TWI594793B - 以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒及其方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種以選擇性觸媒還原反應〔Selective Catalytic Reduction reaction，SCR reaction〕處理廢氣氮氧化物〔NOx〕之觸媒及其方法；特別是關於一種以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體〔Ferrite〕觸媒及其方法。
習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I496740號〝以鐵、鎳、鈷、錳/鋁製備應用於還原氮氧化物之雙金屬選擇性還原活性碳觸媒及其製備方法〞之發明專利，其揭示一種以鐵、鎳、鈷、錳/鋁製備應用於還原氮氧化物之雙金屬選擇性還原活性碳觸媒及其製備方法。該雙金屬選擇性還原活性碳觸媒以農業廢棄物之椰殼為原料，經前處理，再以鐵、鎳、鈷、錳/鋁複合雙金屬活化物溶液作為活化劑，並採濕含浸方式使該等活化物均勻附於椰殼纖維素上，再進行熱裂解程序，以製備出鐵、鎳、鈷、錳/鋁雙金屬選擇性還原活性碳觸媒，可應用於對氣態氮氧化物污染物進行還原處理。
另一習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I492790號〝選擇性觸媒還原反應之觸媒的製造方法及其應用〞之發明專利，其揭示一種選擇
性觸媒還原反應之觸媒的製造方法及其應用。該選擇性觸媒還原反應之觸媒製造方法先提供一水溶液；水溶液包含金屬氧化物及水，其中金屬氧化物包含金屬硝酸前趨物、金屬醋酸前趨物；然後，將擔體加至水溶液中，以形成觸媒溶液，其中擔體包含二氧化鈦及褐煤；接著，依序進行滴定製程及鍛燒製程，以形成選擇性觸媒還原反應之觸媒。該選擇性觸媒還原反應之觸媒可於低溫催化裂解氮氧化物及戴奧辛。
另一習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I364323號〝應用於還原氮氧化物之硫酸鋁/硝酸銅選擇性還原活性碳觸媒及其製備方法〞之發明專利，其揭示一種應用於還原氮氧化物之硫酸鋁/硝酸銅選擇性還原活性碳觸媒。該硫酸鋁/硝酸銅選擇性還原活性碳觸媒以農業廢棄物之椰殼為原料，先經前處理，再以硫酸鋁與硝酸銅雙金屬活化物溶液複合作為活化劑，並採濕含浸方式使該等活化物均勻附於椰殼纖維素上，再進行熱裂解程序，得到硫酸鋁/硝酸銅選擇性還原活性碳觸媒，可應用於對氣態氮氧化物污染物進行還原處理。
另一習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I322707號〝應用於一氧化氮還原反應之高性能銅活性碳觸媒〞之發明專利，其揭示一種應用於一氧化氮還原反應之高性能銅活性碳觸媒。該銅活性碳觸媒以活性碳經研磨、篩分後，以粒徑範圍在40至45mesh〔0.35至0.42mm〕之粒子作為所需要的活性碳觸媒擔體。然後，先經烘乾後，以質量比1：5之比例浸入6N HNO3溶液中，再經攪拌、水洗、烘乾後，再含浸於觸媒前趨物Cu(NO3)2．2.5H2O水溶液中，經加熱攪拌使水份完全蒸發，再經烘乾後送入通有CO2之鍛燒爐內進行鍛燒，冷卻後再置入高溫爐中予以預氧化處理，待冷卻後即得到活性碳觸
媒。
然而，前述專利公告第I496740號、第I492790號、第I364323號及第I322707號雖然已揭示各種選擇性觸媒還原反應之觸媒，但其仍具有各種缺點〔例如：SCR觸媒反應溫度過高或有效處理溫度區間過窄〕。因此，習用選擇性觸媒還原反應之觸媒及其方法必然存在進一步改善之需求。前述諸專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。
另一習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I460004號〝選擇性觸媒還原反應的板狀觸媒與其製造方法〞之發明專利，其揭示一種選擇性觸媒還原反應的板狀觸媒組成物及其製造方法。該選擇性觸媒還原反應的板狀觸媒製造方法：首先，混合並研磨鋁金屬化合物、鋯金屬化合物、鈦金屬化合物和矽金屬化合物，以形成觸媒擔體；接著，加入軟水、錳金屬化合物、鐵金屬化合物和鈰金屬化合物以進行捏拌混合；接著，再加入碳化合物、無機纖維以及黏土以進行捏拌混合，而形成糰料；然後，將糰料輥軋於一網狀金屬上，依序經成型、乾燥、鍛燒步驟，而完成選擇性觸媒還原反應的板狀觸媒。
