Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Selective catalytic reduction of nitrogen oxide by ammonia over V₂O₅/TiO₂ containing WO₃ and MoO₃ catalysts

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

ปฏิกิริยารีดักชันโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบเลือกเกิดของไนโตรเจนออกไซด์โดยใช้แอมโมเนียบนตัวเร่งปฏิกิริยา V₂O₅/TiO₂ ที่มี WO₃ และ MoO₃

Year (A.D.)

2011

Document Type

Thesis

First Advisor

Tharathon Mongkhonsi

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2011.1750

Abstract

This work studies the selective catalytic reduction (SCR) of nitrogen oxide by ammonia over V₂O₅/TiO₂ containing WO₃ and MoO₃ catalysts. The support, titanium dioxide is prepared by a sol-gel method. The vanadium, tungsten and molybdenum are loaded to the prepared TiO₂ by incipient wetness method. Various techniques including ICP-OES, XRD, nitrogen adsorption, NH₃-TPD and FT-IR are employed to characterize the catalysts. The catalytic activity testing is carried out in a temperature range 100-450℃. The results indicate that 3VxWyMo catalyst system shows good catalytic performances at low to intermediate temperature. The sequence of loading metal oxides (V, W and Mo) and calcinations influences the SCR activity significantly. An optimal catalyst preparation is loading V, calcination at 500℃ for 2 hr, loading Mo, calcinations at 500℃ for 2 hr and finally loading W, calcinations at 500℃ for 2 hr. Moreover, the research also found that the decreasing of the contents of W and Mo down from 7 and 10 wt.% respectively does not improve the SCR activity. The suitable compositions of WO₃ and MoO₃ over V₂O₅/TiO₂ catalyst are 7 and 10 wt.% respectively. The presence of H₂O and SO₂ can reduce the oxidation of NH₃ to NO at high temperature. It is believed that H₂O and SO₂ can competitively adsorb with NH₃ on the site which can oxidize NH₃ to NO. The blocking of this site results in lower NH₃ oxidation.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาปฏิกิริยารีดักชันของก๊าซไนโตรเจนออกไซด์แบบเลือกเกิดด้วยก๊าซแอมโมเนียบนตัวเร่งปฏิกิริยา V₂O₅/TiO₂ ที่มี WO₃ และ MoO₃โดยเตรียมตัวรองรับไททาเนียมไดออกไซด์ด้วยวิธีโซล-เจล ทำการเติมโลหะวานาเดียม, ทังสเตนและโมลิบดินัมลงบน TiO₂ ด้วยวิธีการเคลือบฝังเปียกแบบพอดีรูพรุน ทำการวิเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้เทคนิค ICP-OES, XRD, nitrogen adsorption, NH₃-TPD และ FT-IR การทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยากระทำในช่วงอุณหภูมิ 100-450 ℃ พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยา V₂O₅/TiO₂ ที่มี WO₃ และ MoO₃ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำงานได้ดีในช่วงอุณหภูมิต่ำถึงปานกลาง วิธีที่ดีที่สุดในการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาคือ การเติมโลหะเป็นลำดับโดยเริ่มจากเติมโลหะ V แล้วเผาที่ 500 องศาเซลเซียส นาน 2 ชั่วโมง จากนั้นเติมโลหะ Mo แล้วเผาที่ 500 องศาเซลเซียส นาน 2 ชั่วโมง และเติมโลหะ W แล้วเผาที่ 500 องศาเซลเซียส นาน 2 ชั่วโมง นอกจากนี้ยังพบว่าการลดปริมาณของโลหะ W และ Mo ลงจากปริมาณ 7 และ 10 %โดยน้ำหนักตามลำดับนั้นไม่ส่งผลดีต่อการเพิ่มประสิทธิภาพของปฏิกิริยาการกำจัดก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ ดังนั้นปริมาณโลหะ V, W และ Mo บนตัวเร่งปฏิกิริยา V₂O₅/TiO₂ ที่เหมาะสมคือ 3, 7 และ 10 %โดยน้ำหนัก (คิดในรูปสารประกอบออกไซด์) ภายใต้สภาวะที่มีไอน้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ที่อุณหภูมิต่ำความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยา V₂O₅/TiO₂ ที่มี WO₃ และ MoO₃ และ MoO₃ จะลดลง เนื่องจากซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำจะแย่งดูดซับลงบนตำแหน่งซึ่งสามารถดูดซับแอมโมเนียได้ แต่ที่อุณหภูมิสูงนั้นซัลเฟอร์ไดออกไซด์และน้ำจะไปช่วยลดปฏิกิริยาแอมโมเนียออกซิเดชัน

Link to Full Text

Share

COinS