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摘要：随着我国科学技术的不断发展，我国脱硝所用的催化剂产品在使用过程中也会产生一些问题。尤其是催化剂碱金属中毒现象，这将导致催化剂失去活性。因此，对脱硝催化剂进行碱金属分析和研究就是非常有必要的。本文就对碱金属中毒和催化剂失活的相关情况和原因进行了分析。相关人员发现，碱金属很可能会使催化剂的酸性降低，从而也就造成其还原性的下降。但是由于脱硝催化剂在环境保护中有着很重要的作用，也就应该对碱金属中毒脱硝催化剂的再生技术进行研究。
关键词：工业脱硝催化剂 碱金属中毒 再生研究
选择性催化还原脱硝（SCR）技术一直是国际上烟气脱硝治理的主要方法，尤其是在电力行业，选择性催化还原技术的经济性和效能都比较好，脱硝效率可以达到95%以上。随着SCR技术的推广与应用，SCR运行出现的问题也越来越多，尤其是催化剂中毒现象，从而导致催化剂活性下降，脱硝效率达不到要求，从而造成环保排放不达标。本文就对工业脱硝催化剂的碱金属中毒和再生进行研究。
一、碱金属的中毒原理
SCR脱硝反应关键就是氨气（NH3）还原氧化氮（NOx）的反应。
在反应（1）和（2）中，每脱除1摩尔氧化氮（NOx）需要消耗1摩尔氨气（NH3）。反应（3）仅在二氧化氮（NO2）的数量超过一氧化氮（NO）时才会发生。在传统燃煤锅炉中，氧化氮（NOx）中一氧化氮（NO）占90-95 %，其余为二氧化氮（NO2）。在这种情况下按化学方法计算，氨气和氧化氮的比例（NH3：NOX）是1：1。但是，在实际系统中，由于停留时间有限，使得混合不充分，反应不完全，通常要加入稍为过量的氨气才能使一氧化氮（NO）达到理想的还原程度。
早在上个世纪，就有相关的设计人员已经对碱金属相关性质进行了分析和研究。在进行实验的过程中，研究人员大多会选择可以溶解在碱金属的盐类，进而再经过一系列的干燥和烘烤后，就可以进行模拟碱金属中毒的催化剂。然后再通过对相关物质的分析，也就可以初步得到碱金属中毒后催化剂的相关变化情况。在一般情况下，碱金属对相关催化剂的物理性质的影响比较小，但是可能会改变催化剂的化学性质，从而也就会导致催化剂的失活。
目前，国内外的脱硝催化剂主要为钒-钨（钼）-钛成分体系的产品。在催化剂与烟气和还原剂接触时，会发生化学反应，从而造成催化剂的化学活性位被破坏，最终导致催化剂活性不断衰减，催化剂效果不断下降。不同的碱金属对相关催化剂酸性的影响的程度也有着不同的情况。而由于近几年我国燃煤工厂在施工的过程中，所含有的碱金属大多是钾和钠。正因如此，行业内对于碱金属中毒脱硝催化剂的研究大多也是对金属钾和钠进行研究。
催化剂碱金属中毒原理：
相关人员在进行实验时，如果将硝酸钠作为前驱体，并且还在氧化钨的脱硝催化剂上放有氧化钾。同时，随着氧化钾含量的不断增多，我们发现催化剂的一氧化氮的脱除率越来越小。通过对实验结果的研究，相关学者认为这是因为氧化钾和五氧化二钒进行了一定程度上的反应，最终导致了活性酸性位相结合，最终会使催化剂的性质失活。
而如果是将硝酸钾作为前驱体，并且在氧化物脱硝催化剂上装有氧化钾，我们可以发现氧化钾的含量在不断的增加，但是一氧化氮的脱除率却在不断降低。相关学者认为这是因为氧化钾和五氧化二钒的活性酸类相结合，不利于相关反应的发生，从而使催化剂的酸性大大降低。
