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在沸石催化剂条件下CH4对N2O的还原效果,指出相比直接分解,还原剂的引入使N2O在同样催化剂和温度条件下的分解率大幅提高。在130℃ 时H2对N2O的消除率达到 90% 在 360℃ 时,CO 对N2O的分解率可以达到100% 。催化还原法脱除N2O的技术在俄罗斯和美国 的硝酸工厂已有应用案例。这种方法的脱除率较高,但随脱除反应的进行会引入新的杂质 (CO、CO2) 造成二次污染。其中还原剂的使用也会提高脱除过程的成本,因此该方法在商业应用推广过程中同样会受到一定限制。特别的,如果***作为汽车燃料的 技术被推广使用,那么利用***作还原剂处理汽车 尾气中N2O的工艺可能会有较好的应用前景。
催化裂解消除法是指在催化剂的作用下使N2O直接分解为O2和N2。由于 这种方法不需要引入其他参与脱除反应的物质,成 本较低且不会引起二次污染,因此引起研究者广泛关注。N2O分解过程所需的活化能较高( 250kJ/mol) ,在没有催化剂参与的条件下很难进行,因此研 究的焦点主要集中在新型低温高活性裂解催化剂的 研发。自20世纪70年代i开始,研究者研发了大量的可用于催化分解N2O的催化剂,较多研究已经在实验室中取得了理想的效果,目前已研发的催化剂依据活性组分的不同可以分为金属氧化物催化剂、负载型***催化剂和金属离子交换的分子筛三大类。金属氧化物催化剂的催化活性较高,主要有过渡金属氧化物(Co3O4、CoO、NiO) 、碱土金属氧化物 (CaO、MgO) 和稀土金属氧化物及其复合金属氧化物等。
负载型***催化剂是较早用于分解N2O研 究的催化剂,并借助载体的大比表面积和活性组分的高分散性,得以适用于实际的工业过程。此类催化剂的活性受到活性组分和载体种类的共同影响。 目前常用的载体有 Al2O3、MgO、SiO2、TiO2 和 ZrO2等,常用的金属有 Rh、Ru、Pd、Pt、Au 和In等。 分子筛催化剂多是以过渡金属( Fe、Co、Ni、Cu、 Ru、Rh、Pd 等) 离子交换 Z***-5、Z***-11 以及X型 等分子筛而得到。 其中混合金属氧化物催化剂活性较高且有较好 的热稳定性,已经在工业过程中获得实际应用。
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