催化剂中毒是什么意思

摘要：催化剂中毒是指催化剂的活性因接触少量的杂质而使活性显著下降，使催化剂丧失催化作用的物质，称为催化剂的毒物。

烟气中的成分，特别是粉尘中的碱金属、碱土金属和P2O5和烟气中的As2O3蒸汽等都会使得催化剂活性下降。

下面来了解下脱硝催化剂中毒的原因及处理方法。

一、脱硝催化剂中毒的原因。

脱硝催化剂中毒简单来说就是指其反应活性位点，被其他离子占据或表面物质阻碍氧化剂还原剂无法接触，导致的脱硝效率、活性等性能下降的现象。

主要包括：砷（As）中毒、SO3中毒、碱金属（Na、K）中毒、碱土金属（Ca）中毒。

1、砷（As）中毒

在燃煤电厂的实际运行当中，砷中毒是引起脱硝催化剂活性下降的主要原因之一，如果煤中砷的质量分数超过3×10-6，SCR脱硝催化剂的寿命将降低30%左右。

脱硝催化剂的活性下降将会对脱硝系统及下游设备的运行造成不良影响，甚至会导致NOx超标排放。

2、SO3中毒

大量的脱硝催化剂都显示了良好的低温脱硝性能，然而，低温下so2引起的脱硝催化剂的中毒，是一个世界性的难题，是目前困扰低温脱硝脱硝催化剂应用的关键。

即使在经过脱硫装置后，烟气中残留的少量so2，一方面与还原剂氨气发生反应，生成硫酸铵盐，堵塞脱硝催化剂的孔洞并覆盖脱硝催化剂的活性位，降低脱硝催化剂的活性。

3、碱金属中毒（Na、K）

碱金属可直接与催化剂活性组分反应，使催化剂表面酸性下降，降低活性组分的可还原性，致使催化剂失去活性。

4、碱土金属中毒（Ca）

飞灰中的游离CaO和催化剂表面吸附的SO3反应生成CaSO4，CaSO4在催化剂表面结垢，阻止了反应物质向催化剂表面的扩散和向催化剂内部扩散。

二、脱硝催化剂中毒怎么处理

1、砷中毒（As）

砷（As）中毒是由于烟气中含有气态的As2O3引起的。As2O3分散到催化剂内并固化在活性、非活性区域，使反应气体在催化剂内的扩散受到限制，且毛细管遭到破坏。

应对策略：

①为了缓解催化剂的As中毒，可以在烟气中喷入一定量的CaO与As结合，进行固化有害元素砷，减少催化剂的中毒情况。

②进行孔结构调整。

气态As2O3在催化剂中的扩散和沉积受催化剂孔结构的影响比较大，生产催化剂时，通过控制造孔剂种类级均化程度控制孔分布形式，可减少氧化砷在毛细孔中的“毛细冷凝”现象。