另一習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I453065號〝選擇性觸媒還原反應〔SCR〕板狀觸媒製造方法〞之發明專利，其揭示一種SCR板狀觸媒製造方法。該SCR板狀觸媒製造方法：將水、鈦金屬化合物、釩金屬銨化合物、硫酸化合物及鎢金屬銨化合物溶液〔或鉬金屬銨化合物溶液〕於常溫下進行混合，並添加無機纖維及黏土作為結合劑，以形成一SCR觸媒材料；接著，附著該SCR觸媒材料於一網狀金屬，以形成一SCR板狀觸媒基材，再依序經成型、乾燥及煅燒步驟，製作完成一SCR板狀觸媒。
另一習用選擇性觸媒還原反應之觸媒，例如：中華民國專利公告第I474859號〝控制廢氣排放的電觸媒蜂巢〞之發明專利，其揭示一種控制廢氣排放的電觸媒蜂巢。該電觸媒蜂巢用以淨化一富氧燃燒廢氣，且該電觸媒蜂巢包含一蜂巢結構體、一固態氧化物層及一陰極層。該蜂巢結構體包含一陽極及複數個氣流通道，而該陽極形成該蜂巢結構體的一骨架，且該氣流通道形成於該骨架內，以便供該富氧燃燒廢氣流通；該固態氧化物層包覆該陽極，而該固態氧化物層具有一管壁，且該管壁面對該氣流通道，且該陰極層附著於該管壁上。該陽極具有一還原性環境，而該陰極層具有一氧化性環境。如此，該還原性環境與該氧化性環境令該陽極及該陰極層之間產生一電動勢，驅動促進該富氧燃燒廢氣中的氮氧化物於該陰極層分解。
然而，前述專利公告第I460004號、第I453065號及第I474859號雖然已揭示各種觸媒結構，但其仍具有各種缺點〔例如：SCR觸媒反應溫度過高或有效處理溫度區間過窄〕。因此，習用選擇性觸媒還原反應之觸媒及其方法必然存在進一步改善之需求。前述諸專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。
有鑑於此，本發明為了滿足上述技術問題及需求，其提供一種以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒及其方法，其將一觸媒由一鐵氧磁體觸媒材料製成，以形成一鐵氧磁體觸媒，且利用該鐵氧磁體觸媒配合一還原劑以選擇性觸媒還原方式處理一廢氣氮氧化物，其相對於習用選擇性觸媒還原之觸媒具有SCR觸媒反應起動溫度低、有效處理溫度區間寬之優點，故能提升氮氧化物處理之效率。
本發明較佳實施例之主要目的係提供一種以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒及其方法，其將一觸媒由一鐵氧磁體觸媒材料製成，以形成一鐵氧磁體觸媒，且利用該鐵氧磁體觸媒配合一還原劑以選擇性觸媒還原方式處理一廢氣氮氧化物，以達成SCR觸媒反應之起動溫度降低、有效處理溫度區間擴大及氮氧化物處理效率提升之目的。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法包含：將一觸媒由一鐵氧磁體觸媒材料製成，以形成一鐵氧磁體觸媒；將一還原劑送入至一廢氣，以便去除該廢氣之氮氧化物；利用該鐵氧磁體觸媒配合該還原劑以選擇性觸媒還原反應處理一廢氣氮氧化物；及在選擇性觸媒還原反應完成後，已將該廢氣氮氧化物轉換成為一氮氣及一水氣。
本發明較佳實施例之該選擇性觸媒還原反應之處理溫度區間為介於50℃至450℃之間。
本發明較佳實施例之該還原劑選自氫氣、氨、尿素或其它類似還原劑。
本發明較佳實施例之該鐵氧磁體觸媒材料係包含一取代金屬，且該取代金屬係選自銅、錳、鈦、鈷、鋅、鎳、鍶、鈣、鎂、鉻、鋁、釹、釤、鑭、鈰或其任意組合，如此該鐵氧磁體觸媒材料係由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成之一複合金屬氧化物晶體。
本發明較佳實施例之該鐵氧磁體觸媒材料其該取代金屬與鐵之莫爾數比例為介於1：0.5至1：10之間。
