CN112323097A - 一种锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法及系统，该方法首先将含锌废弃物与氨水及过硫酸铵溶液混合均匀，固液分离，得到锌氨络合液，接着将锌氨络合液通入电解装置除杂并制得含有过硫酸铵的混合溶液，混合溶液喷入烟气脱硫塔中，过硫酸铵在烟气提供的废热中进行活化，产生具有强氧化性的SO4·－，锌氨络合液在氧化强化下吸收烟气中的SO2，实现烟气高效脱硫的目的；脱硫浆液再次通入电解槽中，多次循环电解制得纯纳米锌，电解生成的硫酸铵与过硫酸铵混合溶液进行回收利用，再次参与锌氨络合反应。本发明具有烟气脱硫与二次锌资源回收工艺耦合，烟气脱硫效率及废弃物中金属回收率大以及硫酸铵多途径循环利用等优点。
Description
技术领域
本发明属于工业固废资源化利用和烟气脱硫技术领域，具体涉及一种锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法。
背景技术
锌是目前世界上循环利用率最高的金属之一，二次锌资源包括烟尘、镀锌废渣、压铸废料、废边角锌片已成为回收锌及其他高价值元素的重要原料，全球30%的锌来源于再生锌资源，二次锌年产值高达290万吨。我国是炼锌大国，锌产量位居世界第一，冶锌过程中产生大量的含锌废渣，例如，传统的锌冶炼企业在锌精矿焙烧过程会产生大量氧化锌烟灰，锌含量可高达60%；钢铁厂产生的高炉灰、电炉灰等含锌固体废弃物经烟化挥发后也得到大量含锌烟尘，其中电炉烟灰锌含量一般在15~40%，高炉烟灰锌含量一般在7~8%。由于二次锌资源质量远不及传统炼锌原料，提锌价值有限，通常也无法直接给炼锌企业使用，因此如何有效处置二次锌资源一直是业界的重要课题。我国目前在二次锌资源回收利用方面由于技术落后，导致回收规模小，回收率不高，大量锌资源还没有得到有效循环利用。目前，含锌烟尘的处理方法主要有物理法、湿法、火法等，也可以将几种方法联用。其中湿法处理工艺中的氨浸法是用氨或氨与铵盐的混合溶液作为浸出剂从含锌废弃物中浸出锌的方法，氨浸法特点是成本低、操作简单，在目前回收锌方法中最具竞争力。例如，专利CN104648217A公开了“一种多配体复合配位氨法浸出高炉瓦斯灰回收锌的方法及装置”以及专利CN110775998A公开了“一种工业化回收锌生产纳米氧化锌的系统及方法”，均采用氨法浸提回收锌，锌的浸出率达85%以上，且所含杂质极少。获得的锌氨络合液可由专利CN110616442A公开的“一种氨法电解回收锌”和专利CN101928827A公开的“锌氨络合物除杂炼锌的方法”，在电解槽中电解制得锌单质而回收利用。但氨浸法回收锌工艺所需氨水量极大，并不是循环可持续处理的优选工艺。专利CN104862487A公开了“一种有色金属炼梓飞灰的资源高效转化方法”，表明锌氨络合液可用于烟气脱硫，脱硫后生成的硫酸铵可循环利用，从而减少了氨水的用量，实现了资源的高效利用。然而，这一过程中由于含锌废弃物中的硫化锌无法被氨水浸出，导致锌的浸出率较低，且氨浸后仍有部分可溶性的金属离子存在于锌氨络合液中，对获得的含锌产品的纯度产生影响。此外，脱硫过程中由于烟气中氧气的含量有限，使得脱硫效率受到限制。
采用过硫酸盐高级氧化技术参与氨浸过程中锌的提取，可有效的促进含锌废弃物中锌的浸出，且生成的锌氨络合物在硫酸根自由基的氧化强化下可用于吸收烟气中的SO2，实现烟气高效脱硫的目的。脱硫后浆液中的锌可再次在电解槽中循环电解得到纯的纳米锌产品，生成的硫酸铵部分通入循环参与锌氨络合反应，部分分离提纯结晶后得到硫酸铵产品。基于此，申请人发明一种基于锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，该方法在能够在有效处理含锌烟尘副产碱式碳酸锌的同时处理工业烟气，且实现各步骤均无废物产生的循环处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法及系统，该方法利用含锌废弃物与氨水及过硫酸铵溶液调浆生成锌氨络合物，并在电解除杂后通过硫酸根自由基的氧化强化，用于烟气脱硫，脱硫后的饱和浆液包括硫酸氨和硫酸锌，通过循环电解制得纳米锌，电解产生的过硫酸铵返回用于参与锌氨络合反应。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
（1）用氨水及过硫酸铵混合溶液浸渍含锌废弃物，过硫酸铵及经浆液中金属离子活化生成的SO4·-，氧化废弃物中的硫化锌，生成氧化锌和硫酸铵，其后氧化锌在氨水和硫酸铵的作用下得到锌氨络合浆液，其后固液分离，不溶性金属浸提渣被分离作为金属冶炼原料回收利用，液相得到含锌氨络合物、可溶性金属离子和硫酸铵的混合溶液；