通过对载体TiO2形成的大、中、微孔处理。

其中，中孔被认为可以有效容纳砷及其他有毒物质，即使部分孔产生毒化现象，反应物仍可以扩散至活性位点进行反应。

通过此工艺，高砷工况下，其活性衰减为新鲜催化剂的90%左右，说明我司此工艺催化剂有较好的抗砷中毒能力。

③进行配方优化升级。在钒钛系催化剂中，Mo有助于提升砷中毒能力，合理添加MoO3可以提高催化剂抗砷中毒能力。

④催化剂表面SO42-的存在可以提高抗砷中毒能力。

SO42-的存在可以降低As2O3对于催化剂表面酸性位点的不利影响，使NH3容易吸收附在催化剂表面并被活化，从而在As2O3沉积后仍保持较好的催化活性。

⑤TiO2与硅酸盐分子筛制作复合载体。分子筛具有丰富的孔道结构和表面强酸性，可以提升催化剂抗砷中毒能力。

⑥催化剂迎尘端增加吸附装置。通过此吸附装置可以对砷元素进行预先吸附，减少与催化剂接触的砷含量，间接提升SCR脱硝系统的抗砷中毒能力。

2、硫中毒（SO3）

由烟气中的SO2被氧化生成SO3引起的。SO3可与烟气中的CaO以及还原剂NH3反应，相应的生成物覆盖催化剂表面及堵孔。

应对策略：

①对催化剂进行掺杂，如过渡金属元素、稀土金属元素等的氧化物，控制SO2氧化率<1%。

②提高脱硝反应温度。

③降低钒的负载量。

3、碱金属中毒（Na、K）

应对策略：飞灰中含有一定的碱金属或碱土金属元素，如K、Na、Mg等。

碱金属主要是造成催化剂中V-OH的氢键被替换，使得催化剂的酸性活性位点被占据，从而使得催化剂的活性下降。

碱金属与活性位的结合程度相对不是很大。

可以通过配方调整，增加引入类似V2O5结构分子，构筑类似活性中心的副中心，增加抗碱中毒能力。

此外增大活性中心电荷控制区域原子半径大的离子，可以排斥相同电荷的离子，阻止其他相同碱金属电荷离子的靠近。

4、碱土金属中毒（Ca）

应对策略：通过调节脱硝反应的操作条件降低SO2/SO3转化率。

催化剂中毒是什么意思高中化学

一、重点聚焦

1．混合物的分离原理和分离方法。

2．混合物分离方法的操作。

3．离子的检验及检验试剂的选择。

4．物质分离与提纯过程的简单设计。

5．物质的量及其单位——摩尔。

6．阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念。

7．有关物质的量、微观粒子数、质量、体积、物质的量浓度等之间转化的计算。

8．一定物质的量浓度溶液的配制

二、知识网络

本章包括化学实验基本方法、化学计量在实验中的应用两节内容，其知识框架可整理如下：

1．实验安全

严格按照实验操作规程进行操作，是避免或减少实验事故的前提，然后在实验中要注意五防，即防止火灾、防止爆炸、防止倒吸引起爆裂、防止有害气体污染空气、防止暴沸。

2．实验中意外事故的处理方法

（1）创伤急救

用药棉或纱布把伤口清理干净，若有碎玻璃片要小心除去，用双氧水擦洗或涂红汞水，也可涂碘酒（红汞与碘酒不可同时使用），再用创可贴外敷。

（2）烫伤和烧伤的急救

可用药棉浸75%—95%的酒精轻涂伤处，也可用3%—5%的KMnO4溶液轻擦伤处到皮肤变棕色，再涂烫伤药膏。

（3）眼睛的化学灼伤

应立即用大量流水冲洗，边洗边眨眼睛。如为碱灼伤，再用20%的硼酸溶液淋洗；若为酸灼伤，则用3%的NaHCO3溶液淋洗。

（4）浓酸和浓碱等强腐蚀性药品

使用时应特别小心，防止皮肤或衣物被腐蚀。

如果酸（或碱）流在实验桌上，立即用NaHCO3溶液（或稀醋酸）中和，然后用水冲洗，再用抹布擦干。

如果只有少量酸或碱滴到实验桌上，立即用湿抹布擦净，再用水冲洗抹布。

如果不慎将酸沾到皮肤或衣物上，立即用较多的水冲洗，再用3%—5%的NaHCO3溶液冲洗。如果碱性溶液沾到皮肤上，要用较多的水冲洗，再涂上硼酸溶液。

（5）扑灭化学火灾注意事项

①与水发生剧烈反应的化学药品不能用水扑救。如钾、钠、钙粉、镁粉、铝粉、电石、PCl3、PCl5、过氧化钠、过氧化钡等着火。

②比水密度小的有机溶剂，如苯、石油等烃类、醇、醚、酮、酯类等着火，不能用水扑灭，否则会扩大燃烧面积；比水密度大且不溶于水的有机溶剂，如CS2着火，可用水扑灭，也可用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器扑灭。

③反应器内的燃烧，如是敞口器皿可用石棉布盖灭。蒸馏加热时，如因冷凝效果不好，易燃蒸气在冷凝器顶端燃着，绝对不可用塞子或其他物件堵塞冷凝管口，应先停止加热，再行扑救，以防爆炸。

3．混合物的分离和提纯

（1）混合物分离和提纯方法的选择

①固体与固体混合物：若杂质或主要物质易分解、易升华时用加热法；若一种易溶，另一种难溶，可用溶解过滤法；若二者均易溶，但溶解度受温度的影响差别较大，可用重结晶法；还可加入某种试剂使杂质除去，然后再结晶得到主要物质。