除此之外，一些研究人员将氧化钨催化剂放在氯化钾和硫酸钾的溶液中。经过研究发现，催化剂的活性都有所降低。因此，我们认为钾和催化剂的B酸位相结合，所以容易导致催化剂的活性下降，不利于相关的反应，最终可能会使催化剂在反应的时候不能很好的吸附氨气，正因如此，相关的脱硝活性也就会逐渐降低。
而有人将硝酸钠作为前驱体，从而观察碱金属钠对氧化物催化剂的相关影响。通过相关的实验结果证明，纳元素会对催化剂产生影响。这是因为钠元素会引起催化剂的物理中毒和化学中毒。在物理中毒中，催化剂的相关颗粒可能会产生沉积，从而堵塞。而在化学中毒中，主要是因为一些有毒的化学元素生成，从而导致五氧化二钒和氧化钨等金属氧化物所存在的化学环境产生了一些变化。
同时，随着相关实验的不断深入和研究，我们可以发现碱金属钠和钾对脱硝催化剂的氧化还原性质也有着比较大的影响。尤其是纳元素和钾元素的存在可能会降低催化剂表面的吸附，较低的化学吸附氧浓度也会影响着催化剂的性质，抑制了催化剂的活性。
综上所述，我们可以发现碱金属钾和钠不仅可以减少酸的浓度，同时还会影响催化剂表面的吸附氧的性质，还会在一定程度上减少催化剂的活性成分。正因为这三种原因的不断作用和影响，也就导致了催化剂的脱硝活性在不断降低。
二、碱金属中毒催化剂再生技术
对于应对碱金属中毒的脱硝催化剂，相关人员所采取的再生方法大多是离子水清洗、二氧化硫酸化处理、铵盐溶液清洗等方法。而通过对于这些方法的不断实验和对比，我们可以把方法分为无机酸清洗法和有机酸清洗法。
2.1无机酸清洗法
硝酸和硫酸等无机酸溶液可以在一定程度上清洗碱金属的中毒脱硝催化剂。工作人员在进行清洗的过程中，也可以采取鼓泡、超声等方式来进行。在无机酸中，硫酸的清洗效果更好，并且也可以在清洗溶液中加入硫酸根离子，从而使清洗的效果更好。但是无机酸清洗的方法也存在的缺点。这是因为无机酸溶液很可能会使催化剂的活性成分缺失。其次，无机酸也很可能会使三价铁离子渗透到催化剂的表面，不利于催化剂的反应。
2.2有机酸清洗法
与无机酸相比，有机酸的腐蚀性较小。并且相关工作人员通过实验表明，利用有机酸清洗的方法，催化剂的再生效果较好。同时，利用有机酸清洗法所产生的相关反应也不会在碱金属的表面留有过多的有害物质。但是，有机酸的成本较高，如果想将其应用的更加广泛，也需要考虑到成本的问题。同时，经过有机酸洗后也可能会产生比较多的酸洗废水，相关人员也应该考虑如何处理这些废水。
结束语：近几年来，我国在进行工业生产的过程中，脱硝催化剂可能会因为碱金属中毒而失活。当前我国也已经对碱金属脱硝催化剂失活的现象进行了分析和研究。相关的研究人员也已经研发出许多高效、科学的再生技术。但是这些技术也有着其局限性，要想使相关再生技术能够广泛地应用到实际生产过程中，还需要设计人员进行进一步的研究。同时，要想使我国脱硝行业能够进一步发展，也应该发展碱金属再生技术。
参考文献：
[1]孙洪波.工业脱硝催化剂的碱金属中毒和再生研究进展[J].广东化工，2016，43（19）：113-114.
[2]李启超. 钒钛基SCR催化剂的中毒、再生与回收[D].北京化工大学，2016.
论文作者:陈付国
论文发表刊物:《中国经济社会论坛》学术版2018年第10期
论文发表时间:2019/5/27
标签：催化剂论文; 碱金属论文; 氧化氮论文; 活性论文; 无机酸论文; 有机酸论文; 氨气论文; 《中国经济社会论坛》学术版2018年第10期论文;