GB/T 31590-2025
Методы анализа химического состава катализаторов для деоксигенации дымовых газов (Англоязычная версия)

Стандартный №

GB/T 31590-2025

язык

Китайский, Доступно на английском

Дата публикации

2025

Разместил

General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People‘s Republic of China

Последняя версия

GB/T 31590-2025

сфера применения

Углубленный анализ и технологическая эволюция стандарта GB/T 31590—2025

Стандарт «Метод анализа химического состава катализаторов денитрификации дымовых газов» (GB/T 31590—2025), являющийся основным аналитическим стандартом в области технологии селективного каталитического восстановления (SCR) денитрификации, знаменует собой новый технологический этап в контроле качества и оценке эффективности экологических катализаторов в нашей стране. Этот стандарт заменяет версию 2015 года, отвечая не только потребностям технологического развития отрасли, но и обеспечивая значительные улучшения в научной обоснованности методов, операционной стандартизации и сфере применения.

---

Предпосылки и отраслевое значение разработки стандарта

В связи с активным продвижением стратегии «двойного углерода» и полным внедрением требований к сверхнизким выбросам, очистка дымовых газов методом денитрификации на угольных электростанциях, в сталелитейной, цементной и других отраслях промышленности стала жестким требованием.

Ванадиево-титановые SCR-катализаторы, являющиеся ключевыми материалами в основных технологиях денитрификации, имеют химический состав, напрямую определяющий их каталитическую активность, селективность, механическую прочность и срок службы. Точный, быстрый и надежный анализ содержания активных компонентов (таких как V₂O₅, WO₃, MoO₃) и компонентов носителя (TiO₂, SiO₂, Al₂O₃ и др.) в катализаторах имеет решающее значение для контроля качества производства катализаторов, оценки срока службы, анализа отказов и регенерации. Первоначальный стандарт GB/T 31590—2015, действовавший почти десять лет, обеспечил отрасли единую аналитическую методологию. Однако с диверсификацией составов катализаторов, сложностью сценариев применения и достижениями в технологии аналитических приборов первоначальный стандарт постепенно выявил ограничения в подготовке образцов, методах калибровки и контроле качества. Пересмотр стандарта 2025 года основан на обширных отзывах лабораторий и текущем состоянии технологического развития, и направлен на устранение проблемных моментов в практическом применении, повышение универсальности, точности и удобства использования методов, и, таким образом, на более качественное развитие природоохранной отрасли нашей страны.

---

Анализ основных изменений и технических моментов

По сравнению с версией 2015 года, GB/T 31590—2025 был всесторонне оптимизирован с точки зрения структуры, технического содержания и стандартизации. Основные изменения отражены в следующих аспектах:

1.

В новом стандарте метод определения массовой доли бария (Ba) был исключен из главы «Область применения», что позволило четко сфокусировать определение на семи наиболее важных компонентах ванадиево-титановых SCR-катализаторов: ванадии (V), титане (Ti), вольфраме (W), молибдене (Mo), кремнии (Si), алюминии (Al) и кальции (Ca). Эта корректировка больше соответствует текущему составу основных каталитических продуктов, позволяет избежать помех от дублирующих методов и повышает актуальность стандарта.

Важным моментом является добавленная глава «Термины и определения» (Глава 3).

