高月明,于慶君,易紅宏,張亞杰,曹雨萌,李典澤,唐曉龍

?

Cu-ZSM-5對燃氣煙氣中NO的吸附特性

高月明,于慶君,易紅宏,張亞杰,曹雨萌,李典澤,唐曉龍*

(北京科技大學土木與環(huán)境工程學院,北京 100083)

由于燃氣煙氣中水含量高,從預處理條件、H2O含量和O2含量方面考察Cu-ZSM-5分子篩吸附NO的影響.實驗結果表明:在5%O2,無水條件下,Cu-ZSM-5(Si/Al=25)吸附效果最好,穿透吸附量為0.8371mmol/g;通過FT-IR驗證NTP預處理能夠有效去除Cu-ZSM-5分子篩中H2O,并保留-OH吸附位;H2O的存在能夠明顯抑制Cu-ZSM-5的吸附能力,在煙氣含8%H2O的條件下,Cu-ZSM-5穿透吸附量下降至0.09566mmol/g,相比之下,混合吸附劑CMS/La-Cu-ZSM-5=1/9穿透吸附量可達0.1889mmol/g;O2的存在可以有效促進NO吸附,但在10%O2時出現(xiàn)了氧抑制現(xiàn)象;通過TPD和FT-IR分析,Cu-ZSM-5吸附物種以NO2,NO,-NO3為主,而在8% H2O條件下,-NO3含量較少.

Cu-ZSM-5分子篩；NO；燃氣煙氣；吸附；H2O；O2

隨著天然氣在能源結構中的比例上升,燃氣鍋爐煙氣對空氣質量的影響受到了人們的關注.燃氣鍋爐煙氣成分相對比較簡單,顆粒物與SO2含量較少,H2O含量大,O2一般在3%~5%之間, NO是主要的污染物排放指標,其中以NO為主,帶有少量NO2[1-2].隨著燃氣量比重逐漸增大,燃氣鍋爐煙氣空氣質量的影響也將逐步顯著,而對燃氣鍋爐煙氣NO排放問題目前研究較少,需要予以關注.

對NO的吸附研究[3-8]主要集中于分子篩種類的選擇,金屬改性以及低H2O含量影響,而對預處理條件,高H2O含量及抗水性的研究較少. Nguyen等[4]研究不同金屬離子上吸附NO機理發(fā)現(xiàn)Cu軌道電子結構存在分子電子態(tài),有利于NO與Cu吸附位接觸,易于吸附.Ruggeri等[6]通過BaO/Al2O3-Fe/ZSM-5混合物發(fā)現(xiàn)NO吸附于分子篩形成亞硝酸鹽和硝酸鹽的直接證據(jù),其可能是通過氣態(tài)物種HONO和HNO3轉化.Zhao等[7]實驗表明CuO/γ-Al2O3通過氣固多相反應吸附NO于孔道中,并且Cu2+吸附位上有利于吸附任何氣態(tài)分子.對比0%和5%H2O條件下Cu- ZSM-5分子篩NO與NO2吸附量,Despres等[8]發(fā)現(xiàn)水含量僅為5%時,卻抑制了Cu-ZSM-5分子篩吸附NO和NO2.

針對燃氣煙氣中H2O和O2含量較高的特點,本文考察了不同硅鋁比,預處理條件,H2O和O2對Cu-ZSM-5分子篩吸附燃氣煙氣中NO性能影響,并進行了抗水性實驗研究,并通過對比Cu-ZSM-5不同預處理條件以及吸附前后的紅外光譜(FT-IR)譜圖和程序升溫脫附(TPD)曲線,確定了Cu-ZSM-5所具備的NO吸附能力.

1 實驗部分

1.1 實驗材料

本實驗是采用南開大學催化劑廠H-ZSM-5 (Si/Al=25、50、200)分子篩為載體,將分子篩用去離子水浸泡24h后110℃烘干,研磨篩分選取20~ 40目分子篩,用去離子水在超聲波下振蕩30min, 110℃烘干,在馬弗爐中550℃焙燒3h備用.