（2）在步骤（1）中得到的溶液通入电解槽阳极室中，金属离子在电场的作用下透过阳离子交换膜进入阴极室，并在阴极发生还原反应负载在阴极板上，实现锌氨络合溶液除杂，同时溶液中的硫酸铵在阳极电解产生过硫酸铵；
（3）将步骤（2）中得到的锌氨络合物与过硫酸铵混合液作为吸收浆液从脱硫塔顶部通过雾化喷头喷出，将含SO2的烟气从脱硫塔底部通入，使得喷淋的吸收浆液与烟气逆流接触，得到净化后的烟气和脱硫浆液，净化后的烟气排空，脱硫浆液循环喷淋后得到饱和脱硫浆液；
（4）将步骤（3）得到的饱和脱硫浆液通入电解槽中循环电解制锌，浆液中的锌负载在阴极板上，其后回收得到纯的纳米锌，阳极电解硫酸铵产生过硫酸铵；
（5）将步骤（4）电解后产生的过硫酸铵溶液返回步骤（1）中，用于参与锌氨络合反应。
在本方法的处理过程中，所涉及到的部分化学反应如下：
（1）锌氨络合浆液的制备过程：
（2）锌氨络合浆液电解除杂：
（3）锌氨络合浆液与过硫酸铵溶液协同进行烟气脱硫过程：
（4）脱硫浆液制备循环电解纳米锌和过硫酸铵过程：
优选的，步骤（1）中所述的含锌废弃物中锌为氧化锌、硫化锌、硅酸锌中至少一种的混合物。
优选的，步骤（1）中所述的含锌废弃物与氨水及过硫酸铵混合溶液的固液比为1:4~6。
优选的，步骤（1）中所述的含锌废弃物中锌与氨水的摩尔比为1:1~5。
优选的，步骤（1）中所述的含锌废弃物中锌与过硫酸铵的摩尔比为1:1~10。
优选的，步骤（2）中所述的锌氨络合浆液与过硫酸铵混合液中锌氨络合物与过硫酸铵的摩尔比为1:2~10。
优选的，步骤（2）中所述的电解槽为板状隔膜分隔阴阳极室电解槽，电解槽的阳极为纯铂、钛基镀铂或铅电极，阴极为石墨或钛电极，隔膜为全氟磺酸型阳离子交换膜，电解液为循环流动式，电解的电流密度为100~300 mA/cm2，电解温度为70-90°C，阴极硫酸浓度为20~25%，电解时间为1~3 h。
优选的，步骤（2）中所述的可溶性金属杂质主要为铅、铜、铁、镉和钴的至少一种或一种以上的混合物。
优选的，步骤（3）中所述的进行脱硫处理的烟气温度为30~70°C。
优选的，步骤4）中所述的电解制锌的电解槽与步骤（2）中所用电解槽相同，电解的电流密度为400~600 mA/cm2，阴极硫酸浓度为20~25%，电解时间为3~8 h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明具有烟气脱硫与废弃物提锌工艺耦合，烟气脱硫效率及烟尘中金属回收率大以及硫酸铵多途径循环利用等优点。
2、本发明仅在工艺启动阶段需要少量氨水对含锌废弃物进行浆化生成锌氨络合离子，当反应开始进行，锌氨络合离子中的氨在烟气脱硫工段被转化成硫酸铵，避免传统工艺中氨水大量加入后续必须通过蒸氨回收、挥发大、二次污染严重的问题。
3、本发明循环利用的硫酸铵溶液电解生成过硫酸铵，过硫酸铵及经浆液中金属离子活化生成的SO4·-可有效的氧化废弃物中的硫化锌，同时与氧化锌和硅酸锌反应生成锌氨络合物，从而大幅提高锌的浸出率。此后，过硫酸铵与高温烟气换热活化，从而实现在氧化强化下锌氨络合离子吸收二氧化硫反应的正向进行，保证烟气脱硫迅速高效的进行，得到的处理后烟气直接排空即可。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明系统的结构示意图；
图中：1-络合浆液制备槽，2-电解槽，3-脱硫塔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1
采用某镀锌厂的热镀锌渣，该锌渣含锌量为20.5%，处理SO2含量为2000 mg/m3的工业烟气，采用如下步骤：
（1）将锌渣与氨水和过硫酸铵混合均匀，锌渣与浆化液的固液比为1：4，得到锌氨络合浆液，其后固液分离，不溶性金属浸提渣被分离作为金属冶炼原料回收利用，液相得到含锌氨络合物和可溶性金属离子的混合溶液；
（2）在步骤（1）中得到的溶液通入电解槽阳极室中，铁、铜、钴离子在电场的作用下透过阳离子交换膜进入阴极室，并在阴极发生还原反应负载在阴极板上，实现锌氨络合溶液除杂，同时溶液中的硫酸铵在阳极电解产生过硫酸铵，所述的电解槽为板状隔膜分隔阴阳极室电解槽，电解槽的阳极为纯铂电极，阴极为石墨电极，隔膜为全氟磺酸型阳离子交换膜，电解液为循环流动式，电解的电流密度为200 mA/cm2，阴极硫酸浓度为20%，电解时间为1h，电解产生过硫酸铵的浓度为0.1 M；
（3）将步骤（2）中得到的锌氨络合物与过硫酸铵混合液作为吸收浆液从脱硫塔顶部通过雾化喷头喷出，将含SO2的烟气从脱硫塔底部通入，使得喷淋的吸收浆液与烟气逆流接触，得到净化后的烟气和脱硫浆液，净化后的烟气排空，脱硫浆液循环喷淋后得到饱和脱硫浆液；