②固体与液体混合物：若固体不溶于液体，可用过滤法；若固体溶于液体，可用结晶或蒸馏方法。

③液体与液体混合物：若互不相溶，可用分液法，若互溶在一边且沸点差别较大，可用蒸馏法；若互溶在一起且沸点差别不大，可选加某种化学试剂萃取后再蒸馏。

④气体与气体混合物：一般用洗气法，可选用液体或固体除杂试剂。

（2）几种常见的混合物的分离和提纯方法

分离和提

纯方法分离的物质主要仪器应用举例

倾析从液体中分离密度较大且不溶的固体烧杯、玻璃棒分离沙和水。

过滤从液体中分离不溶的固体漏斗、滤纸、铁架台（带铁圈）、玻璃棒、烧杯粗盐提纯。

溶解和

过滤分离两种固体，一种能溶于某溶剂，另一种则不溶分离食盐和沙。

离心分离法从液体中分离不溶的固体离心试管，离心机分离泥和水。

结晶法从溶液中分离已溶解的溶质烧杯、玻璃棒、蒸发皿、铁架台（带铁圈）、酒精灯从海水中提取食盐。

分液分离两种不互溶的液体分液漏斗、铁架台（带铁圈）、烧杯分离油和水。

萃取加入适当溶剂把混合物中某成分溶解及分离用苯提取水溶液中的溴。

蒸馏从溶液中分离溶剂和非挥发性溶质蒸馏烧瓶、冷凝管、锥形瓶、酒精灯、石棉网、铁架台、牛角管、温度计从海水中制取纯水。

分馏分离两种互溶而沸点差别较大的液体石油的分离。

升华分离两种固体，其中只有一种可以升华铁架台（带铁圈）、酒精灯、烧杯、圆底烧瓶分离碘和沙。

吸附除去混合物中的气态或固态杂质干燥管或U形管用活性炭除去黄糖中的有色杂质。

色层分

析法分离溶液中的溶质层析纸及层析试剂分离黑色墨水中不同颜色的物质。

4．离子的检验

一般来讲，阳离子的检验需选择合适的阴离子，阴离子的检验需选择合适的阳离子，并要求具有特别的明显现象。这就需要选择合适的检验试剂及其添加顺序，以避免干扰离子的干扰。

待检离子选用试剂反应现象

Al3+NaOH白色沉淀，碱过量后沉淀溶解。

Fe3+KSCN出现血红色溶液

Ca2+Na2CO3

HCl白色沉淀，加盐酸后产生无色无味气体

Cl－AgNO3

HNO3不溶于HNO3的白色沉淀

SO42－BaCl2或Ba(NO3)2

HCl或HNO3不溶于强酸的白色沉淀

CO32－CaCl2或BaCl2

HCl或HNO3白色沉淀，加酸后产生无色无味使澄清石灰水变浑浊的气体。

5．化学计量之间的转化关系

（1）理解物质的量及其单位摩尔、摩尔质量、阿伏加德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念。

（2）以物质的量为核心的计算

（3）有关溶液稀释（稀释前后溶质守恒）：

C(浓)·V(浓)==C(稀)·V(稀)

（4）溶质质量分数（W）与溶质的物质的量浓度（c）的转化：（注意其中的单位换算）。

6．一定物质的量浓度溶液的配制及误差分析

（1）容量瓶是配制一定物质的量浓度溶液的仪器，其常用规格有100mL、250mL、500mL、1000mL等，使用时一定要注意其规律，如500mL的容量瓶。并且使用前一定要检查其是否漏水。

（2）配制步骤，所用仪器及注意事项

配制步骤使用仪器注意事项

计算——固体求溶质质量，液体求其体积。

称量／量取托盘天平或滴定管

（量筒）、小烧杯天平的精确度为0.1g，量筒的精确度为0.1mL，量筒量取液体后不需要洗涤。

溶解／稀释烧杯、玻璃棒溶解要在小烧杯中，切不可在容量瓶中直接溶解。

冷却——将液体恢复到室温（20℃）

转移一定体积的容量瓶转移时要用玻璃棒引流，以防液体溅失。

洗涤——洗烧杯和玻璃棒2—3次，并将洗涤液转入容量瓶。

振荡——使溶液充分混合

定容胶头滴管加水至刻度线1—2cm时，用胶头滴管滴加，并使视线、刻度线、凹液面相切。

摇匀——两手握住容量瓶，上下颠倒摇匀。

装瓶贴签试剂瓶容量瓶不能用于长期贮存溶液。

具体要做到：移量要精确，溶解要安全，冷却要充分，洗涤要洁净，定容要准确，混合要均匀。

（3）误差分析

由公式知，凡是溶质的物质的量减少或使溶液体积增大的操作，都会使c偏低，反之偏高。

三、方法整合

本章包括化学实验基本方法和化学计量在实验中的应用两节内容，就其主要题型有：（1）实验安全知识及常用危险化学品的分类识别；（2）混合物分离和提纯过程的简单设计；（3）过滤、蒸发、萃取、分液、蒸馏等分离方法的选择根据、涉及的化学仪器及操作过程等；（4）常见离子（SO42―、CO32―、Cl―、Ca2+等）的检验；（5）有关物质的量、摩尔质量、阿伏加德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念的辩析理解；（6）有关化学计量的简单计算；（7）一定物质的量浓度溶液的配制等等。

