粗糙。在實際的工廠環(huán)境中，S02氣體和水蒸氣會對催化劑載體即高溫濾料造成一定的堵塞，影響催化劑的使用效率和使用壽命，所以芳香族聚酰亞胺纖維可以作為高溫?zé)焿m和有害氣體去除的催化劑載體材料。

對幾種工廠常見的濾料性能對比實驗研究。東華大學(xué)馮建民等[23]研究玄武巖針刺濾料與工廠實際生產(chǎn)中常見的幾種濾料性能對比。在30℃溫度下，用不同濃度酸堿溶液對玄武巖纖維復(fù)合針刺過濾材料進(jìn)行侵蝕試驗，觀察其拉伸性能變化。實驗結(jié)果顯示，玄武巖濾料與其他三種針刺氈相比耐酸性基本一樣，其耐堿性略優(yōu)于它們；玄武巖纖維復(fù)合針刺過濾材料本身實驗對比，其耐酸性好于耐堿性。許明珠等[24]在85℃恒溫條件下，對四種耐高溫纖維PPS纖維(聚苯硫醚纖維)、PMIA纖維(間位芳酰亞胺纖維)、PSA(芳砜綸纖維)纖維，PI纖維(聚酰亞胺纖維)分別用30%的硫酸、鹽酸、硝酸溶液及10%氫氧化鈉溶液進(jìn)行化學(xué)腐蝕試驗。實驗顯示，PPS纖維的耐酸堿性能最為顯著，PI纖維>PMIA纖維>PSA纖維，PI纖維耐堿性能最差。上述實驗提供了一個很好的濾料使用分類標(biāo)準(zhǔn)。因為在工業(yè)生產(chǎn)中，耐高溫濾料制成的濾袋所處工作環(huán)境非常復(fù)雜。其在使用過程中會碰到各種各樣的問題。濾袋的使用必須處在可控溫度范圍之內(nèi)，防止因溫度超高而燒損濾袋，同時也要防止因低溫水汽結(jié)露糊袋或酸結(jié)露腐蝕濾袋。所以對耐高溫濾料的耐酸堿性研究非常重要，根據(jù)上述研究成果，在研究濾袋和低溫NH3-SCR技術(shù)結(jié)合時，根據(jù)不同的工作環(huán)境可以選擇不同的耐高溫濾料。例如根據(jù)工作溫度分為三類：低溫段、中溫段、高溫段；根據(jù)不同的耐酸堿性程度的好壞可以分成兩類：耐酸性催化劑載體、耐堿性催化劑載體。

對于用作催化劑載體的纖維材料，進(jìn)行選擇時應(yīng)注意：

1.調(diào)查傳統(tǒng)重工業(yè)-火力發(fā)電、鋼鐵、水泥、垃圾焚燒中生成的大氣污染物的酸堿性，然后歸類總結(jié)。

2.有根據(jù)地設(shè)計幾組與實際工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境相似的實驗條件，包括環(huán)境溫度(低溫、中溫、高溫)、實際操作中的環(huán)境濕度、酸性或者堿性的具體pH值、酸性或者堿性條件的氣體種類及它們形成的酸堿環(huán)境。

3.在實驗條件設(shè)計時還要考慮到灰塵含量、袋式除塵器所處環(huán)境的風(fēng)速。

4.針對電力、鋼鐵、水泥、垃圾焚燒等不同行業(yè)煙塵酸堿性，選擇具有較好耐酸或耐堿性纖維。

2.2催化劑活性組分及催化劑載體的研究

應(yīng)用到脫硫脫硝中的催化劑大致可以分成四類：貴金屬類催化劑、分子篩催化劑、活性炭催化劑、金屬氧化物催化劑。相對于其它三種催化劑，金屬類催化劑由于擁有良好的高溫適應(yīng)性能，所以工廠目前應(yīng)用比較多的催化劑是金屬氧化物催化劑。其中錳類催化劑應(yīng)用比較廣泛。