Четко различаются **матричные образцы** и **поверхностные образцы**: **Матричные образцы**: Это однородные образцы, тщательно измельченные после отделения от катализатора, отражающие общий средний состав катализатора. **Образцы поверхности**: Речь идет об образцах, отделенных от сотовых катализаторов и обработанных на поверхности, которые используются для анализа химического состава поверхности катализатора. Это особенно ценно для изучения активных центров поверхности катализатора, механизмов отравления и условий износа. Это различие разрешает давнюю путаницу, связанную с анализом «объемной фазы» и «поверхностной фазы» катализатора, обеспечивая более точный аналитический аспект для исследования каталитических механизмов и диагностики отказов. 2. Улучшение и усовершенствование методов подготовки образцов. Подготовка образцов имеет решающее значение для успеха рентгенофлуоресцентного анализа (XRF). Новый стандарт внес несколько важных изменений в процесс подготовки образцов: **Более конкретные требования к отбору проб:** Он уточняет ограничения на места отбора проб для трех различных конфигураций катализаторов — сотового, плоского и гофрированного — (например, избегая закаленных торцов, наружных стенок и открытых участков металлической сетки), обеспечивая репрезентативность образцов и избегая систематических ошибок, возникающих из-за неправильного отбора проб. **Оптимизация метода плавления (арбитражный метод):** В качестве эталонного метода метод плавления эффективно исключает влияние размера минералов и частиц. Новый стандарт также: **Изменен метод определения потери при прокаливании, с более конкретными изотермическими условиями.** Он уточняет требования к приготовлению или коммерческим характеристикам смешанного флюса (67:33 безводный тетраборат лития и метаборат лития) и исключает из исходного стандарта отдельные реагенты: метаборат лития, безводный тетраборат лития и оксид бария, что упрощает процесс. Были внесены следующие изменения: Добавлена плавильная печь и требования к ней, отличающие ее от муфельной печи. Эта печь специально разработана для получения стеклянных хлопьев, что позволяет более точно контролировать температуру. Добавлены требования к платино-золотым формам, или в качестве форм можно использовать платино-золотые тигли, что повышает гибкость метода. Усовершенствована формула пересчета массы между прокаленными и высушенными основаниями, что приводит к более строгой логике. Добавлен новый метод подготовки поверхностных образцов (8.2.2): специально для анализа поверхности сотовых катализаторов, требующий гладкой и чистой поверхности образца. Это обеспечивает стандартизированный процесс предварительной обработки для изучения химии поверхности и межфазной границы катализаторов. 3. Улучшение стандартизации калибровки и количественного анализа. Качество калибровочной кривой напрямую определяет точность количественного анализа. Новый стандарт вносит ключевые улучшения в этот раздел: ****Стандартизация и серийная нумерация калибровочных образцов:** Стандарт четко предоставляет рекомендуемые соотношения для 10 серий калибровочных образцов, применимых как к пластинчатым (табл. 1), так и к сотовым (табл. 2) катализаторам, в табличной форме. Эти соотношения охватывают общие диапазоны содержания каждого компонента в реальных катализаторах, а при разработке состава учитывается взаимное влияние элементов, что обеспечивает авторитетный справочник для пользователей при построении надежных стандартных кривых и снижает неопределенность и трудозатраты лабораторий, разрабатывающих собственные соотношения. ****Введение требований к коэффициенту линейной аппроксимации калибровочных кривых:** Стандарт четко устанавливает, что коэффициент линейной аппроксимации (R) калибровочной кривой для каждого аналита должен быть больше или равен 0,99. Этот количественный показатель обеспечивает четкий стандарт оценки для валидации метода и рутинного контроля качества, гарантируя надежность аналитических данных.

Более подробные требования к точности: Требования к отклонениям результатов измерений были пересмотрены (см. Таблицу 3). В зависимости от массовой доли компонентов, допустимый диапазон относительного отклонения указан в ступенях (≤0,8% до ≤2,0%), что делает требования более научными и строгими.

4. Добавлен раздел «Качественный и полуколичественный анализ»

Добавлен новый раздел 8.4 «Качественный и полуколичественный анализ», в первую очередь предназначенный для быстрой проверки образцов поверхности или неизвестных образцов. Этот метод не основан на стандартной кривой; Путем сканирования спектра, определения характерных пиковых положений (угол 2θ) и сравнения интенсивностей спектральных линий можно быстро определить типы элементов в образце и их приблизительный диапазон содержания. Это имеет значительную практическую ценность для анализа отказов катализаторов (например, для обнаружения элементов, вызывающих отравление, таких как мышьяк, фосфор и щелочные металлы), идентификации поступающих материалов и научных исследований, расширяя сценарии применения стандарта.