（4）将步骤（3）得到的饱和脱硫浆液通入电解槽中循环电解制锌，浆液中的锌负载在阴极板上，其后回收得到纯的纳米锌，阳极电解硫酸铵产生过硫酸铵，所述的电解槽同步骤（2），电解的电流密度为400 mA/cm2，阴极硫酸浓度为20%，电解时间为5 h；
（5）将步骤（4）电解后产生的过硫酸铵溶液返回步骤（1）中，用于参与锌氨络合反应。
经本方法处理后的烟气排放烟气的SO2≤30 mg/m3，热镀锌渣中锌回收率达到92%，整个工艺中硫酸铵实现循环利用。
实施例2
采用某锌电厂的锌精矿焙烧烟尘，该烟尘含锌量为62%，处理SO2含量为3000 mg/m3的工业烟气，采用如下步骤：
（1）将锌渣与氨水和过硫酸铵混合均匀，锌渣与浆化液的固液比为1：5，得到锌氨络合浆液，其后固液分离，不溶性金属浸提渣被分离作为金属冶炼原料回收利用，液相得到含锌氨络合物和可溶性金属离子的混合溶液；
（2）在步骤（1）中得到的溶液通入电解槽阳极室中，铁、铜、锰、铅离子在电场的作用下透过阳离子交换膜进入阴极室，并在阴极发生还原反应负载在阴极板上，实现锌氨络合溶液除杂，同时溶液中的硫酸铵在阳极电解产生过硫酸铵，所述的电解槽为板状隔膜分隔阴阳极室电解槽，电解槽的阳极为钛基镀铂电极，阴极为钛电极，隔膜为全氟磺酸型阳离子交换膜，电解液为循环流动式，电解的电流密度为100 mA/cm2，阴极硫酸浓度为20%，电解时间为2 h，电解产生过硫酸铵的浓度为0.08 M；
（3）将步骤（2）中得到的锌氨络合物与过硫酸铵混合液作为吸收浆液从脱硫塔顶部通过雾化喷头喷出，将含SO2的烟气从脱硫塔底部通入，使得喷淋的吸收浆液与烟气逆流接触，得到净化后的烟气和脱硫浆液，净化后的烟气排空，脱硫浆液循环喷淋后得到饱和脱硫浆液；（4）将步骤（3）得到的饱和脱硫浆液通入电解槽中循环电解制锌，浆液中的锌负载在阴极板上，其后回收得到纯的纳米锌，阳极电解硫酸铵产生过硫酸铵，所述的电解槽同步骤（2），电解的电流密度为600 mA/cm2，阴极硫酸浓度为20%，电解时间为8 h；
（5）将步骤（4）电解后产生的过硫酸铵溶液返回步骤（1）中，用于参与锌氨络合反应。
经本方法处理后的烟气排放烟气的SO2≤28 mg/m3，含锌烟尘中锌回收率达到95%，整个工艺中硫酸铵实现循环利用。
实施例3
采用某钢铁厂的含锌高炉烟尘，该烟尘含锌量为8%，处理SO2含量为2000 mg/m3的工业烟气，采用如下步骤：
（1）将锌渣与氨水和过硫酸铵混合均匀，锌渣与浆化液的固液比为1：5，得到锌氨络合浆液，其后固液分离，不溶性金属浸提渣被分离作为金属冶炼原料回收利用，液相得到含锌氨络合物和可溶性金属离子的混合溶液；
（2）在步骤（1）中得到的溶液通入电解槽阳极室中，铅、铜、铁离子在电场的作用下透过阳离子交换膜进入阴极室，并在阴极发生还原反应负载在阴极板上，实现锌氨络合溶液除杂，同时溶液中的硫酸铵在阳极电解产生过硫酸铵，所述的电解槽为板状隔膜分隔阴阳极室电解槽，电解槽的阳极为纯铂电极，阴极为钛电极，隔膜为全氟磺酸型阳离子交换膜，电解液为循环流动式，电解的电流密度为300 mA/cm2，阴极硫酸浓度为25%，电解时间为3 h，电解产生过硫酸铵的浓度为0.1 M；
（3）将步骤（2）中得到的锌氨络合物与过硫酸铵混合液作为吸收浆液从脱硫塔顶部通过雾化喷头喷出，将含SO2的烟气从脱硫塔底部通入，使得喷淋的吸收浆液与烟气逆流接触，得到净化后的烟气和脱硫浆液，净化后的烟气排空，脱硫浆液循环喷淋后得到饱和脱硫浆液；
4）将步骤（3）得到的饱和脱硫浆液通入电解槽中循环电解制锌，浆液中的锌负载在阴极板上，其后回收得到纯的纳米锌，阳极电解硫酸铵生成过硫酸铵，所述的电解槽同步骤（2），电解的电流密度为600 mA/cm2，阴极硫酸浓度为25%，电解时间为8 h；
（5）将步骤（4）电解后剩余的硫酸铵溶液部分返回步骤（1）中，用于参与锌氨络合反应，部分分离提纯结晶后得到硫酸铵产品。
经本方法处理后的烟气排放烟气的SO2≤25 mg/m3，含锌烟尘中锌回收率达到96%，整个工艺中硫酸铵实现循环利用。
Claims (10)
1.一种锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）用氨水及过硫酸铵混合溶液浸渍含锌废弃物，过硫酸铵及经浆液中金属离子活化生成的SO4·-，氧化废弃物中的硫化锌，生成氧化锌和硫酸铵，其后氧化锌在氨水和硫酸铵的作用下得到锌氨络合浆液，其后固液分离，不溶性金属浸提渣被分离作为金属冶炼原料回收利用，液相得到含锌氨络合物、可溶性金属离子和硫酸铵的混合溶液；
