以NH3還原NOx的選擇性催化還原(NH3-SCR)技術(shù)廣泛應(yīng)用于煙氣(含NO、O2、N2等)脫硝。
(1)NOx大量排放造成的環(huán)境問題主要有:酸雨、光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層酸雨、光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層(填一種)。
(2)以Fe-Mn/TiO2催化的NH3-SCR反應(yīng)機理如圖所示(字母A~D為中間體的代號)。
①NH3-SCR反應(yīng)的化學(xué)方程式為 4NH3+4NO+O2 Fe-Mn/TiO2 4N2+6H2O4NH3+4NO+O2 Fe-Mn/TiO2 4N2+6H2O。
②根據(jù)元素電負性的變化規(guī)律,步驟Ⅰ、Ⅱ的過程可描述為 NH3中帶部分負電荷的N與A中帶正電荷的Mn作用生成B,B中帶部分正電荷的H轉(zhuǎn)移到帶負電荷的O上生成CNH3中帶部分負電荷的N與A中帶正電荷的Mn作用生成B,B中帶部分正電荷的H轉(zhuǎn)移到帶負電荷的O上生成C。
(3)常壓下,將一定比例的NH3、NO、O2、N2的混合氣體勻速通過裝有催化劑的反應(yīng)管,測得NO的轉(zhuǎn)化率與N2的選擇性[2n生成(N2)n總轉(zhuǎn)化(NH3)]如圖所示。溫度高于350℃,N2選擇性下降的原因是 催化劑活性降低,NH3轉(zhuǎn)化為N2的速率降低;部分NH3被氧化為NO催化劑活性降低,NH3轉(zhuǎn)化為N2的速率降低;部分NH3被氧化為NO。
(4)研究NH3-SCR法尾氣中NH3脫除機理的流程如圖1所示。其他條件一定時,在不通O2、通入O2兩種情況下,NH3的脫除率、NO的選擇性[n生成(NO)n總轉(zhuǎn)化(NH3)]與通氣時間的關(guān)系如圖2所示。
①反應(yīng)17~19.2h時,NH3脫除率下降,其原因是 該時間段內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為NH3與CuO反應(yīng)生成Cu(或Cu2O)和N2,隨時間推移,CuO與Cu2O的量減少,NH3氧化為N2的速率降低該時間段內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為NH3與CuO反應(yīng)生成Cu(或Cu2O)和N2,隨時間推移,CuO與Cu2O的量減少,NH3氧化為N2的速率降低。
②通入O2后,NO選擇性增大,其原因是 隨時間推移,Cu被O2氧化為CuO的量增多,NH3被CuO催化氧化成NO的量增大隨時間推移,Cu被O2氧化為CuO的量增多,NH3被CuO催化氧化成NO的量增大。
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【答案】酸雨、光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層;4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O;NH3中帶部分負電荷的N與A中帶正電荷的Mn作用生成B,B中帶部分正電荷的H轉(zhuǎn)移到帶負電荷的O上生成C;催化劑活性降低,NH3轉(zhuǎn)化為N2的速率降低;部分NH3被氧化為NO;該時間段內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為NH3與CuO反應(yīng)生成Cu(或Cu2O)和N2,隨時間推移,CuO與Cu2O的量減少,NH3氧化為N2的速率降低;隨時間推移,Cu被O2氧化為CuO的量增多,NH3被CuO催化氧化成NO的量增大
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【解答】
【點評】
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