钒系催化剂的研究与应用
以含钒化合物为活性组分的钒系催化剂是最重要的催化氧化催化剂系列之一,选择性催化还原（ＳＣＲ）氮氧化物、氧化脱氢等都要用到。工业上常用的钒系催化剂的活性组分有钒的氧化物、氯化物和配合物等多种形式， 但最常见的活性组分是含一种或几种添加物的Ｖ２Ｏ５， 以 Ｖ２Ｏ５为主要成分的催化剂几乎对所有的氧化反应都有效。
钒系催化剂的制备方法
制备技术是钒系催化剂研究的一个重要方面， 制备工艺和技术直接影响催化剂的结构与性能。
目前国内外在催化剂成型基础理论研究和技术创新方面的报道仍不多见， 钒系催化剂的制备方法主要可归纳为混碾法、浸渍法和溶胶－凝胶法 ３ 种， 实际操作中往往是两种方法并用。
1、混碾法
混碾法是将 ２ 种或 ２ 种以上物质通过机械作用混合碾压来制备催化剂的方法。其优点在于方法简单、容易操作， 可自动化生产； 缺点是混料不均、操作过程对催化剂性能影响较大。多组分催化剂在成型之前都要经历这一操作。目前我国 ＳＯ２ 氧化制酸用钒系催化剂的制备即是使用混碾法， 混合工序在轮碾机上进行， 其制备流程如图 １ 所示。一方面将天然硅藻土经预处理以除去杂质并改善物性结构， 得到精制硅藻土； 另一方面将 Ｖ２Ｏ５ 用 ＫＯＨ 溶液溶解并除去杂质， 经一定量的 Ｈ２ＳＯ４ 中和得到 Ｖ２Ｏ５－ Ｋ２ＳＯ４ 混合料浆。最后将此料浆与精制硅藻土及适量硫磺加入轮碾机上充分碾压成塑性物料， 放入螺杆挤条机成型， 再经后处理即得催化剂成品。
2、浸渍法
浸渍法是以浸渍为关键步骤的一种催化剂制造方法。浸渍法生产钒催化剂工艺流程如图２所示，基本做法是将载体放进含钒活性物质的液体或溶胶中浸渍，待达到浸渍平衡后，将剩余的液体除去，再进行干燥、焙烧、活化等后处理工序即成。浸渍法是一种简单易行且经济的方法， 其优点在于：可以使用既成外形和尺寸的载体， 省去催化剂成型的步骤；可以选择比表面积、孔半径、机械强度等催化剂所需物理结构特性的载体； 活性组分利用率高、用量少。缺点是催化剂活性物质在载体横断面的分布不均匀，浸渍在载体吸附活性组分的同时也吸附其余组分。
3、溶胶－ 凝胶法（Ｓｏｌ－ ｇｅｌ）
溶胶－凝胶法是一种新兴的催化剂制备方法，最初用在金属醇盐水解和胶凝化制备氧化物薄膜上，后来推广到催化剂上。其主要制备步骤是将前驱物溶解在水或有机溶剂中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应，反应生成物聚积成 １ｎｍ 左右的粒子形成溶胶，再浓缩成透明凝胶，凝胶经干燥、热处理后得到所需要的催化剂。该法的优点是催化剂粒径小、纯度高，反应过程易控，操作容易，设备简单，焙烧温度低，因此受到广泛重视。在钒催化剂的制备中，通常是以含钒的化合物或配合物经预处理得到钒的前驱体，再经过后处理工艺得到钒催化剂。
钒系催化剂应用于烟气脱硫脱氮
当今工业排放气体中广泛含有的 ＳＯｘ 和 ＮＯｘ 已经对人类健康和自然界的生态平衡造成了极其严重的危害，世界各国都在重视烟气脱硫脱氮技术的研究。在烟道气 ＳＯｘ 的处理中，根据气体浓度和工厂实际条件， 有各种脱硫方法，但是将 ＳＯ２ 氧化成 ＳＯ３，再用水或稀硫酸吸收的工艺一直受到人们的重视，即如硫酸生产中用钒催化剂的催化法［１６］。例如美国圣路易市Ｗｏｏｄ Ｒｉｖｅｒ 电厂的烟道气脱硫技术即是典型例子。在烟道气中ＮＯｘ 的含量与 ＳＯｘ 相近， 但对人类健康的威胁却超过ＳＯｘ， 因此， 对 ＮＯｘ 控制更为重要。钒系催化剂在选择性催化还原脱出 ＮＯｘ 中应用前景广阔。将 Ｖ２Ｏ５ 担载在活性炭（ＡＣ）上制得的Ｖ２Ｏ５／ＡＣ 催化剂在 ２００℃时可以同时脱除烟气中的 ＳＯ２ 和 ＮＯ， 其效果比纯活性炭强， 且再生后钒催化剂的脱硫脱氮能力还会增强。面对当前日益严重的环境压力， 开发用于处理不同来源烟气的钒系催化剂， 以实现更大的环境效益和经济效益， 更具有重要意义。
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