離子交換法制備Cu-ZSM-5:稱取5g H-ZSM-5分子篩放入0.2mol/L的Cu(NO3)2溶液中,固液比為1/10,在80℃水浴搖床中離子交換2h,抽濾洗滌后110℃烘干12h.將上述得到的吸附劑在相同的條件下進行第二次離子交換.最后在馬弗爐中500℃焙燒3h,得到Cu-ZSM-5吸附劑.

吸附劑抗水處理:將制得的Cu-ZSM-5在0.2mol/L的La(NO3)3溶液中進行第3次離子交換后得到La-Cu-ZSM-5吸附劑;碳分子篩(CMS,海華化工有限公司,密度為680~700g/L,抗壓強度395N/顆)則通過研磨篩分選取20~40目分子篩,用去離子水在超聲波下振蕩30min, 110℃烘干備用.

1.2 吸附性能評價

吸附實驗根據(jù)燃氣鍋爐煙氣成分,由動態(tài)配氣系統(tǒng)模擬流量300ml/min,調節(jié)空速為5000h-1,進口NO濃度為0.05%,O2為5%,平衡氣為N2.實驗裝置如圖1所示,通過KM9106煙氣分析儀(Kane)測量煙氣中的NO和NO2濃度.吸附管為低溫等離子體(NTP)放電反應管,內徑為10mm.

當NO脫除率降至90%時吸附劑達到穿透點,此時吸附劑的吸附量為穿透吸附量,定義為:

式中:為NO穿透吸附量,mmol/g;為氣體流量,mL/min;為去除率達到90%的時間,min;0為進口NO濃度,×10-6;C1為出口NO濃度, ×10-6;C2為出口NO2濃度, ×10-6;為吸附劑的質量,g;V為氣體摩爾體積,取22.4L/mol.

1.3 吸附劑表征

利用氮氧化物分析儀(ECO PHYSICS)對樣品進行程序升溫脫附測試,首先將0.2g吸附NO飽和的Cu-ZSM-5裝在內徑為7mm石英加熱管中,通入N2至出口無NO和NO2,隨后在50~550 ℃范圍內進行程序升溫脫附,氣體流量300mL/min,升溫速度10℃/min.

利用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)進行紅外測試,掃描16次,將粉末狀的Cu-ZSM-5分子篩與KBr粉末磨勻,在1MPa下壓1min成窗片,進行透過率測試.所有譜圖均已扣除本底及垂直變換.

采用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)測量離子交換后的ZSM-5分子篩中的Cu和La質量百分比,結果如表1所示.

表1 分子篩的離子交換度 Table 1 Ion exchange degree of molecular sieve

2 結果與討論

2.1 不同硅鋁比下Cu-ZSM-5吸附性能

由于實驗是基于燃氣鍋爐煙氣NO吸附為目標,根據(jù)實驗結果顯示,在NO脫除率低至90%時NO2均未檢測出,當NO出口濃度46ppm即NO脫除率降至90%時,表明吸附穿透,故只以NO穿透吸附量作為考察目標.