為了達成上述目的，本發明較佳實施例之用於以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒包含：至少一鐵氧磁體觸媒材料，其具有一預定之取代金屬含量，且該鐵氧磁體觸媒材料由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成一複合金屬氧化物晶體；及一觸媒，其由該鐵氧磁體觸媒材料製成，以形成一鐵氧磁體觸媒；當將一還原劑送入至一廢氣時，利用該鐵氧磁體觸媒配合該還原劑以選擇性觸媒還原反應處理一廢氣氮氧化物，在選擇性觸媒還原反應完成後，已將該廢氣氮氧化物轉換成為一氮氣及一水氣。
本發明較佳實施例之該鐵氧磁體觸媒製成一觸媒轉化器，且該觸媒轉化器配置於一車輛、一船舶、一航空器、一發電機、一工具機、一鍋爐系統、一工業燃燒系統或一焚化爐。
本發明較佳實施例之該鐵氧磁體觸媒材料為一粉末狀鐵氧磁體觸媒材料，係以合成之方法製備而得。
本發明較佳實施例之該鐵氧磁體觸媒材料直接作為一粉末狀鐵氧磁體觸媒。
本發明較佳實施例之該粉末狀鐵氧磁體觸媒材料添加一成型劑製成一丸粒狀鐵氧磁體觸媒、一絲狀鐵氧磁體觸媒、一塊狀鐵氧磁體觸媒、一片狀鐵氧磁體觸媒、一網狀鐵氧磁體觸媒或一蜂巢狀鐵氧磁體觸媒。
本發明較佳實施例之該鐵氧磁體觸媒材料，塗覆於一蜂巢狀陶瓷擔體或一蜂巢狀金屬擔體上，製成一蜂巢狀鐵氧磁體觸媒。
10‧‧‧顆粒狀鐵氧磁體觸媒
11‧‧‧絲狀鐵氧磁體觸媒
12‧‧‧丸粒狀鐵氧磁體觸媒
13‧‧‧塊狀鐵氧磁體觸媒
14‧‧‧網狀鐵氧磁體觸媒
15‧‧‧蜂巢狀鐵氧磁體觸媒
第1圖：本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法之流程示意圖。
第2圖：本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒材料，選擇一粉末顆粒之局部位置之電子顯微鏡影像圖。
第3圖：本發明較佳實施例之由鐵氧磁體觸媒材料製成各種形狀鐵氧磁體觸媒之示意圖。
第4圖：本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒材料之反應溫度與轉換效率關係之曲線示意圖。
第5圖：各種習用選擇性觸媒還原反應之觸媒材料之反應溫度與轉換效率關係之曲線示意圖。
為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。
本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒材料、其處理系統及其處理方法適合結合應用於各種廢氣排放處理設備，例如：特別適合應用在汽車引擎燃燒〔例如：柴油引擎〕、工業燃燒〔例如：鍋爐系統〕、廢棄物焚化處理業、石化業、金屬冶鍊業之廢氣處理，但其並非用以限定本發明。
第1圖揭示本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法之流程示意圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法包含步驟S1：首先，將一觸媒由一鐵氧磁體觸媒材料製成。
鐵氧磁體〔Ferrite〕亦稱亞鐵酸鹽、鐵酸鹽或磁鐵尖晶石。鐵氧磁體屬面心立方晶系的尖晶石〔spinel〕結構，可以通式：MO˙M'2O3表示，其中
M表示應填入二價陽離子的位置，M'表示應填入三價陽離子的位置。若M完全是亞鐵離子，M'完全是三價鐵離子，即為磁鐵礦FeO˙Fe2O3〔一般又簡寫成Fe3O4〕。除天然者外，製備方法大致分為在水溶液或醇類溶液中反應的溼式合成技術及利用高溫進行固相反應的粉末冶金技術二大類。為了產製不同性質的鐵氧磁體，各類方法中另有許多的技巧變化。藉由合成之手法可使二價金屬陽離子取代亞鐵離子填入M之位置，亦可使三價金屬陽離子取代鐵離子填入M'之位置。變化取代金屬之種類及比例可獲得不同性質之鐵氧磁體。事實上，這種結構在調整觸媒性質時是非常重要的因素。已知鐵氧磁體主要的用途為電磁波發射或吸收材料、磁記錄材料〔磁碟、磁條〕等，大多與其磁性質有關。
請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒包含至少一鐵氧磁體觸媒材料，其具有一預定之取代金屬含量，且該鐵氧磁體觸媒材料由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成一複合金屬氧化物晶體。