5. Усиление стандартизации отчетности о результатах. В новой главе 9 «Отчетность о результатах» подробно описаны девять пунктов, которые должен включать протокол испытаний, начиная от основы испытания, даты, персонала и информации об приборе до сведений об образце, метода подготовки, условий измерения и расчета результатов. Требуются полные и прослеживаемые записи. Это значительно повышает эффективность и надежность сравнения данных и проверки отчетов между лабораториями, отвечая требованиям современных систем управления качеством лабораторий (таких как CNAS и CMA).

---

Сравнение основных различий между старым и новым стандартами

Для наглядной демонстрации основной технологической эволюции GB/T 31590—2025 и версии 2015 года проводится следующий сравнительный анализ по нескольким параметрам:

**Система терминологии** **Не определено** **Определения** **Определения для «матричных образцов» и «поверхностных образцов»** **Стандартизированная отраслевая терминология, различающая объемный и поверхностный анализ, обеспечивающая четкие указания.** **Метод подготовки образцов** **Относительно краткое описание** **Подробные рекомендации по местам отбора проб; оптимизированные этапы метода плавления; Добавлена подготовка образцов поверхности** **Значительно улучшает репрезентативность образцов и воспроизводимость подготовки образцов, расширяя аналитические возможности.** **Метод калибровки** **Описывает только принципы, без конкретных рекомендуемых соотношений** **Предоставляет таблицу рекомендуемых соотношений для 20 калибровочных образцов двух типов катализаторов** **Значительно упрощает стандартизацию для пользователей и повышает согласованность данных между лабораториями.**

Параметры сравнения	GB/T 31590—2015	GB/T 31590—2025	Значение и влияние пересмотра
Диапазон измерений	Включает ванадий, титан, вольфрам, молибден, кремний, алюминий, кальций и барий	Барий удален, сосредоточение внимания на первых семи ключевых компонентах	Цель более сфокусирована, метод более оптимизирован и больше соответствует основным продуктам.
Показатели контроля качества	Требования к отклонениям	Добавлено требование к коэффициенту линейной аппроксимации калибровочной кривой ≥0,99;	Уточненная система оценки отклонений	Введены показатели контроля качества процесса для повышения количественности и строгости валидации методов и ежедневного мониторинга.
Функции анализа	Только количественный анализ	Добавлен раздел «Качественный и полуколичественный анализ»	Расширена область применения стандарта для удовлетворения потребностей в быстрой проверке и анализе отказов.
Отчетность о результатах	Выделенный раздел не требуется	Добавлен независимый раздел, определяющий 9 основных разделов отчета	Улучшена стандартизация и прослеживаемость отчетов в соответствии с требованиями современного управления лабораторией.

---

Ключевые требования к приборам и реагентам

Стандарт устанавливает четкие требования к основным приборам и реагентам, используемым в процессе анализа, что является основой для обеспечения точных и надежных результатов анализа.

Основные приборы:

Рентгенофлуоресцентный спектрометр: Должен соответствовать положениям GB/T 16597 «Общие правила рентгенофлуоресцентной спектрометрии при анализе металлургической продукции». Это означает, что прибор должен иметь стабильный источник возбуждения, спектрофотометр высокого разрешения, точный гониометр и надежное программное обеспечение для обработки данных. Пользователи должны регулярно проводить калибровку прибора, включая проверку стабильности, воспроизводимости и точности.