在室溫條件下,研究了3種不同硅鋁比的ZSM-5 (Si/Al=25,50,200)經(jīng)過Cu改性之后的吸附曲線,如圖2所示.通過吸附曲線計算得到3種Cu-ZSM-5分子篩的穿透吸附量分別為0.8371mmol/g,0.3828mmol/g,0.1435mmol/g.從圖中可以看出,Cu-ZSM-5分子篩吸附曲線都是標準的S型曲線,Cu-ZSM-5(Si/Al=25)吸附能力最強,吸附平臺最低為98×10-6,隨著硅鋁比的增加,吸附量逐漸減小,吸附平臺也不斷升高,吸附曲線越來越陡峭.這是因為分子篩中AlO2-作為一種陰離子與金屬陽離子進行電荷平衡,富鋁分子篩離子交換上Cu的負載量更多,產(chǎn)生Br?nsted酸性位,從而形成游離的親電位吸附分子和穩(wěn)定的陰離子,分子篩吸附位更多[9-11].低硅鋁比分子篩有利于NO吸附,Zhang等[12]發(fā)現(xiàn)Cu在分子篩上的負載量與硅鋁比有關,并在附近沒有其他化學吸附物種干擾NO振動下,進行DFT計算分析發(fā)現(xiàn)低硅鋁比(Si/Al=6,12)的Cu/SSZ-13分子篩以Cu2+-NO吸附模式具有很強的NO吸附能力,而Si/Al為35的高硅鋁比Cu-SSZ-13分子篩在這1948cm-1波段下吸附能力相對大大減弱. Kazansky等[13]研究不同硅鋁比絲光沸石和ZSM-5分子篩表明存在著幾種吸附位,低硅鋁比比高硅鋁比的ZSM-5易于吸附分子,并通過以Al原子定位在相鄰的五或六元環(huán)框架上形成大通道四面體結構.

2.2 不同預處理條件下Cu-ZSM-5(Si/Al=25)吸附性能

由于分子篩具有良好的吸水性,對分子篩預處理能夠有效去除分子篩孔道內部H2O和一些雜質,增大孔容,增大分子篩吸附能力[14].對比了無預處理,高溫預處理和低溫等離子體放電(NTP)預處理3種預處理方式,探究Cu-ZSM-5吸附性能影響.高溫預處理是將Cu-ZSM-5置于加熱爐中,在N2氛圍的下,在500℃下預處理1h;而NTP預處理是將Cu-ZSM-5放在放電電壓為14kV,放電功率為15W的電場中N2預處理30min.

由圖3可以看出,NTP預處理后Cu-ZSM-5吸附能力明顯好于高溫預處理的,而未經(jīng)預處理的Cu-ZSM-5穿透時間只有16min遠遠小于預處理后Cu-ZSM-5,可以計算出3種預處理方式穿透吸附量分別為0.8371mmol/g,0.3348mmol/g, 0.0359mmol/g.通過實驗現(xiàn)象可以明顯看出NTP預處理反應管下端內壁上冷凝出大量水滴,高溫預處理加熱管也一樣,而未預處理Cu-ZSM-5吸附環(huán)境中H2O,影響了Cu-ZSM-5的吸附能力,這與實驗結果相符.隨著預處理方式不同,吸附量越大,吸附平臺越低,吸附曲線越來越平緩,這是由于H2O的大量存在,與NO競爭吸附,占據(jù)了大部分在Cu-ZSM-5上的Cu吸附位,然而NO氧化成NO2后,可能會和H2O反應形成硝酸鹽被而被保留[5,15-16].

圖4為3種預處理方式后未吸附NO的Cu-ZSM-5分子篩紅外光譜.由于氫鍵存在,-OH伸縮振動峰范圍較大,一般將3950~3000cm-1都歸為-OH伸縮振動峰[17].由圖4可見,3種預處理Cu-ZSM-5在這之間存在著3730, 3650, 3450cm-13個伸縮振動峰,分別歸屬為Cu-ZSM-5分子篩本身存在的Si-OH、Al-OH以及分子篩吸附環(huán)境中水-OH[18].3450cm-1振動峰高溫預處理后基本消失,NTP預處理后也大幅度減弱,被保留-OH作為NO吸附位,有利于吸附NO.預處理能夠有效脫除Cu-ZSM-5中的水,增大Cu- ZSM-5吸附能力[19],NTP預處理方式明顯優(yōu)于高溫預處理.同時,3730cm-1和3650cm-1基本不變說明預處理不會改變Cu-ZSM-5本身結構.另外,由于離子交換過程中引進了硝酸根離子,出現(xiàn)了相應的振動峰.其中,1680cm-1歸屬為HNO2振動峰[18-19];1510cm-1和1390cm-1歸屬為-NO3振動峰[20];NTP和高溫預處理后,-NO3振動峰出現(xiàn)了紅移現(xiàn)象,1390cm-1振動峰向1510cm-1移動,而1680cm-1處HNO2振動峰卻基本不變.