請再參照第1圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒可採用各種合成鐵氧磁體之方法，例如：鐵氧磁體程序法〔ferrite process〕、共沉澱法〔co-precipitation method〕、水熱合成法〔hydrothermal synthesis〕、溶膠-凝膠法〔sol-gel method)、固態反應法〔solid reaction method〕或其它鐵氧磁體製造方法。
舉例而言，本發明第一較佳實施例採用鐵氧磁體程序法製造該鐵氧磁體觸媒材料，且該鐵氧磁體觸媒材料之粒徑介於20nm至150nm之間。本發明第一較佳實施
例之鐵氧磁體程序法包含：將一亞鐵離子溶液及一非鐵之取代金屬離子溶液進行混合，以獲得一混合溶液；接著，將該混合溶液調整至pH值介於7至14之間，以獲得一已調整混合溶液，並將該已調整混合溶液加熱至50℃至100℃之間，以獲得一已加熱調整混合溶液；接著，將氧氣或空氣供應至該已加熱調整混合溶液中進行反應，以獲得一固體初產物；最後，將該固體初產物進行分離、乾燥、磨細、過篩，以製成一粉末狀鐵氧磁體觸媒材料。
承上，舉例而言，本發明第二較佳實施例採用共沉澱法製造該鐵氧磁體觸媒材料，且該鐵氧磁體觸媒材料之粒徑介於2nm至25nm之間。本發明第二較佳實施例之共沉澱法包含：將一鐵離子溶液、一亞鐵離子溶液及一非鐵之取代金屬離子溶液進行混合，以獲得一混合溶液；接著，水浴加熱該混合溶液，以獲得一已加熱混合溶液，並將該已加熱混合溶液之溫度升至70℃至100℃之間，並通入氮氣至該已加熱混合溶液數分鐘，以獲得一已通氮混合溶液；接著，加入氨水至該已通氮混合溶液，以獲得一已加氨水混合溶液，並持續攪拌及加熱該已加氨水混合溶液1至3小時，以獲得一固體初產物；最後，將該固體初產物進行分離、乾燥、磨細、過篩，以製成一粉末狀鐵氧磁體觸媒材料。
第2圖揭示本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒材料，選擇一粉末顆粒之局部位置之電子顯微鏡〔放大70000倍〕影像圖。請參照第2圖所示，該鐵氧磁體觸媒材料為一粉末狀〔powder〕材料，且任何一顆粉末都是由無數個奈米級〔nano-scale〕鐵氧磁體晶體微粒所聚集而成。
請再參照第1圖所示，舉例而言，該鐵氧磁體觸媒材料包含一取代金屬，且該取代金屬選自銅、錳、鈦、
鈷、鋅、鎳、鍶、鈣、鎂、鉻、鋁、釹、釤、鑭、鈰或其任意組合，如此該鐵氧磁體觸媒材料係由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成之一複合金屬氧化物晶體。另外，該鐵氧磁體觸媒材料之取代金屬與鐵之莫爾數比例為介於1：0.5至1：10之間或其它適當莫爾數比例〔依不同需求調整比例〕。
請再參照第1圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例採用錳-鐵莫爾數比例為1：2.5之錳-鐵氧磁體觸媒材料〔不同粒徑〕。該錳-鐵氧磁體觸媒材料之合成方法：依一預定莫爾數比〔Mn2+/Fe2+=1/2.5〕秤取正確數量的MnSO4與FeSO4置入一反應器，再加入1公升去離子水〔DI water〕，以獲得一混合溶液，並攪拌該混合溶液，以便該混合溶液完全溶解；添加濃度6N的氫氧化鈉〔NaOH〕至該混合溶液，以調整該混合溶液之pH值為9.5，並加熱該混合溶液，以便該混合溶液之溫度升至80℃；以3L/min速率供應空氣至該混合溶液中，且維持反應條件至氧化還原電位〔ORP〕計讀數快速轉折上升為止，以獲得一鐵氧磁體固體初產物；由該鐵氧磁體固體初產物製得一錳-鐵氧磁體觸媒材料。如第2圖所示，該錳-鐵氧磁體之晶體粒徑約介於20nm至150nm之間。
承上，舉例而言，本發明另一較佳實施例錳-鐵氧磁體觸媒材料之合成方法：依一預定莫爾數比〔Mn2+/Fe2+/Fe3+=1/0.167/2.333〕秤取正確數量的MnSO4、FeCl2及FeCl3置入該反應器，再加入1公升去離子水，以獲得一混合溶液，並攪拌該混合溶液，以便該混合溶液完全溶解；水浴加熱該混合溶液，以便該混合溶液之溫度升至80℃；通入氮氣至該混合溶液5分鐘；加入氨水至該混合溶液，使該混合溶液之金屬完全沉澱，並持續攪拌及加熱該混合溶液2小時，以獲得一鐵氧磁體固體初
產物；由該鐵氧磁體固體初產物製得一錳-鐵氧磁體觸媒材料，且該錳-鐵氧磁體之晶體粒徑約介於2nm至25nm之間。
