Розробка каталізаторів для знешкодження токсичних оксидів азоту в газових викидах виробництва азотної кислоти

Соловйов, СО
Кирієнко, ПІ
Попович, НО
Ларіна, ОВ
Nauka innov. 2019, 15(1):63-76
https://doi.org/10.15407/scin15.01.063
Рубрика: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова: Українська
Анотація: 
Вступ. Зниження рівня викидів оксидів азоту (NOx) промисловими підприємствами залишається однією з важливих проблем захисту навколишнього середовища. Основним способом знешкодження викидів NOx є процес селективного каталітичного відновлення (СКВ), ефективність якого визначається активністю каталізаторів, які потребують вдосконалення.
Проблематика. СКВ NOx амоніаком з використанням каталізатора АВК-10 є основним способом знешкодження токсичних сполук NOx у газових викидах підприємств азотної промисловості. Зазначений каталізатор містить в своєму складі токсичний ванадій і за рівнем очистки від NOx та розкладанням залишкового NH3 не відповідає сучасним санітарним вимогам. Отже, важливим є розроблення та апробація технології виготовлення безванадієвих каталізаторів для зазначеного процесу.
Мета. Розробка та впровадження технологічних засад виготовлення високоактивого алюмо-мідно-цинкового (АМЦ) каталізатора СКВ NOx для знешкодження викидів при виробництві азотної кислоти.
Матеріали й методи. АМЦ каталізатори готували шляхом просочення гранул γ-Al2O3 (марки А-1) розчинами нітратів міді та цинку. Активність каталізаторів визначали в оснащеній газоаналізатором установці проточного типу. 
Результати. Розроблено технологію приготування нанофазних АМЦ каталізаторів із «скоринковою» структурою активного шару для СКВ NOx в газових викидах виробництва азотної кислоти, яка забезпечує локалізацію оксиду міді в приповерхневому шарі гранули-носія, що обумовлює вищу активність, порівняно з існуючими каталізаторами. 
Висновки. Відпрацьовано технологічний процес виготовлення розробленого АМЦ каталізатора в умовах Товариство з додатковою відповідальністю «Каталізатор», м. Кам’янське (Дніпропетровська обл.). Випробування на до сліднопромисловій установці на діючому агрегаті неконцентрованої азотної кислоти холдингу «Ostchem» показали, що розроблений каталізатор забезпечує зниження залишкових оксидів азоту в очищеному газі до рівня 0,001-0,002% об. і практично повну відсутність амоніаку.
Ключові слова: оксид міді, оксиди азоту, оксидний алюмо-мідно-цинковий каталізатор, селективне каталітичне відновлення
Посилання: 
1. Атрощенко В.И., Алексеев А.М., Засорин А.П. Технология связанного азота. Київ: Вища школа, 1985. 327 с.
2. Brandenberger S., Kröcher O., Tissler A., Althoff R. The state of the art in selective catalytic reduction of NOx by ammonia using metal‐exchanged zeolite catalysts. Catal. Rev. Sci. Eng. 2008. V. 50, no. 4. Р. 492–531.
3. Lee T., Bai H. Low temperature selective catalytic reduction of NOx with NH3 over Mn-based catalyst: A review. AIMS Environ. Sci. 2016. V. 3, no. 2. Р. 261–289.
4. Zhang J., Qu H. Low-temperature selective catalytic reduction of NOx with NH3 over Fe-Cu mixed oxide/ZSM-5 catalysts containing Fe2CuO4 phase. Ind. Eng. Chem. Res. 2014. V. 51, no. 1. Р. 4961–4975.
5. Li J., Chang H., Ma L., Hao J., Yang R.T. Low-temperature selective catalytic reduction of NOx with NH3 over metal oxide and zeolite catalysts-A review. Catal. Today. 2011. V. 175, no. 1. Р. 147–156.
6. Li P., Xin Y., Li Q., Wang Z., Zhang Z., Zheng L. Ce − Ti amorphous oxides for selective catalytic reduction of NO with NH3 : con fi rmation of Ce − O − Ti active sites. Environ. Sci. Technol. 2012. V. 46, no. 17. Р. 9600−9605.
7. Wang H., Qu Z., Xie H., Maeda N., Miao L., Wang Z. Insight into the mesoporous FexCe1-xO2-δ catalysts for selective catalytic reduction of NO with NH3: Regulable structure and activity. J. Catal. 2016. V. 338, no. 1. Р. 56–67.
8. Chen J., Chen Y., Zhou M., Huang Z., Gao J., Ma Z., Chen J., Tang X. Enhanced performance of ceria-based NOx  reduction catalysts by optimal support effect. Environ. Sci. Technol. 2017. V. 51, no. 1. Р. 473–478.
9. Brookshier M., Chusuei C.C., Goodman D.W. Control of CuO particle size on SiO2 by spin coating. Langmuir. 1999. V. 15, no. 6. Р. 2043–2046.
10. Espinós J.P., Morales J., Barranco A., Caballero A., Holgado J.P., González-Elipe A.R., Gonza A.R. Interface effects for Cu, CuO, and Cu2O Deposited on SiO2 and ZrO2 . XPS determination of the valence state of copper in Cu/SiO2 and Cu/ZrO2 catalysts. J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106, no.  27. Р. 6921–6929.
11. Fernández L., Garro N., El Haskouri J., Pérez-Cabero M., Alvarez-Rodríguez J., Latorre J., Guillem C., Beltrán A., Beltrán D., Amorós P. Mesosynthesis of ZnO-SiO2 porous nanocomposites with low-defect ZnO nanometric domains. Nanotechnology. 2008. V. 19, no. 22. Р. 225603.
12. Ertl G., Hierl R., Knözinger H., Thiele N., Urbach H.P. XPS study of copper aluminate catalysts. Appl. Surf. Sci. 1980. V. 5, no. 1. Р. 49–64.