（2）在步骤（1）中得到的溶液通入电解槽阳极室中，金属离子在电场的作用下透过阳离子交换膜进入阴极室，并在阴极发生还原反应负载在阴极板上，实现锌氨络合溶液除杂，同时溶液中的硫酸铵在阳极电解产生过硫酸铵；
（3）将步骤（2）中得到的锌氨络合物与过硫酸铵混合液作为吸收浆液从脱硫塔顶部通过雾化喷头喷出，将含SO2的烟气从脱硫塔底部通入，使得喷淋的吸收浆液与烟气逆流接触，得到净化后的烟气和脱硫浆液，净化后的烟气排空，脱硫浆液循环喷淋后得到饱和脱硫浆液；
（4）将步骤（3）得到的饱和脱硫浆液通入电解槽中循环电解制锌，浆液中的锌负载在阴极板上，其后回收得到纯的纳米锌，阳极电解硫酸铵产生过硫酸铵；
（5）将步骤（4）电解后产生的过硫酸铵溶液返回步骤（1）中，用于参与锌氨络合反应。
2.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的含锌废弃物中锌为氧化锌、硫化锌、硅酸锌中至少一种的混合物。
3.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述的含锌废弃物与氨水及过硫酸铵混合溶液的固液比为1:4~6。
4.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述含锌废弃物中锌与氨水的摩尔比为1:1~5。
5.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（1）中所述含锌废弃物中锌与过硫酸铵的摩尔比为1:1~10。
6.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（2）中所述的锌氨络合浆液与过硫酸铵混合液中锌氨络合物与过硫酸铵的摩尔比为1:2~10。
7.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（2）中所述的电解槽为板状隔膜分隔阴阳极室电解槽，电解槽的阳极为纯铂、钛基镀铂或铅电极，阴极为石墨或钛电极，隔膜为全氟磺酸型阳离子交换膜，电解液为循环流动式，电解的电流密度为100~300 mA/cm2，电解温度为70-90°C，阴极硫酸浓度为20~25%，电解时间为1~3 h。
8.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（2）中所述的可溶性金属杂质主要为铅、铜、铁、镉和钴的至少一种或一种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（3）中所述的进行脱硫处理的烟气温度为30~70°C。
10.根据权利要求1所述的锌氨络合耦合过硫酸盐高级氧化技术脱除烟气中二氧化硫的方法，其特征在于步骤（4）中所述的电解制锌的电解槽与步骤（2）中所用电解槽相同，电解的电流密度为400~600 mA/cm2，阴极硫酸浓度为20~25%，电解时间为3~8 h。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112915755A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-08 | 上海交通大学 | 联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法 |
| CN113003819A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-22 | 沈阳大学 | 一种基于半干法烟气脱硫灰的高级氧化体系处理有机废水的方法 |
| CN113797733A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-17 | 昆明理工大学 | 一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1266908A (zh) * | 1999-03-14 | 2000-09-20 | 龙诗明 | 一种湿法分离锌、铜、镉、铅冶金物料的方法及应用 |
| CN101928827A (zh) * | 2010-08-31 | 2010-12-29 | 湖南子廷有色金属有限公司 | 锌氨络合物除杂炼锌的方法 |
| WO2014047761A1 (zh) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | 陈尚全 | 一种利用低品位氧化锌矿氨法生产高纯纳米氧化锌的方法 |