請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法包含步驟S2：接著，將一還原劑〔reductant〕送入至一廢氣，以便去除該廢氣之氮氧化物，且該還原劑及廢氣之間具有一預定比例。另外，該還原劑選自氫氣〔hydrogen〕、氨〔ammonia〕、尿素〔urea〕或其它類似還原劑。
請再參照第1圖所示，將該鐵氧磁體觸媒材料製成一鐵氧磁體觸媒，並進一步製成一觸媒轉化器，且該觸媒轉化器配置於一車輛〔例如：柴油引擎〕、一船舶、一航空器、一發電機、一工具機、一鍋爐系統、一工業燃燒系統、一焚化爐或其它設備。
請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法包含步驟S3：接著，利用該鐵氧磁體觸媒配合該還原劑以選擇性觸媒還原反應處理一廢氣氮氧化物〔NOx〕。
請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之用於處理廢氣氮氧化物之選擇性觸媒還原方法包含步驟S4：接著，在選擇性觸媒還原反應完成後，已將該廢氣之氮氧化物轉換成為一氮氣〔nitrogen〕及一水氣〔steam〕。
第3圖揭示本發明較佳實施例之由鐵氧磁體觸媒材料製成各種形狀鐵氧磁體觸媒之示意圖。請參照第3圖所示，將該粉末狀鐵氧磁體觸媒材料添加一成型劑選擇製成一顆粒狀〔particle〕鐵氧磁體觸媒10、一絲狀〔filament〕鐵氧磁體觸媒11、一丸粒狀〔tablet〕鐵氧磁體觸媒12、一塊狀〔piece〕鐵氧磁體觸媒13、一網狀〔mesh〕鐵氧磁體觸媒14、一蜂巢狀〔honeycomb〕鐵氧磁體觸媒15或一片狀〔sheet〕鐵氧磁體觸媒〔未繪
示〕。另外，將該鐵氧磁體觸媒材料選擇塗覆於一蜂巢狀陶瓷擔體或一蜂巢狀金屬擔體上，亦可製成該蜂巢狀鐵氧磁體觸媒15。
第4圖揭示本發明較佳實施例之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒材料之反應溫度與轉換效率關係之曲線示意圖。請參照第4圖所示，該選擇性觸媒還原材料選擇為銅-鐵氧磁體材料〔實心圓符號〕或錳-鐵氧磁體材料〔實心方塊符號〕，且銅與鐵之莫爾數比例或錳與鐵之莫爾數比例為介於1：0.5至1：10之間。該選擇性觸媒還原反應之處理溫度區間為介於50℃至450℃之間，因此其具有反應起動溫度〔約50℃〕低、有效處理溫度區間〔約50℃至450℃之間〕廣之優點故能提升氮氧化物之處理效率。
目前工業上普遍使用以V2O5為活性體〔主要之有效成分〕，以TiO2為載體之觸媒材料，此觸媒材料通常需再添加1至3%之WO3或MoO3以改善其高溫下之耐磨度。價格便宜是其優點，但需較高溫度才能起動反應是其缺點。另一常用之貴金屬SCR觸媒材料，具有可在較低溫度下操作的優點，但卻有價格昂貴、有效處理溫度區間狹窄等缺點。
第5圖揭示各種習用選擇性觸媒還原反應之觸媒材料之反應溫度與轉換效率關係之曲線示意圖。請參照第5圖所示，貴金屬〔Pt〕SCR觸媒材料〔參：曲線1〕雖可在200℃左右之較低溫度下反應，但有效處理溫度範圍極窄，只要溫度控制稍微偏差即告失效。相對的，V2O5/TiO2 SCR觸媒材料〔參：曲線2〕的最佳操作反應溫度範圍為300至400℃之間，較貴金屬觸媒略為寬廣但所需反應溫度較高。由於必須嚴格控制反應溫度在狹窄的有效區間內，不只操作難度高，更花費大量成本在自動控制
設備上。尤其是柴油引擎車輛的廢氣溫度隨行駛狀態的變動極大，因此習用選擇性觸媒還原反應之觸媒材料無法滿足從冷車發動至高速行駛所需的效能需求。
另外，即使是在溫度較穩定的工業廢氣處理場合，亦常為遷就觸媒的有效溫度範圍而造成在污染防制設備之選擇及串接順序上的困擾。在工業SCR系統的設計上具有一個顯著的困難點：若先經過袋式集塵器等粒狀污染物處理設備去除廢氣中的粒狀物質〔飛灰〕，則廢氣溫度通常已下降至250℃以下，無法滿足V2O5/TiO2 SCR觸媒材料的反應溫度需求。因此，目前工業上都將SCR系統配置在靠近燃燒室的一端，以獲取足夠的反應溫度。然而，這樣設計導致煙道中的粒狀物質很容易覆蓋在觸媒表面而大幅降低催化效果，且縱使加裝吹除設備來清理觸媒表面的積垢也只能部分恢復而已。柴油車的SCR系統也有相同的困擾，對反應溫度的需求致使濾煙器無法前置以保護SCR觸媒，同時也使得濾煙器的再生變得很麻煩。
請再參照第5圖所示，沸石〔zeolites〕SCR觸媒材料〔參：曲線3〕的較佳反應溫度約需400℃以上，因此其只能使用於直接連接燃燒系統的場合。
