前面,我們對蜂窩式脫硝催化劑再生技術行業(yè)前景和蜂窩式脫硝催化劑的應用以及失活情況進行了闡述,接下來,我們重點了解下蜂窩式脫硝催化劑的再生技術。
由于燃煤電廠失活脫硝催化劑需要定期更換,對SCR系統(tǒng)的運行成本產(chǎn)生了直接影響。另外,大量失活脫硝催化劑的廢棄會導致環(huán)境污染問題。研究表明,多數(shù)情況下,失活脫硝催化劑通過再生,活性可恢復至原始催化劑的90%~105%。根據(jù)脫硝催化劑失活機理的不同,其再生方法主要有:物理清洗、化學清洗、活性組分補充等。
1.物理清洗
物理清洗是采用水沖洗失活脫硝催化劑,除去覆蓋在催化劑表面的粉煤灰,使物理失活的部分催化劑表面恢復活性。Cao等用高壓水槍對失活脫硝催化劑進行沖洗,沖洗后,催化劑中Al2O3的質量分數(shù)由1%降至0.49%,SO3的質量分數(shù)由約0.7%降至0.54%,表明高壓水沖洗能有效清除物理吸附在脫硝催化劑表面的粉煤灰。余岳溪等采用超聲水清洗失活脫硝催化劑,Ca、S、K等三種元素經(jīng)TPR分析,含量分別由12.91%、14.23%、3.08%降至1.83%、1.20%、0.01%,表明超聲水清洗在一定程度上也可以清除一部分物理吸附在脫硝催化劑表面的粉煤灰。李健在40?。龋聦κЩ蠲撓醮呋瘎┻M行超聲清洗45 min后,對其進行XRF分析,發(fā)現(xiàn)催化劑中Al2O3的質量分數(shù)由1.77%降至1.42%,SiO2質量分數(shù)由4.86%降至4.25%,且研究結果顯示,超聲水清洗使脫硝催化劑的孔容和比表面積有所提升。
2.化學清洗
物理清洗只能清除物理吸附在脫硝催化劑表面的部分粉煤灰,但不能清除化學吸附在脫硝催化劑表面的粉煤灰。根據(jù)化學吸附在脫硝催化劑表面粉煤灰中氧化物的酸堿性不同,化學清洗可分為堿液清洗和酸液清洗。
2.1 堿液清洗
堿液清洗是將物理清洗后的脫硝催化劑浸漬于一定濃度的NaOH、Na2CO3等堿性溶液中,除去吸附在催化劑表面上的粉煤灰中的酸性物質。Yu等用0.2?。恚铮臁ぃ蹋钡模危幔希热芤涸冢常啊 嫦虑逑词Щ蠲撓醮呋瘎l(fā)現(xiàn)催化劑中的Al元素質量分數(shù)由42%降至28%,S元素質量分數(shù)由52%降至24%,除Al和S的效果明顯。范美玲等用1.0?。恚铮臁ぃ蹋钡模危幔玻茫希橙芤河谑覝叵聦Γ粒笾卸镜拿撓醮呋瘎┻M行清洗,發(fā)現(xiàn)清洗后的脫硝催化劑中As2O3的含量由1.27%降至0.44%,As去除率達到66%。段秋桐等用0.05?。恚铮臁ぃ蹋钡南。危幔希热芤禾幚硎Щ蠲撓醮呋瘎叮啊。恚椋?, 然后在0.5?。恚铮臁ぃ蹋钡南。龋玻樱希慈芤褐薪n60?。恚椋睿。危岷拷抵粒保叮梗ィ?、Ca、Mg等的去除率達到100%。
2.2 酸液清洗
堿液清洗只能除去粉煤灰中的酸性物質,其中的某些堿性物質需要采用酸液清洗來去除。肖雨亭等用2%的HNO3溶液清洗失活脫硝催化劑,結果顯示,催化劑中K元素含量從732.2×10-6降至202.5×10-6,Na元素含量從559.4×10-6降至114.6×10-6,S元素含量也從2.20%降至0.59%,K、Na的清除效果明顯,S的清除效果也較好。Zheng等用0.5?。恚铮臁ぃ蹋钡模龋玻樱希慈芤呵逑词Щ蠲撓醮呋瘎玻啊。恚椋詈?,K元素含量由初始的1 mg·g-1降為0,經(jīng)250~350 ℃活性測試,脫硝催化劑活性恢復約50%~72%。王樂等用0.5mol·L-1的H2SO4溶液清洗失活脫硝催化劑,每隔5?。恚椋钊∷嵯匆簻y試其含量,酸洗后的催化劑中As2O3含量由清水清洗的0.040%降至0.013%,K2O含量由0.022%降至0.018%,CaO含量由0.984%降至0.842%,表明酸液清洗對堿性物質的去除效果明顯。
3.活性組分補充
脫硝催化劑在使用過程中會導致活性組分損失,且在再生過程中,酸洗、堿洗處理雖然會讓催化劑上中毒的活性位恢復活性,但部分催化劑表面活性物質會溶于清洗液中,造成了一定的流失,因此,上述兩種情況下?lián)p失的活性位就需要補充。通常采用浸漬法進行活性組分補充。崔力文等采用一步浸漬法負載補充活性組分,用1%的偏釩酸銨和5%的仲鎢酸銨溶液混合而成的浸漬液進行一步浸漬,焙燒后催化劑上的V含量由清洗后的0.25%升至1.13%,W含量則由清洗后的1.62%升至4.83%,脫硝催化劑活性明顯恢復。王登輝等采用分步浸漬法補充活性組分,先用鎢酸銨浸漬再生后的催化劑,再浸漬到偏釩酸銨溶液中,偏釩酸銨與鎢酸銨的質量比為1∶6,催化劑在300 ℃時脫硝效率可達到87.7%。朱恒等用偏釩酸銨和四水鉬酸銨(質量比為3∶10)同步浸漬制備V-Mo/TiO2堇青石脫硝催化劑,催化劑在340 ℃時脫硝效率達到98.8%。
脫硝技術是燃煤電廠和其它含氮高溫尾氣清潔排放的關鍵技術,由于脫硝催化劑存在使用壽命有限的問題,脫硝催化劑失活后需要更換,失活脫硝催化劑如果廢棄將引起環(huán)境的重金屬污染,因此,失活脫硝催化劑再生成為脫硝行業(yè)的發(fā)展趨勢。目前脫硝催化劑再生都是在不破壞其結構的基礎上,使失活的活性位恢復活性,并補充活性組分完成再生過程。受再生脫硝催化劑重復使用次數(shù)的限制,當前這種修復式的脫硝催化劑再生方法還不能滿足脫硝行業(yè)的發(fā)展需求,迫切需要開發(fā)循環(huán)利用的脫硝催化劑再生新技術。