對錳(Mn)類催化劑的研究。Qi等人[25]通過實驗得知當(dāng)Mn負(fù)載量達(dá)到10%，在低溫環(huán)境下，Mn/TiO2催化劑的催化活性最大，以及對N2有一定的選擇性。Mn的存在形式主要有MnO2和Mn2O3，并且MnO2的活性高于Mn2O3。由于Mn的兩種氧化物之間的相互轉(zhuǎn)化，保證催化反應(yīng)能在催化劑上的順利進(jìn)行。唐曉龍等[26]以MnOx為活性組分，制備兩類金屬氧化物催化劑-非負(fù)載型和負(fù)載型，此類催化劑在較低溫度時活性比較高，特別是溫度達(dá)到150℃時，NOx轉(zhuǎn)化率幾乎達(dá)到100%。Mn類催化劑在低溫SCR反應(yīng)中具有良好的的活性，與Mn類元素組成的催化劑可以同時具備良好表面積，抗硫抗?jié)裥阅?，所以關(guān)于Mn類元素的研究比較多。

對活性炭纖維為催化劑載體的研究。Gregorio等[27]研究以Nomex-ACF為載體，催化劑可以達(dá)到的最好催化效果。在90℃環(huán)境下，用硝酸對不同原料的活性炭纖維預(yù)處理1h～2h后負(fù)載MnOx，結(jié)果顯示，此類催化劑在150℃時就對Nx去除率可以達(dá)到85%。Knoblauch等采用活性焦作處理煙氣中的SO2和NOx的吸附劑和催化劑。合肥工業(yè)大學(xué)的楊波等人研究催化劑的脫硫效果，采用浸漬法制備了活性碳纖維(ACFS)負(fù)載CuCl的Cu-ACFS催化劑。ACFS是一種常見吸附劑，具有比表面積大、孔隙均勻、吸附能力強，回收容易等特點。實驗結(jié)果表明，Cu在ACFS的負(fù)載量可以達(dá)到89.29%，催化劑具有很好的吸附效果[28]。湖南大學(xué)的王群敬等人為了研究活性碳纖維(AcF)負(fù)載復(fù)合金屬氧化物催化還原NO的效果，采用浸漬法制備了系列負(fù)載氧化鈰和氧化銅的ACF。催化劑在120℃～300℃區(qū)域內(nèi)去除率維持在80%以上，是非常理想的催化劑[29]。從上述實驗中可以發(fā)現(xiàn)，活性炭纖維制成的催化劑載體可以很好地達(dá)到脫硝的效果，因為活性炭纖維比表面積比較大，正是作為催化劑載體的一個良好性能。但是活性炭溫度高于300℃的話,就會自燃(除非有惰性氣體的保護(hù),或在真空環(huán)境不會自燃)。很多活性炭的活化、改性都在高溫下進(jìn)行,有時候溫度上升到500℃時,都要用氮氣或其它惰性氣體保護(hù)。所以活性炭纖維作為催化劑載體還需要進(jìn)一步的研究探索。

對抗SO2和H2O毒化能力的研究。Park[30]分別研究了在低溫催化還原NOx時，兩種催化劑-天然錳礦石與MnOx/Al2O3的抗SO2性能。實驗可知，在低于200℃條件下，煙氣中的SO2逐步被氧化成SO3進(jìn)而與NH3和水反應(yīng)生成(NH3)2SO4和NH3HSO3等，隨著這類物質(zhì)在催化劑表面的累積，催化劑逐漸失去脫硝活性。中國礦業(yè)大學(xué)的饒應(yīng)福[31]研究了在高溫環(huán)境下，布袋除塵器中噴入堿性固體物質(zhì)Ca(OH)2脫硫的反應(yīng)機(jī)理，總結(jié)了布袋除塵器應(yīng)用不同除硫劑的脫硫效果。張惠等利用具有高表面積的新型USY分子篩作為催化劑載體，制備了具有抗硫和抗?jié)裥阅芰己玫腗nOx為催化劑[32]。劉煒等用浸漬法制備了以Ce、Mn為活性組分，TiO2為催化劑載體的具有良好的抗SO2和H2O毒化的能力的催化劑，此類催化劑對反應(yīng)溫度要求比較低，且在低溫120℃條件下，NO脫除率可以達(dá)到95%以上[33]。SO2對催化劑的影響主要是與NH3反應(yīng)形成銨鹽，會降低催化劑的性能，而且在低溫環(huán)境下形成的硫酸鹽會對催化劑有毒化作用，影響催化劑的使用壽命。所以對催化劑的抗SO2和H2O的毒化能力是非常重要的研究。上述實驗可以很好地作為一個參考借鑒，在選取催化劑載體時必須要考慮它的抗SO2和H2O的毒化能力。