Специальное оборудование для подготовки образцов:

• Плавильная печь: Температура может достигать 1150°C, с точностью контроля температуры ±30°C. Используется для получения стеклянных хлопьев; равномерный нагрев и точный контроль температуры являются ключевыми факторами для получения однородного стекла без пузырьков.
  Платино-золотой тигель/форма: изготовлен из 95% Pt-5% Au. Этот сплав обладает преимуществами высокой температуры плавления, коррозионной стойкости и неадгезивности к образцам, что делает его идеальным контейнером для высокотемпературной подготовки образцов методом плавления. Стандарт подчеркивает необходимость регулярной полировки алмазной пастой для поддержания гладкой поверхности и предотвращения загрязнения и затруднения извлечения из формы. Таблеточный пресс: давление должно быть более 200 кН. Достаточное давление является необходимым условием для получения плотных, гладких порошковых таблеток, эффективно уменьшая размер частиц и минеральные эффекты. Ключевые реагенты: стандартные оксидные материалы высокой чистоты (TiO2, SiO2 и др.): массовая доля должна быть ≥99%. Чистота реагента напрямую определяет точность калибровочной кривой; рекомендуется использовать сертифицированные стандартные образцы (CRM) или реагенты высокой чистоты. **Смешанный флюс:** Было определено соотношение Li₂B₄O₇ к LiBO₂ 67:33, и полученный флюс был прокален при 600 °C. Это соотношение было оптимизировано для эффективного растворения оксидов ванадия и титана и образования стабильного стекла. При использовании коммерчески доступных готовых флюсов необходимо также подтвердить их состав и чистоту. **Разделительный агент для форм:** Раствор йодида аммония или бромида лития. Эти вещества разлагаются при высоких температурах с образованием газа, который способствует текучести расплавленного материала в форме и облегчает извлечение изделия из формы; они являются важными вспомогательными реагентами для получения идеальных стеклянных листов.

---

Рекомендации по внедрению стандарта и примеры его применения

Рекомендации по внедрению

1. Преобразование и валидация методов: Лаборатории, внедрившие методы на основе версии 2015 года, должны систематически оценивать изменения в новом стандарте, уделяя особое внимание обновлению и валидации процедур построения калибровочных кривых, показателей контроля качества (коэффициент линейности) и форматов отчетов для обеспечения соответствия новым требованиям.
2. Укрепление подготовки персонала: Стандарт предупреждает, что пользователи должны иметь формальный практический опыт работы в лаборатории. Необходимо усилить обучение аналитиков новым процедурам подготовки образцов (особенно по подготовке поверхностных образцов и деталям метода плавления), работе с прибором, построению калибровочной кривой и контролю качества.
3. Акцент на контроле качества процесса: В ежедневном анализе, помимо мониторинга отклонений параллельных образцов в соответствии с таблицей 3, обязательным требованием должен быть коэффициент линейной аппроксимации калибровочной кривой ≥0,99. Рекомендуется периодически проверять точность с использованием контрольных образцов или стандартных веществ. **Разграничение сценариев применения:** Четко различать три режима: «количественный анализ матричных образцов», «количественный анализ поверхностных образцов» и «качественный и полуколичественный анализ». Выбирайте соответствующий тип образца и аналитический метод в зависимости от различных аналитических целей (контроль качества, оценка срока службы, анализ отказов). **Пример применения: Оценка срока службы катализатора SCR и анализ отказов** **Сценарий:** В сотовом модуле катализатора SCR электростанции, проработавшем более 24 000 часов, наблюдалось снижение эффективности денитрификации. **Схема анализа:** **Общая оценка активности (количественный анализ образцов матрицы):** В соответствии со стандартом 8.1, было взято не менее трех образцов из разных мест модуля катализатора (верхний, средний и нижний), избегая затвердевших концов и внешних стенок. После измельчения, помола, просеивания через сито с размером ячейки 75 мкм и сушки были подготовлены стеклянные пластины с использованием **метода плавления (арбитражного метода)** для количественного анализа методом рентгенофлуоресцентного анализа (XRF). Основное внимание уделялось изменениям содержания V₂O₅, сравнению со свежим катализатором и оценке общей потери активных компонентов. Анализ отравления и закупорки поверхности (анализ поверхностного образца): В месте отбора проб аккуратно снимите слой катализатора с поверхности (приблизительно 0,5-1 мм), подготовьте поверхностный образец в соответствии с пунктом 8.2.2 и проведите количественный или качественный/полуколичественный анализ. Этот этап позволяет: Количественно проанализировать содержание щелочных металлов, таких как CaO, K₂O и Na₂O, на поверхности для оценки степени отравления щелочными металлами. Качественный/полуколичественный анализ (8.4) позволяет быстро сканировать и идентифицировать спектры, потенциально выявляя характерные элементы отравления, такие как As и P, или элементы, богатые Al и Si, содержащиеся в летучей золе, для оценки комбинированного воздействия физической закупорки и химического отравления.
4. Интеграция данных и отчетность: Полный протокол испытаний должен быть составлен в соответствии с требованиями пункта 9.2. Сочетание аналитических данных матрицы и поверхности позволяет сделать всесторонний вывод о том, является ли основной причиной отказа катализатора потеря активных компонентов, отравление щелочными металлами или закупорка золой, что обеспечивает научную основу для очистки, регенерации или замены катализатора.