2.3 水對Cu-ZSM-5(Si/Al=25)吸附性能的影響

為了直接驗證H2O對Cu-ZSM-5吸附NO的影響,實驗對比了體積分數(shù)為0%,8%和12%H2O條件下Cu-ZSM-5分子篩NO吸附曲線.

低硅鋁比分子篩具有較強的親水性[9-10,13],從圖5可以看出,Cu-ZSM-5在8%和12%H2O下, NO吸附量急劇減小,最大也只有0.0957mmol/g.體積分數(shù)8%的吸附平臺稍微低于12%的,說明只要存在一定量的H2O,Cu-ZSM-5分子篩吸附NO將受到嚴重的影響.Landi等[7]研究水對Cu-ZSM-5在50~150℃下吸附NO影響時,發(fā)現(xiàn)H2O取代了Cu吸附位上NO,與NO吸附存在競爭關系.

根據(jù)上述實驗結果,采用NTP預處理后Cu-ZSM-5(Si/Al=25)分子篩進行吸附前后的紅外對比分析,結果如圖6.

由圖6對Cu-ZSM-5分子篩的吸附物種進行分析,可以明顯看出存在4個振動峰變化,而 3300cm-1吸附NO形成的倍頻峰歸屬為HONO[6,19];1630cm-1歸屬為NO2振動峰[21]; 1390cm-1歸屬為-NO3振動峰,而無水環(huán)境下吸附-NO3多于8%H2O環(huán)境下可能是因為無水環(huán)境下NO吸附量遠大于8%H2O環(huán)境下所造成的結果[20];出現(xiàn)了新振動峰1513cm-1,這些振動峰歸屬為N2O3[20],吸附量少,水對其吸附影響也很弱.根據(jù)峰強度,判斷不管是否有水存在,Cu-ZSM-5分子篩吸附NO后主要都以HONO,NO2和-NO3為主.

為了提高Cu-ZSM-5分子篩抗水性,可以引入其他金屬離子,提高材料疏水性,或者替換一定比例Cu-ZSM-5分子篩為疏水性強的材料,機械混合后提高Cu-ZSM-5吸附NO能力,如圖7為8%H2O條件下抗水實驗結果.由圖7可以看出, Cu-ZSM-5摻雜La離子吸附穿透時間延長了11min,La離子引入增加了Cu-O-La吸附位,使得材料更易吸附NO,La-Cu-ZSM-5提高了自身疏水性,降低了H2O對吸附NO影響[22].為了保證空速一致,實驗將CMS和Cu-ZSM-5分子篩以1:9比例機械混合后,其NO吸附量可以達到0.1794mmol/g.這可能是相對Cu-ZSM-5分子篩而言,CMS屬于非極性吸附劑,具有較強的疏水性能,降低吸附劑段水含量,另外CMS具有較強的富氧能力,有利于NO轉化為NO2,從而增加了Cu-ZSM-5分子篩NO吸附量.比例為5/5混合吸附劑表明了CMS的NO吸附能力很差,排除CMS吸附NO強的可能.實驗結果表明,在8%H2O條件下,相比較Cu-ZSM-5而言,CMS/La-Cu-ZSM- 5=1/9吸附劑穿透吸附量提高了約1倍,可以達到0.1889mmol/g,極大地增強了吸附劑的抗水性能.

2.4 不同氧氣濃度下Cu-ZSM-5(Si/Al=25)吸附性能

對比Cu-ZSM-5分子篩在不同氧濃度下NO吸附曲線,結果如圖8,計算得到不同體積分數(shù)氧濃度下NO吸附量分別為0.2152mmol/g, 0.5022mmol/g,0.8371mmol/g,0.4783mmol/g.