如第4及5圖所示，上述實驗數據為在特定條件之下所獲得的初步實驗結果，其僅用以易於瞭解或參考本發明之技術內容而已，其尚需進行其他實驗。該實驗數據及其結果並非用以限制本發明之權利範圍。
前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。
Claims (11)
- 一種以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法，其包含：將一觸媒由一鐵氧磁體觸媒材料製成，以形成一鐵氧磁體觸媒，而該鐵氧磁體觸媒材料具有一鐵氧磁體，且該鐵氧磁體之通式為〔MO˙M'2O3〕，其中M為填入二價陽離子的位置，M'為填入三價陽離子的位置，且該鐵氧磁體觸媒材料由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成一複合金屬氧化物晶體；將一還原劑送入至一廢氣，以便去除該廢氣之氮氧化物；利用該鐵氧磁體觸媒配合該還原劑以選擇性觸媒還原反應處理一廢氣氮氧化物；及在選擇性觸媒還原反應完成後，已將該廢氣氮氧化物轉換成為一氮氣及一水氣。
- 依申請專利範圍第1項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法，其中該選擇性觸媒還原反應之處理溫度區間為介於50℃至450℃之間。
- 依申請專利範圍第1項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法，其中該還原劑選自氫氣、氨、尿素或其它類似還原劑。
- 依申請專利範圍第1項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法，其中該鐵氧磁體觸媒材料包含一取代金屬，且該取代金屬選自銅、錳、鈦、鈷、鋅、鎳、鍶、鈣、鎂、鉻、鋁、釹、釤、鑭、鈰或其任意組合，如此該鐵氧磁體觸媒材料係由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成之一複合金屬氧化物晶體。
- 依申請專利範圍第4項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之方法，其中該鐵氧磁體觸媒材料之取代金屬及鐵之莫爾數比例為介於1：0.5至1：10之間。
- 一種以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒，其包含：至少一鐵氧磁體觸媒材料，其具有一預定之取代金屬含量，且該鐵氧磁體觸媒材料由二價鐵、三價鐵、取代金屬及氧構成一複合金屬氧化物晶體；及一觸媒，其由該鐵氧磁體觸媒材料製成，以形成一鐵氧磁體觸媒，而該鐵氧磁體觸媒材料具有一鐵氧磁體，且該鐵氧磁體之通式為〔MO˙M'2O3〕，其中M為填入二價陽離子的位置，M'為填入三價陽離子的位置；當將一還原劑送入至一廢氣時，利用該鐵氧磁體觸媒配合該還原劑以選擇性觸媒還原反應處理一廢氣氮氧化物，在選擇性觸媒還原反應完成後，已將該廢氣氮氧化物轉換成為一氮氣及一水氣。
- 依申請專利範圍第6項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒，其中該鐵氧磁體觸媒製成一觸媒轉化器，且該觸媒轉化器配置於一車輛、一船舶、一航空器、一發電機、一工具機、一鍋爐系統、一工業燃燒系統或一焚化爐。
- 依申請專利範圍第6項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒，其中該鐵氧磁體觸媒材料為一粉末狀鐵氧磁體觸媒材料。
- 依申請專利範圍第6項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒，其中該鐵氧磁體觸媒材料直接作為一粉末狀鐵氧磁體觸媒。
- 依申請專利範圍第6項所述之以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒，其中該鐵氧磁體觸媒材料添加一成型劑製成一丸粒狀鐵氧磁體觸媒、一絲狀鐵氧磁體觸媒、一塊狀鐵氧磁體觸媒、一片狀鐵氧磁體觸媒、一網狀鐵氧磁體觸媒或一蜂巢狀鐵氧磁體觸媒。