无论是化学实验基本方法，还是化学计量，都贯穿于整个高中化学，所以这就要求理解准确，应用到位。

1．物质及其变化的分类

2．离子反应

3．氧化还原反应

4．分散系胶体

二、知识网络

1．物质及其变化的分类

（1）物质的分类

分类是学习和研究物质及其变化的一种基本方法，它可以是有关物质及其变化的知识系统化，有助于我们了解物质及其变化的规律。

分类要有一定的标准，根据不同的标准可以对化学物质及其变化进行不同的分类。

分类常用的方法是交叉分类法和树状分类法。

（2）化学变化的分类

根据不同标准可以将化学变化进行分类：

①根据反应前后物质种类的多少以及反应物和生成物的类别可以将化学反应分为：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。

②根据反应中是否有离子参加将化学反应分为离子反应和非离子反应。

③根据反应中是否有电子转移将化学反应分为氧化还原反应和非氧化还原反应。

2．电解质和离子反应

（1）电解质的相关概念

①电解质和非电解质：电解质是在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物；非电解质是在水溶液里和熔融状态下都不能够导电的化合物。

②电离：电离是指电解质在水溶液中产生自由移动的离子的过程。

③酸、碱、盐是常见的电解质

酸是指在水溶液中电离时产生的阳离子全部为H+的电解质；碱是指在水溶液中电离时产生的阴离子全部为OH-的电解质；盐电离时产生的离子为金属离子和酸根离子。

（2）离子反应

①有离子参加的一类反应称为离子反应。

②复分解反应实质上是两种电解质在溶液中相互交换离子的反应。

发生复分解反应的条件是有沉淀生成、有气体生成和有水生成。只要具备这三个条件中的一个，复分解反应就可以发生。

③在溶液中参加反应的离子间发生电子转移的离子反应又属于氧化还原反应。

（3）离子方程式

离子方程式是用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。

离子方程式更能显示反应的实质。通常一个离子方程式不仅能表示某一个具体的化学反应，而且能表示同一类型的离子反应。

离子方程式的书写一般依照“写、拆、删、查”四个步骤。一个正确的离子方程式必须能够反映化学变化的客观事实，遵循质量守恒和电荷守恒，如果是氧化还原反应的离子方程式，反应中得、失电子的总数还必须相等。

3．氧化还原反应

（1）氧化还原反应的本质和特征

氧化还原反应是有电子转移（电子得失或共用电子对偏移）的化学反应，它的基本特征是反应前后某些元素的化合价发生变化。

（2）氧化剂和还原剂

反应中，得到电子（或电子对偏向），所含元素化合价降低的反应物是氧化剂；失去电子（或电子对偏离），所含元素化合价升高的反应物是还原剂。

在氧化还原反应中，氧化剂发生还原反应，生成还原产物；还原剂发生氧化反应，生成氧化产物。

氧化还原反应中物质的变化关系可用下式表示：

（3）氧化还原反应中得失电子总数必定相等，化合价升高、降低的总数也必定相等。

4．分散系、胶体的性质

（1）分散系

把一种（或多种）物质分散在另一种（或多种）物质中所得到的体系，叫做分散系。

前者属于被分散的物质，称作分散质；后者起容纳分散质的作用，称作分散剂。

当分散剂是水或其他液体时，按照分散质粒子的大小，可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。

（2）胶体和胶体的特性

①分散质粒子大小在1nm~100nm之间的分散系称为胶体。胶体在一定条件下能稳定存在，稳定性介于溶液和浊液之间，属于介稳体系。

②胶体的特性

胶体的丁达尔效应：当光束通过胶体时，由于胶体粒子对光线散射而形成光的“通路”，这种现象叫做丁达尔效应。溶液没有丁达尔效应，根据分散系是否有丁达尔效应可以区分溶液和胶体。