2.3催化劑與載體結(jié)合方式的研究

目前常用的固體化學(xué)催化劑的制備方法主要包括沉淀法、浸漬法、離子交換法、共混合法、溶膠凝膠法等?，F(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的方法是浸漬法和溶膠一凝膠法。

對催化劑與載體結(jié)合方法的研究。Luis等人[34，35]制備V2O5-WO3/TiO2，采用了比較常見的浸漬法，然后在高溫段大約是300℃～400℃的環(huán)境中進(jìn)行脫硝實驗，實驗結(jié)果表明，脫硝效率幾乎可以達(dá)到100%。Djerad等人制備V2O5-WO3/TiO2，采用溶膠一凝膠法。此類方法制備的催化劑可以提高釩氧化物分散度并且能夠很大程度上增加還原反應(yīng)中N2的選擇性。催化劑的活性隨著釩的負(fù)載量增加而增加，但是容易出現(xiàn)的一個問題是活性組分聚集，導(dǎo)致TiO2載體表面燒結(jié)。溶膠一凝膠法制備的V2O5-WO3/TiO2的WO3可以很好地解決載體表面的燒結(jié)現(xiàn)象，使載體表面的活性組分分散均勻[36，37]。Vidic等研究用浸漬了CuCl2的AC顆粒吸附劑對HgO的脫除性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，浸漬后的AC可以很好的提高其脫HgO能力[38]。田柳青、葉代啟等分別采用了浸漬法和溶膠-凝膠法制備了以TiO2/A12O3/堇青石為載體，V2O5-MoO3-WO3為活性組分的脫硝催化劑。實驗結(jié)果表明，此類催化劑脫硝性能非常好，可以達(dá)到95%以上，并且此類催化劑具有很好的抗SO2毒化作用和水蒸氣的侵蝕作用[39]。從上述實驗中可以發(fā)現(xiàn)，制備固體化學(xué)催化劑的方法大多采用的是浸漬法，因為浸漬法催化劑利用率高，成本少，可以節(jié)省大量的貴金屬，可以為催化劑提供良好的物理性能，還可以省去催化劑成型的步驟。但是浸漬法具有的缺點是浸漬不均勻。

3結(jié)論

上述文獻(xiàn)研究表明，用于高溫濾料的大部分纖維具有良好的耐酸堿性，可以用于酸性或堿性環(huán)境，同時負(fù)載有催化劑的活性炭纖維濾料具有一定的脫硫脫硝效果。采用纖維負(fù)載催化劑在除塵同時也能達(dá)到一定的脫硫脫硝效果，不僅可減輕排污企業(yè)的脫硫脫硝設(shè)備負(fù)擔(dān)，而且倘若能實現(xiàn)較高的脫除率，還可以省去專門的脫硫脫硝環(huán)節(jié)，以減輕企業(yè)環(huán)保成本，是今后濾料功能化的一個發(fā)展方向。

濾料與低溫NH3-SCR技術(shù)結(jié)合除去有害氣體的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是要選擇優(yōu)良催化劑，同時要考慮催化劑與纖維濾料的結(jié)合效果及脫硝脫硫效率。結(jié)合上述文獻(xiàn)成果，在選擇催化劑時應(yīng)注意：

(1)催化劑的選擇必須要符合袋式除塵器的安裝環(huán)境

(2)與濾料結(jié)合后要保證濾料原有的機(jī)械強度、抗磨損性能

(3)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中的濾袋有一定的使用周期，需要隔一段時間對濾袋進(jìn)行清灰處理，必要時還需要更換。

所以在選擇催化劑時，盡量做到催化劑的研發(fā)制使用壽命大于濾袋的使用壽命。這樣不但增加了整個系統(tǒng)的工作效率，而且可以減少頻繁更換催化劑造成的不必要的浪費。

催化劑載體是袋式除塵器非常重要的組成部分。催化劑載體可以分為很多種，它們共有的一個作用就是分散活性組份，是活性組分的基底。同時它的另一個重要作用是起到增大表面積、提高耐熱性和機(jī)械強度的作用，有時還能擔(dān)當(dāng)主催化劑和助催化劑的角色。使用催化劑載體主要是考慮兩個方面的原因：物理原因，支撐、分散穩(wěn)定化學(xué)反應(yīng)作用；化學(xué)原因，提供催化劑活性中心、增加催化劑的抗SO2和HO2O的毒化作用及決定催化方式。因此，選擇催化劑載體時需要注意：

