工程科学学报.第43卷，第8期：1125-1135.2021年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.8:1125-1135,August 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.08.001;http://cje.ustb.edu.cn 烧结烟气中Zn对V,O-WO3/TiO2催化剂脱除NO和二 噁英性能的影响 丁 龙，钱立新)，杨涛，张洪亮2，余正伟)，张晓霞2)，龙红明，2)区 1)安徽工业大学治金工程学院，马鞍山2430322)冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室，马鞍山243002 ☒通信作者，E-mail:yaflhm@126.com 摘要V,O-WOTO,(VWTi)催化剂可以同时脱除铁矿烧结烟气中的NO,和二噁英，但复杂的烟气成分会导致催化剂失 活.本文采用浸渍法对VWTi催化剂进行ZnCl2、ZnO和ZnSO4中毒实验.模拟烧结烟气条件，研究了在VWTi催化剂表面负 载不同形态Z对其同时脱除NO,和二愿英（以氯苯作为模拟物）性能的影响，分析了中毒前后催化剂表面活性物质的理化性 质，并对中毒催化剂开展了再生实验.结果表明：不同Zn物种对VWTi催化剂同时脱除NO,和氯苯(CB)均具有失活作用. Z物种会引起催化剂表面颗粒轻微团聚，表面酸性位点数量减少，表面V的还原性减弱，表面化学吸附氧比例，以及V+和 V+的物质的量比值降低.再生实验结果表明：酸洗可以在一定程度上恢复中毒催化剂的催化活性.但水洗不能恢复中毒催化 剂的活性.研究发现Zn盐中毒作用机理为：Zn2与催化剂表面酸性位点V=O和V-OH反应形成V一O-Zn,对NH与 CB的吸附产生不利影响.造成催化剂中毒失活，ZSO4中的SO?可以为NH和CB的吸附转化提供新的酸性位点，减轻中毒 效果，ZC,中的Cr会在反应后产生副产物HCl,造成催化剂表面更多活性位点中毒，加深中毒效果. 关键词V2O-WO/TiO2:Zn物种；中毒；NO:二愿英 分类号0643.3 Influence of Zn in the iron ore sintering flue gas on the removal of NOx and dioxins by V2Os-WO3/TiO2 catalyst DING Long,QIAN Li-xin,YANG Tao,ZHANG Hong-liang2,YU Zheng-weP,ZHANG Xiao-xid,LONG Hong-ming2 1)School of Metallurgical Engineering,Anhui University of Technology,Ma'anshan 243032,China 2)Anhui Province Key Laboratory of Metallurgy Engineering Resources Recycling,Ma'anshan 243002,China Corresponding author,E-mail:yaflhm@126.com ABSTRACT Iron ore sintering is a process in which fuel,flux,and iron ore powders are mixed and sintered into a block under incomplete melting conditions.The flue gas from iron ore sintering process is one of the largest sources of nitrogen oxide (NO)and dioxin emissions in industries.The V2O-WOTiO(VWTi)catalyst can simultaneously remove NO,and dioxins,but the presence of the complex flue gas results in the deactivation of the catalysts.In response to this challenge,this study carried out experiments for ZnCl,ZnO,and ZnSO poisoning over the VWTi catalyst via wet impregnation method.The effects of the different Zn species on the simultaneous removal of NO,and dioxins (chlorobenzene was used as the simulant for dioxins)by the VWTi catalyst were studied under simulated conditions of the iron ore sintering flue gas.The surface physicochemical properties of the fresh and poisoned catalysts were characterized to reveal the deactivation mechanism,and the regeneration experiments of the poisoned catalysts were investigated. Results showed that deactivation through catalytic denitrification and chlorobenzene (CB)catalytic degradation processes could be 收稿日期：2020-10-08 基金项目：国家自然科学基金资助面上项目(51674002)：国家自然科学基金资助青年项目(51704009)烧结烟气中 Zn 对 V2O5−WO3 /TiO2 催化剂脱除 NOx 和二 噁英性能的影响 丁    龙1)，钱立新1)，杨    涛1)，张洪亮1,2)，余正伟2)，张晓霞2)，龙红明1,2) 苣 1) 安徽工业大学冶金工程学院，马鞍山 243032    2) 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室，马鞍山 243002 苣通信作者，E-mail：yaflhm@126.com SO2− 4 摘    要    V2O5−WO3 /TiO2（VWTi）催化剂可以同时脱除铁矿烧结烟气中的 NOx 和二噁英，但复杂的烟气成分会导致催化剂失 活. 