- 依申請專利範圍第6項所述之以選擇性觸媒還原反應 處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒，其中該鐵氧磁體觸媒材料塗覆於一蜂巢狀陶瓷擔體或一蜂巢狀金屬擔體上，製成一蜂巢狀鐵氧磁體觸媒。
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|---|---|
| TWI594793B true TWI594793B (zh) | 2017-08-11 |
| TW201813708A TW201813708A (zh) | 2018-04-16 |
Family
ID=60189076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW105130815A TWI594793B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 以選擇性觸媒還原反應處理廢氣氮氧化物之鐵氧磁體觸媒及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI594793B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112569777A (zh) * | 2019-09-27 | 2021-03-30 | 富利康科技股份有限公司 | 适用于低温环境的抗水气脱硝装置及触媒 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020127163A1 (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-12 | Engelhard Corporation | Selective catalytic reduction of N2O |
| TW201213610A (en) * | 2010-06-29 | 2012-04-01 | Babcock Hitachi Kk | Method for producing metal substrate for flue gas denitration catalyst |
| US20150144037A1 (en) * | 2013-09-23 | 2015-05-28 | Research Institute Of Petroleum Industry (Ripi) | NANO-HYBRID CATALYST FOR NOx REMOVAL |
-
2016
- 2016-09-23 TW TW105130815A patent/TWI594793B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020127163A1 (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-12 | Engelhard Corporation | Selective catalytic reduction of N2O |
| TW201213610A (en) * | 2010-06-29 | 2012-04-01 | Babcock Hitachi Kk | Method for producing metal substrate for flue gas denitration catalyst |
| US20150144037A1 (en) * | 2013-09-23 | 2015-05-28 | Research Institute Of Petroleum Industry (Ripi) | NANO-HYBRID CATALYST FOR NOx REMOVAL |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112569777A (zh) * | 2019-09-27 | 2021-03-30 | 富利康科技股份有限公司 | 适用于低温环境的抗水气脱硝装置及触媒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201813708A (zh) | 2018-04-16 |
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