(1)所選催化劑載體必須要有一定的抗SO2毒化作用。工業(yè)廢氣中存在大量的氮硫化合物，特別是SO2。SO2和煙氣中的NH3反應(yīng)生成硫酸銨，可能出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

(2)所選催化劑載體必須要有相對大的比表面。催化劑的活性位接觸更為完全。比表面積大可以使活性組分在催化劑載體表面更加分散，增加與反應(yīng)氣體接觸面積，提高催化劑的催化活性。

(3)所選催化劑載體生產(chǎn)成本要合理。

參考文獻(xiàn)

[1]GB4915-2004，水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[J].江蘇建材,2005(1):1-5.

[2]李昱昊. 高溫工業(yè)煙(粉)塵治理與濾料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J].紡織導(dǎo)報,2014(1):88-90.

[3]孫克勤，鐘秦．火電廠煙氣脫硝技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006:173-175.

[4]黃竹青．關(guān)于大型燃煤電站鍋爐選擇性催化還原脫硝技術(shù)的探討[J].能源與環(huán)境，2005，27(12)：36-39．

[5]童志權(quán)．工業(yè)廢氣凈化與利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.162-163.

[6]徐向乾，鞏志強，姜波．低NOx燃燒技術(shù)[J].電力環(huán)境保護(hù)，2007，3(5)：36-38．

[7]張建,李金科,徐紅兵，等.低NOx燃燒器研究開發(fā)[J].乙烯工業(yè),2006,18(1):22-25.

[8]Richter A，Burrows JP，Nuess H，et a1．Increase in tropospheric nitrogen dioxide over China observed from space[J].Nature,2005,437:129-132．

[9]鐘琴.燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002:356-358.

[10]Tabata K, Misono M. Elimination of pollutant gases-oxidation of CO, reduction and decomposition of NO[J]. Catalysis Today, 1990, 8(2):249-261.

[11]陳梅倩，何伯述．氨法脫除煙氣中氣態(tài)污染物的應(yīng)用分析[J].北方交通大學(xué)學(xué)報，2003，27(4)：69-74．

[12]Irfan M F, Goo J H, Sang D K, et al. Effect of CO on NO oxidation over platinum based catalysts for hybrid fast SCR process[J]. Chemosphere, 2007, 66(1):54-9.

[13]H.Bosch，EJanssen．Formation and control of nitrogen oxides[J].Catal Today ,1988,2:369-379．

[14]楊超, 程華, 黃碧純. 抗SO2和H2O中毒的低溫NH3-SCR脫硝催化劑研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展, 2014, 33(4):907-909

[15]陳梅倩,何伯述.氨法脫除煙氣中氣態(tài)污染物的應(yīng)用分析[J].北方交通大學(xué)學(xué)報,2003,27(4):69-74.

[16]M.Wallin，S.Forser, P,Thormahlen, M.Skoglundh．Screening of Ti02一supported catalysts for Selective NOx reduction with ammonia[J]. Ind.Eng.Chern. Res, 2004，43：7723-7731．

[17]Min K, Park E D, Ji M K, et al. Cu-Mn mixed oxides for low temperature NO reduction with NH3[J]. Catalysis Today, 2006, 111(3):236-241.

[18]曾政,路培,麥磊，等.低溫條件下脫除NO的研究進(jìn)展[J].廣州化工,2010,38(5):20-22.

[19]Ramos-Peralonso M J. Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC)[J]. Encyclopedia of Toxicology, 2014:1058-1060.

[20]Ylmaz T, Snmazelik T. Geometric parameters and chemical corrosion effects on bearing strength of polyphony lenesulphide (PPS) composites[J]. Materials & Design, 2007, 28(5):1695-1698.

[21]李玲玲,劉慶生,鄧炳耀，等.聚酰亞胺纖維的耐化學(xué)腐蝕性研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2012,30(8):25-30.

[22]馮建民,吳海波.玄武巖纖維復(fù)合針刺過濾材料耐酸堿性能對比研究[J].非織造布,2011,19(2):15-17.