| CN104862487A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-26 | 上海交通大学 | 一种有色金属炼锌飞灰的资源高效转化方法 |
| CN105457492A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-06 | 安徽理工大学 | 一种硫铵-石灰石法脱硫浆液脱氯的方法 |
| CN109012086A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-18 | 昆明理工大学 | 一种净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的装置及方法 |
| CN110616442A (zh) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | 云南远大金业有限公司 | 一种氨法电解回收锌 |
| CN111747442A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-09 | 株洲安特新材料科技有限公司 | 一种湿法生产活性氧化锌的方法 |
-
2020
- 2020-10-16 CN CN202011111730.0A patent/CN112323097B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1266908A (zh) * | 1999-03-14 | 2000-09-20 | 龙诗明 | 一种湿法分离锌、铜、镉、铅冶金物料的方法及应用 |
| CN101928827A (zh) * | 2010-08-31 | 2010-12-29 | 湖南子廷有色金属有限公司 | 锌氨络合物除杂炼锌的方法 |
| WO2014047761A1 (zh) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | 陈尚全 | 一种利用低品位氧化锌矿氨法生产高纯纳米氧化锌的方法 |
| CN104862487A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-08-26 | 上海交通大学 | 一种有色金属炼锌飞灰的资源高效转化方法 |
| CN105457492A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-06 | 安徽理工大学 | 一种硫铵-石灰石法脱硫浆液脱氯的方法 |
| CN110616442A (zh) * | 2018-06-20 | 2019-12-27 | 云南远大金业有限公司 | 一种氨法电解回收锌 |
| CN109012086A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-18 | 昆明理工大学 | 一种净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的装置及方法 |
| CN111747442A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-09 | 株洲安特新材料科技有限公司 | 一种湿法生产活性氧化锌的方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112915755A (zh) * | 2021-02-08 | 2021-06-08 | 上海交通大学 | 联合回收烟气中二氧化硫并脱除氮氧化物的系统及方法 |
| CN113003819A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-22 | 沈阳大学 | 一种基于半干法烟气脱硫灰的高级氧化体系处理有机废水的方法 |
| CN113003819B (zh) * | 2021-03-26 | 2023-04-18 | 沈阳大学 | 一种基于半干法烟气脱硫灰的高级氧化体系处理有机废水的方法 |
| CN113797733A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-17 | 昆明理工大学 | 一种循环净化烟气中二氧化硫和氮氧化物的方法和装置 |
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