由圖8和穿透吸附量可以看出,Cu-ZSM-5分子篩在有氧條件下對NO吸附明顯強于無氧條件,在一定范圍內,隨著O2含量的增加,Cu- ZSM-5分子篩NO吸附量不斷增加,吸附曲線越平緩.這是因為NO首先吸附在Cu-ZSM-5分子篩吸附位上,隨著O2含量增加,吸附態(tài)NO反應生成吸附態(tài)NO3,然后進一步與吸附態(tài)NO反應生成NO2,促進NO的吸附[19,23].而吸附平臺卻沒有隨著氧含量的增加而降低,3%氧含量的吸附平臺比5%的低了11×10-6,可能是因為伴隨著NO2吸附,NO也會脫附出來.Despres等[8]研究200℃下,NO對Cu-ZSM-5吸附NO2影響時發(fā)現(xiàn)NO濃度為0,500,1000×10-6,時,每吸附3molNO2會釋放0.79~1.31molNO.當氧含量進一步增加到10%,吸附量急劇減小,吸附平臺也升高.在O2含量達到10%時,更易與-OH或Cu活性位結合形成[Cu-O-Cu]2+對稱聚體和[Cu+-O-Cu2+]非對稱聚體[24],占據(jù)了部分NO吸附位,從而形成了氧抑制現(xiàn)象.

圖9(a)和8(b)分別為不同氧含量下NO和NO2在Cu-ZSM-5分子篩程序升溫脫附曲線,而N2O脫附極少,可以忽略不計[5].從NO和NO2的脫附量可以看出與相對應的吸附量相符.NO在Cu-ZSM-5分子篩上有兩個脫附峰分別在70℃和385℃附近,在450℃后由于其熱力學穩(wěn)定性基本沒有.NO在Cu-ZSM-5分子篩上存在著物理吸附和化學吸附,由于存在金屬離子Cu2+會形成較強的化學鍵,以化學吸附為主,不易在低溫下脫除[25].而在有O2存在下,100℃以下的物理吸附態(tài)NO徹底消失.由于物理吸附態(tài)的NO比化學吸附態(tài)的NO更不穩(wěn)定,更易于被氧化為NO2[19],故在O2存在下Cu-ZSM-5只有化學吸附而沒有物理吸附.NO2在Cu-ZSM-5分子篩上無論是否有氧,氧含量高低都只存在380℃下化學吸附造成的脫附峰,在450℃以上時不再有NO2出現(xiàn).NO2吸附在Cu-ZSM-5分子篩上一部分是通過O2氧化吸附在Cu-ZSM-5表面的吸附態(tài)NO形成并吸附在其吸附位上;另一部分是與Cu-ZSM-5分子篩本身的超晶格氧結合并氧化成NO2.這也是在無氧下Cu-ZSM-5分子篩吸附NO后脫附卻較多NO2原因[20,26].

3 結論

3.1 Cu-ZSM-5(Si/Al=25)分子篩經(jīng)NTP預處理后,在5%O2,無H2O條件下,吸附效果最好,穿透吸附量可以達到0.8371mmol/g,并在300min之前NO脫除率一直維持在100%.

3.2 H2O在預處理和吸附過程中都是重要影響因素,會極大抑制Cu-ZSM-5分子篩吸附量,而經(jīng)過抗水性研究,在8% H2O條件下,相比較Cu-ZSM-5而言,CMS/La-Cu-ZSM-5=1/9吸附劑穿透吸附量提高了約1倍,可以達到0.1889mmol/g,穿透時間也達到78min.

3.3 O2可以促進NO向NO2轉化,在O2為5%下Cu-ZSM-5吸附效果最好,但氧含量達到10%時會抑制Cu-ZSM-5分子篩吸附NO,脫附產(chǎn)物中NO2最多,NO次之.

3.4 Cu-ZSM-5分子篩吸附NO以化學吸附為主,只在無氧條件下存在少量的物理吸附;吸附物種以HONO,NO2和-NO3為主,而在8% H2O條件下,-NO3含量較少.

[1] An J, Wang Y, Li X, et al. Analysis of the relationship between NO, NO2and O3concentrations in Beijing [J]. Environmental Science, 2007,28(4):706-711.