[23]許明珠, 沈恒根, 汪曉峰,等. 耐高溫濾料用纖維耐化學(xué)腐蝕性能的試驗研究[C]// 2008年全國過濾材料和工業(yè)呢氈高新技術(shù)推廣應(yīng)用交流會. 2008.

[24]Qi G, Yang R T. Performance and kinetics study for low-temperature SCR of NO with NH3 over MnOx-CeO2catalyst[J]. Journal of Catalysis, 2003, 217(2):434-441.

[25]唐曉龍, 郝吉明, 徐文國,等. 新型MnOx催化劑用于低溫NH3選擇性催化還原NOx[J].催化學(xué)報, 2006, 27(10):843-848.

[26]Gregorio M,Teresa V S, Fuertes A B.Mechanism of Low—Temperature Selective Catalytic Reduction of NO with NH3over Carbon-Supported Mn3O4[J].Journal of Catal,2004,226(1)：138-155.

[27]楊波,李建新,劉雪霆，等.Cu-ACFS 深度脫硫吸附劑的制備與性能[J].應(yīng)用化工,2009,38(12):1720-1723.

[28]王群敬,李彩亭,路培，等.ACF負(fù)載復(fù)合金屬氧化物催化還原NO的研究[J].環(huán)境工程學(xué)報,2009,3(4):711-715.

[29]T S P,S K J,And S H H , et al. Selective Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides with NH3 over Natural Manganese Ore at Low Temperature[J]. Ind.eng.chem.res, 2001, 40(21):4491-4495.

[30]饒應(yīng)福,李娟英,顧強，等.纖維布袋除塵器高溫下干法脫硫研究[J].煤礦環(huán)境保護(hù),2001,15(2):15-18.

[31]張惠, 方和良, 李偉,等. H-USY負(fù)載MnOx催化劑上CH4選擇催化還原NOx性能的研究[J]. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報, 2006, 20(5):820-824.

[32]劉煒,童志權(quán),羅婕.Ce-Mn/TiO2催化劑選擇性催化還原NO的低溫活性及抗毒化性能[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2006：1240-1245．

[33]Alemany L J, Lietti L, Ferlazzo N, et al. ChemInform Abstract: Reactivity and Physicochemical Characterization of V2O5-WO3/TiO2De- NOx Catalysts.[J]. Cheminform, 1995, 26(26).

[34]Alemany L J, Berti F, Busca G, et al. Characterization and composition of commercial V2O5-WO3-TiO2SCR catalyst[J]. Applied Catalysis B Environmental, 1996, 10(4):299-311.

[35]Djerad S, Tifouti L, Crocoll M, et al. Effect of vanadia and tungsten loadings on the physical and chemical characteristics of V2O5-WO3/TiO2catalysts[J]. Journal of Molecular Catalysis A Chemical, 2004, 208(1):257-265.

[36]Djerad S, Crocoll M, Kureti S, et al. Effect of oxygen concentration on the NOx reduction with ammonia over V2O5-WO3/TiO2catalyst[J]. Catalysis Today, 2006, 113(3):208-214.

[37]Lee S S, Lee J Y, Khang S J, et al. Modeling of mercury oxidation and adsorption by cupric chloride-impregnated carbon sorbents[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2009, 48(19):9049-9053.

[38]田柳青,葉代啟.以堇青石蜂窩陶瓷為載體的新型釩氧化物脫氮催化劑研究[J].環(huán)境科學(xué),2004,25(1):7-13.

Research on Removal of Harmful Gas by High Temperature Filtering Material

XINGJian-min,ZHOURong

(Qingdao University, Qingdao 266071)

Abstract:High temperature dust produced by high energy consuming enterprises in iron and steel, cement and coal industries not only leads to the increase of dust content in the air, but also is accompanied by large amount of nitrogen oxides, sulfur compounds and other harmful gas emissions, which leads to smog appearance and serious air pollution. Dust treatment focuses on the removal of dust, desulfurization and denitration to get rid of harmful gas. The research status of present dust treatment was analyzed, the research result of bag dust collector and its filter bag and existing denitration technology were summarized in order to provide reference for future research thinking and directions.

Key words:dust removaldesulfurization and denitrationbag dust collector

中圖分類號：TS199

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-5580(2016)02-0186-07

通訊作者：周蓉(1968-)，女，博士，教授，碩士生導(dǎo)師。

收稿日期：2015-11-05

第一作者：邢建民(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：紡織新工藝、新設(shè)備。