Как показывает этот пример, многоуровневые стандартизированные аналитические методы, предусмотренные GB/T 31590—2025, позволяют систематически и глубоко выявлять химическое состояние катализаторов, эффективно поддерживая усовершенствованное управление, снижение затрат и повышение эффективности природоохранных объектов.

---

Краткое изложение и перспективы

Выпуск и внедрение GB/T 31590—2025 является важным достижением в работе по стандартизации в области очистки дымовых газов в нашей стране.

Благодаря всесторонней оптимизации и модернизации технического содержания, данный стандарт создал более научную, строгую и практичную систему аналитической методологии для определения химического состава катализаторов SCR. Стандарт не только повышает точность и сопоставимость результатов анализа, но и расширяет область его применения за счет внедрения новых функций, таких как анализ поверхности и качественный скрининг, лучше удовлетворяя потребности всего процесса управления жизненным циклом, включая контроль качества продукции, разработку продукции, диагностику эксплуатации и оценку регенерации. В перспективе, с развитием каталитических технологий в направлении снижения температур и повышения многофункциональности, а также непрерывным совершенствованием рентгенофлуоресцентных приборов (таких как применение сверхточных рентгеновских трубок и кремниевых дрейфовых детекторов (SDD)), будущие пересмотры стандарта могут дополнительно учитывать более широкий спектр элементных определений, более низкие пределы обнаружения и дополнительные методы, основанные на программном обеспечении для количественного анализа без использования стандартов. В настоящее время все соответствующие подразделения должны активно изучать и внедрять этот стандарт, стандартизировать методы тестирования, повышать качество данных и совместно содействовать технологическому прогрессу и здоровому развитию отрасли катализаторов денитрификации дымовых газов в нашей стране и даже всей отрасли контроля загрязнения воздуха.

GB/T 31590-2025 Ссылочный документ

• GB/T 16597 Аналитические методы металлургической продукции. Общие правила для рентгенофлуоресцентных спектрометрических методов.
• GB/T 6003.1 Контрольные сита. Технические требования и испытания. Часть 1. Контрольные сита из металлической проволочной ткани.
• GB/T 603 Получение препаратов и продуктов, используемых в химических реагентных методах испытаний.
• GB/T 6679  Общие правила отбора проб твердых химических продуктов
• GB/T 6682  Вода для аналитических лабораторий. Спецификация и методы испытаний.

GB/T 31590-2025 История

• 2025 GB/T 31590-2025 Методы анализа химического состава катализаторов для деоксигенации дымовых газов
• 2015 GB/T 31590-2015 Аналитический метод определения химического состава катализаторов DeNOx дымовых газов

Специальные темы по стандартам и нормам

стандарты и спецификации