[2] 龐 軍,吳 健,馬 中,等.我國城市天然氣替代燃煤集中供暖的大氣污染減排效果 [J]. 中國環(huán)境科學, 2015,35(1):55-61.

[3] 邢 娜,王新平,于 青,等.分子篩對NO和NO2的吸附性能 [J]. 催化學報, 2007,28(3):205-209.

[4] Nguyen T Q, Padama A A B, Escano M C S, et al. Theoretical study on the adsorption of NO on metal macrocycles, metal= Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn [J]. ECS Transactions, 2013,45(20):91-100.

[5] Landi G, Lisi L, Pirone R, et al. Effect of water on NO adsorption over Cu-ZSM-5based catalysts [J]. Catalysis Today, 2012,191(1): 138-141.

[6] Ruggeri M P, Selleri T, Colombo M, et al. Investigation of NO2and NO interaction with an Fe-ZSM-5catalyst by transient response methods and chemical trapping techniques [J]. Journal of Catalysis, 2015,328:258-269.

[7] Zhao Q, Sun L, Liu Y, et al. Adsorption of NO and NH3over CuO/γ-Al2O3catalyst [J]. Journal of Central South University of Technology, 2011,18:1883-1890.

[8] Despres J, Koebel M, Kr?cher O, et al. Adsorption and desorption of NO and NO2on Cu-ZSM-5 [J]. Microporous and mesoporous materials, 2003,58(2):175-183.

[9] Ogura M, Itabashi K, Dedecek J, et al. Stabilization of bare divalent Fe (II) cations in Al-rich beta zeolites for superior NO adsorption [J]. Journal of Catalysis, 2014,315:1-5.

[10] Pidko E A, Xu J, Mojet B L, et al. Interplay of bonding and geometry of the adsorption complexes of light alkanes within cationic faujasites. Combined spectroscopic and computational study [J]. The Journal of Physical Chemistry B, 2006,110(45): 22618-22627.

[11] 李玉芳,劉華彥,黃海鳳,等. NO在分子篩ZSM-5催化劑上催化氧化動力學研究 [J]. 中國環(huán)境科學, 2010,30(2):161-166.

[12] Zhang R, McEwen J S, Kollár M, et al. NO Chemisorption on Cu/SSZ-13: A Comparative Study from Infrared Spectroscopy and DFT Calculations [J]. Acs Catalysis, 2014,4(11):4093-4105.

[13] Kazansky V B, Serykh A I, Anderson B G, et al. The sites of molecular and dissociative hydrogen adsorption in high-silica zeolites modified with zinc ions. III DRIFT study of H2adsorption by the zeolites with different zinc content and Si/Al ratios in the framework [J]. Catalysis letters, 2003,88(3/4):211-217.

[14] 趙 娜,牛君陽,劉亞華,等.預處理條件及金屬離子改性對H-MOR分子篩的DME羰基化性能影響 [J]. 化工學報, 2015,66(9):3504-3510.

[15] 張秋林,邱春天,徐海迪,等.整體式Cu-ZSM-5催化劑上NH3選擇性催化還原NO活性 [J]. 催化學報, 2015,31(11):1411-1416.

[16] 李玉芳,劉華彥,黃海鳳,等.疏水型H-ZSM-5分子篩上NO氧化反應的研究 [J]. 中國環(huán)境科學, 2009,29(5):469-473.

[17] Kantcheva M, Vakkasoglu A S. Cobalt supported on zirconia and sulfated zirconia I.: FT-IR spectroscopic characterization of the NOspecies formed upon NO adsorption and NO/O2co-adsorption [J]. Journal of Catalysis, 2004,223(2):352-363.

[18] Tortorelli M, Chakarova K, Lisi L, et al. Disproportionation of associated Cu2+sites in Cu-ZSM-5to Cu+and Cu3+and FTIR detection of Cu3+(NO)(= 1, 2) species [J]. Journal of Catalysis, 2014,309:376-385.

