釩系催化劑的研究與應用
以含釩化合物為活性組分的釩系催化劑是最重要的催化氧化催化劑系列之一,選擇性催化還原（ＳＣＲ）氮氧化物、氧化脫氫等都要用到。工業上常用的釩系催化劑的活性組分有釩的氧化物、氯化物和配合物等多種形式， 但最常見的活性組分是含一種或幾種添加物的Ｖ２Ｏ５， 以 Ｖ２Ｏ５為主要成分的催化劑幾乎對所有的氧化反應都有效。
釩系催化劑的制備方法
制備技術是釩系催化劑研究的一個重要方面， 制備工藝和技術直接影響催化劑的結構與性能。
目前國內外在催化劑成型基礎理論研究和技術創新方面的報道仍不多見， 釩系催化劑的制備方法主要可歸納為混碾法、浸漬法和溶膠－凝膠法 ３ 種， 實際操作中往往是兩種方法并用。
1、混碾法
混碾法是將 ２ 種或 ２ 種以上物質通過機械作用混合碾壓來制備催化劑的方法。其優點在于方法簡單、容易操作， 可自動化生產； 缺點是混料不均、操作過程對催化劑性能影響較大。多組分催化劑在成型之前都要經歷這一操作。目前我國 ＳＯ２ 氧化制酸用釩系催化劑的制備即是使用混碾法， 混合工序在輪碾機上進行， 其制備流程如圖 １ 所示。一方面將天然硅藻土經預處理以除去雜質并改善物性結構， 得到精制硅藻土； 另一方面將 Ｖ２Ｏ５ 用 ＫＯＨ 溶液溶解并除去雜質， 經一定量的 Ｈ２ＳＯ４ 中和得到 Ｖ２Ｏ５－ Ｋ２ＳＯ４ 混合料漿。最后將此料漿與精制硅藻土及適量硫磺加入輪碾機上充分碾壓成塑性物料， 放入螺桿擠條機成型， 再經后處理即得催化劑成品。
2、浸漬法
浸漬法是以浸漬為關鍵步驟的一種催化劑制造方法。浸漬法生產釩催化劑工藝流程如圖２所示，基本做法是將載體放進含釩活性物質的液體或溶膠中浸漬，待達到浸漬平衡后，將剩余的液體除去，再進行干燥、焙燒、活化等后處理工序即成。浸漬法是一種簡單易行且經濟的方法， 其優點在于：可以使用既成外形和尺寸的載體， 省去催化劑成型的步驟；可以選擇比表面積、孔半徑、機械強度等催化劑所需物理結構特性的載體； 活性組分利用率高、用量少。缺點是催化劑活性物質在載體橫斷面的分布不均勻，浸漬在載體吸附活性組分的同時也吸附其余組分。
3、溶膠－ 凝膠法（Ｓｏｌ－ ｇｅｌ）
溶膠－凝膠法是一種新興的催化劑制備方法，最初用在金屬醇鹽水解和膠凝化制備氧化物薄膜上，后來推廣到催化劑上。其主要制備步驟是將前驅物溶解在水或有機溶劑中形成均勻的溶液，溶質與溶劑產生水解或醇解反應，反應生成物聚積成 １ｎｍ 左右的粒子形成溶膠，再濃縮成透明凝膠，凝膠經干燥、熱處理后得到所需要的催化劑。該法的優點是催化劑粒徑小、純度高，反應過程易控，操作容易，設備簡單，焙燒溫度低，因此受到廣泛重視。在釩催化劑的制備中，通常是以含釩的化合物或配合物經預處理得到釩的前驅體，再經過后處理工藝得到釩催化劑。
釩系催化劑應用于煙氣脫硫脫氮
當今工業排放氣體中廣泛含有的 ＳＯｘ 和 ＮＯｘ 已經對人類健康和自然界的生態平衡造成了極其嚴重的危害，世界各國都在重視煙氣脫硫脫氮技術的研究。在煙道氣 ＳＯｘ 的處理中，根據氣體濃度和工廠實際條件， 有各種脫硫方法，但是將 ＳＯ２ 氧化成 ＳＯ３，再用水或稀硫酸吸收的工藝一直受到人們的重視，即如硫酸生產中用釩催化劑的催化法［１６］。例如美國圣路易市Ｗｏｏｄ Ｒｉｖｅｒ 電廠的煙道氣脫硫技術即是典型例子。在煙道氣中ＮＯｘ 的含量與 ＳＯｘ 相近， 但對人類健康的威脅卻超過ＳＯｘ， 因此， 對 ＮＯｘ 控制更為重要。釩系催化劑在選擇性催化還原脫出 ＮＯｘ 中應用前景廣闊。將 Ｖ２Ｏ５ 擔載在活性炭（ＡＣ）上制得的Ｖ２Ｏ５／ＡＣ 催化劑在 ２００℃時可以同時脫除煙氣中的 ＳＯ２ 和 ＮＯ， 其效果比純活性炭強， 且再生后釩催化劑的脫硫脫氮能力還會增強。面對當前日益嚴重的環境壓力， 開發用于處理不同來源煙氣的釩系催化劑， 以實現更大的環境效益和經濟效益， 更具有重要意義。
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