胶体粒子具有较强的吸附性，可以吸附分散系的带电粒子使自身带正电荷（或负电荷），因此胶体还具有介稳性以及电泳现象。

1．金属钠的化学性质（与氧气、水的反应）。

2．金属铝的化学性质（与强酸、强碱的反应）。

3．金属铁与水蒸气的反应。

4．物质的量在化学方程式计算中的应用。

5．氧化钠、过氧化钠的性质（与二氧化碳、水的反应）。

6．碳酸钠、碳酸氢钠的性质。

7．氧化铝、氢氧化铝的性质（与强酸、强碱的反应）。

8．铁的氧化物（氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁）的性质。

9．铁的氢氧化物（氢氧化亚铁、氢氧化铁）的性质。

10．铁盐、亚铁盐的转化。

11．金属离子的检验。

12．常见合金的重要应用。

二、知识网络

对金属及其化合物知识可横向整理，即按金属单质、金属氧化物、氢氧化物、盐进行分块对比整理。

1．金属单质的化学性质

金属活动顺序NaAlFeCu

金属原子失电子能力

依次减弱，还原性依次减弱

与空气中氧气的反应易被氧化常温时能被氧化加热时能被氧化。

与水的反应常温可置换出水中的氢加热或与水蒸气反应时能置换出水中的氢不与水反应。

与酸的反应能置换出稀酸中的氢不能置换稀酸中的氢。

反应剧烈（先与酸反应再与水反应）反应程度依次减弱（可在冷的浓硫酸、浓硝酸中发生钝化）能跟浓硫酸、浓硝酸反应。

与盐的反应排在金属活动顺序表前面的金属可将后面的金属从其盐溶液中置换出来（钠会与水反应置换出氢气）。

与碱的反应不反应Al可以与碱溶液反应，产生氢气不反应。

2．金属氧化物的性质对比

金属氧化物Na2ONa2O2Al2O3Fe2O3CuO。

颜色白色淡黄色白色红棕色黑色

与水反应生成NaOH生成NaOH和O2不反应。

与CO2反应生成Na2CO3生成Na2CO3。

和O2不反应

与盐酸反应生成NaCl

和H2O生成NaCl

和H2O2生成AlCl3

和H2O生成FeCl3

和H2O生成CuCl2

和H2O

与NaOH溶液

反应与水反应与水反应生成NaAlO2和H2O不反应。

由金属直接

制得的方式金属钠直接

露置在空气中点燃或加热

金属钠金属铝的氧化膜或在氧气中点燃金属铝生铁在潮湿空气中缓慢氧化在空气中加热。

金属铜

3．金属氢氧化物的性质对比

金属氢氧化物NaOHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2。

颜色白色固体白色胶状沉淀白色沉淀红褐色沉淀蓝色沉淀

与盐酸反应生成NaCl

和H2O生成AlCl3

和H2O生成FeCl2

和H2O生成FeCl3

和H2O生成CuCl2

和H2O

加热对热稳定生成Al2O3

和H2O隔绝空气加热生成FeO和H2O生成Fe2O3。

和H2O生成CuO

和H2O

与NaOH

溶液反应——生成NaAlO2

和H2O不反应

制备①Ca(OH)2溶液与Na2CO3溶液反应。

②氯碱工业铝盐与过量

氨水反应硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应硫酸铁溶液与氢氧化钠溶液反应硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应。

对于某一金属元素及其化合物知识，我们可按单质——氧化物——氢氧化物——盐纵向对比整理：

4．钠及其重要化合物

5．铝及其重要化合物

6．铁及其重要化合物

7．铜及其重要化合物

请同学们回顾所学知识，写出4～7中所涉及的化学方程式或离子方程式。

8．常见金属阳离子的检验方法

（1）Na+：焰色反应：火焰颜色呈黄色。

（2）K+：焰色反应：火焰颜色呈紫色（透过蓝色钴玻璃）。

（3）Ag+：加盐酸或可溶性的氯化物，生成不溶于强酸的白色沉淀。

（4）Ba2+：加硫酸或可溶性的硫酸盐，生成不溶于强酸的白色沉淀。

（5）Ca2+：加可溶性碳酸盐，生成白色沉淀；加强酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体。

（6）Al3+：加NaOH溶液，先出现白色胶状沉淀，后逐渐溶解。

（7）Fe2+：①加NaOH溶液，产生白色胶状沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；

②加KSCN溶液不变色，加氯水后溶液变红色。

（8）Fe3+：①加NaOH溶液，生成红褐色沉淀；②加KSCN溶液，溶液变血红色。

这是前三章的