[19] 劉華彥,張澤凱,徐媛媛,等.高硅Na-ZSM-5分子篩表面NO的常溫吸附-氧化機理 [J]. 催化學報, 2010,31(10):1233-1241.

[20] 張文祥,賈明君,張春雷,等.銅離子交換分子篩上NO吸附的IR光譜及TPD研究 [J]. 高等學校化學學報, 1998,1112:1116.

[21] Devadas M, Kr?cher O, Elsener M, et al. Influence of NO2on the selective catalytic reduction of NO with ammonia over Fe-ZSM5 [J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2006,67(3):187-196.

[22] Li L, Xiao Z, Zhang Z, Tan S. Pervaporation of acetic acid/water mixtures through carbon molecular sieve-filled PDMS membranes [J]. Chemical Engineering Journal, 2004,97(1):83-86.

[23] Fan X, Li C, Zeng G, Zhang X, et al. The effects of Cu/HZSM-5 on combined removal of Hg0and NO from flue gas [J]. Fuel Processing Technology, 2012,104:325-331.

[24] Yan J Y, Sachtler W M H, Kung H H. Effect of Cu loading and addition of modifiers on the stability of Cu/ZSM-5in lean NOreduction catalysis [J]. Catalysis today, 1997,33(1):279-290.

[25] Zdravkova V, Drenchev N, Ivanova E, et al. Surprising Coordination Chemistry of Cu+Cations in Zeolites: FTIR Study of Adsorption and Coadsorption of CO, NO, N2, and H2O on Cu–ZSM-5 [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2015, 119(27):15292-15302.

[26] Dou B, Lv G, Wang C, Hao Q, et al. Cerium doped copper/ ZSM-5catalysts used for the selective catalytic reduction of nitrogen oxide with ammonia [J]. Chemical Engineering Journal, 2015,270:549-556.

*責任作者, 教授, txiaolong@126.com

Adsorption characteristics of NO in gas-fired gas on Cu-ZSM-5molecular sieve

GAO Yue-ming, YU Qing-jun, YI Hong-hong, ZHANG Ya-jie, CAO Yu-meng, LI Dian-ze, TANG Xiao-long*

(School of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)., 2016,36(8)：2275~2281

Effect of pretreatment condition, H2O and O2content on NO adsorption on Cu-ZSM-5molecular sieve was investigated in this experiment. The results showed that in the condition of 5% oxygen and none water Cu-ZSM-5 molecular sieve with the Si/Al ratio of 25had the best adsorption effect, whose breakthrough absorption amount was 0.8371mmol per gram. It had proved that water could be effectively removed by the non-thermal plasma(NTP) pretreatment on Cu-ZSM-5 molecular sieve using FT-IR method, and adsorption site of -OH retained. The water inhibited the adsorption capacity on Cu-ZSM-5 molecular sieve effectively, and breakthrough absorption amount was 0.09566mmol per gram. However, the adsorption capacity of mixed adsorbent, with the carbon molecular sieve(CMS)/La-Cu-ZSM-5 volume of nine, reached to 0.1889mmol per gram when the water content was 8%. While oxygen promoted the adsorption of nitric oxide, it inhibited the adsorption capacity on Cu-ZSM-5molecular sieve when the volume fraction of oxygen was 10%; TPD and FT-IR analysis showed adsorption species on Cu-ZSM-5molecular sieve was composed of NO2, NO and -NO3, when water content was 8%, the content of -NO3species was low.

Cu-ZSM-5molecular sieve；NO；gas-fired；adsorption；H2O；O2

X511

A

1000-6923(2016)08-2275-07

高月明(1991-),男,福建武夷山人,碩士,主要從事大氣污染脫硝技術研究.

2016-01-05

國家自然科學基金(21177051);中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金(06101047);首都藍天行動培育專項(Z141100001014006).