本文采用浸渍法对 VWTi 催化剂进行 ZnCl2、ZnO 和 ZnSO4 中毒实验. 模拟烧结烟气条件，研究了在 VWTi 催化剂表面负 载不同形态 Zn 对其同时脱除 NOx 和二噁英（以氯苯作为模拟物）性能的影响，分析了中毒前后催化剂表面活性物质的理化性 质，并对中毒催化剂开展了再生实验. 结果表明：不同 Zn 物种对 VWTi 催化剂同时脱除 NOx 和氯苯（CB）均具有失活作用. Zn 物种会引起催化剂表面颗粒轻微团聚，表面酸性位点数量减少，表面 V 的还原性减弱，表面化学吸附氧比例，以及 V 5+和 V 4+的物质的量比值降低. 再生实验结果表明：酸洗可以在一定程度上恢复中毒催化剂的催化活性，但水洗不能恢复中毒催化 剂的活性. 研究发现 Zn 盐中毒作用机理为：Zn2+与催化剂表面酸性位点 V=O 和 V−OH 反应形成 V−O−Zn，对 NH3 与 CB 的吸附产生不利影响，造成催化剂中毒失活，ZnSO4 中的 可以为 NH3 和 CB 的吸附转化提供新的酸性位点，减轻中毒 效果，ZnCl2 中的 Cl−会在反应后产生副产物 HCl，造成催化剂表面更多活性位点中毒，加深中毒效果. 关键词    V2O5–WO3 /TiO2；Zn 物种；中毒；NOx；二噁英 分类号    O643.3 Influence of Zn in the iron ore sintering flue gas on the removal of NOx and dioxins by V2O5–WO3 /TiO2 catalyst DING Long1) ，QIAN Li-xin1) ，YANG Tao1) ，ZHANG Hong-liang1,2) ，YU Zheng-wei2) ，ZHANG Xiao-xia2) ，LONG Hong-ming1,2) 苣 1) School of Metallurgical Engineering, Anhui University of Technology, Ma’anshan 243032, China 2) Anhui Province Key Laboratory of Metallurgy Engineering & Resources Recycling, Ma’anshan 243002, China 苣 Corresponding author, E-mail: yaflhm@126.com ABSTRACT    Iron  ore  sintering  is  a  process  in  which  fuel,  flux,  and  iron  ore  powders  are  mixed  and  sintered  into  a  block  under incomplete melting conditions. The flue gas from iron ore sintering process is one of the largest sources of nitrogen oxide (NOx ) and dioxin emissions in industries. The V2O5–WO3 /TiO2 (VWTi) catalyst can simultaneously remove NOx and dioxins, but the presence of the  complex  flue  gas  results  in  the  deactivation  of  the  catalysts.  In  response  to  this  challenge,  this  study  carried  out  experiments  for ZnCl2 , ZnO, and ZnSO4 poisoning over the VWTi catalyst via wet impregnation method. The effects of the different Zn species on the simultaneous removal of NOx and dioxins (chlorobenzene was used as the simulant for dioxins) by the VWTi catalyst were studied under simulated conditions of the iron ore sintering flue gas. The surface physicochemical properties of the fresh and poisoned catalysts were characterized  to  reveal  the  deactivation  mechanism,  and  the  regeneration  experiments  of  the  poisoned  catalysts  were  investigated. Results  showed  that  deactivation  through  catalytic  denitrification  and  chlorobenzene  (CB)  catalytic  degradation  processes  could  be 收稿日期: 2020−10−08 基金项目: 国家自然科学基金资助面上项目（51674002）；国家自然科学基金资助青年项目（51704009） 工程科学学报，第 43 卷，第 8 期：1125−1135，2021 年 8 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 8: 1125−1135, August 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.08.001; http://cje.ustb.edu.cn