CN1824371A - 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法 - Google Patents

一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1824371A
CN1824371A CNA2005101103148A CN200510110314A CN1824371A CN 1824371 A CN1824371 A CN 1824371A CN A2005101103148 A CNA2005101103148 A CN A2005101103148A CN 200510110314 A CN200510110314 A CN 200510110314A CN 1824371 A CN1824371 A CN 1824371A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sulfur dioxide
oxide
nitrogen oxide
flue gas
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2005101103148A
Other languages
English (en)
Inventor
徐云龙
许东海
钱秀珍
徐小全
吴春梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China University of Science and Technology
Original Assignee
East China University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China University of Science and Technology filed Critical East China University of Science and Technology
Priority to CNA2005101103148A priority Critical patent/CN1824371A/zh
Publication of CN1824371A publication Critical patent/CN1824371A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法。其特征在于：新型催化剂以金属氧化物作为催化剂的主要活性成分和微波的吸波剂、以活性炭作为催化剂的载体。在模拟烟气条件下，催化剂在微波场下催化氧化二氧化硫和氮氧化物，催化产物再与水汽和氨吸收反应得到硫酸铵和硝酸铵复合肥。本发明可同时高效率脱除二氧化硫和氮氧化物，副产物可以回收利用，不产生废水、废渣等二次污染；工艺简单，操作方便，过程易于控制；投资省、能耗低、催化剂价廉易得、运行成本小；系统运行稳定，不存在“灰棒”问题。

Description

一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法
技术领域
本发明涉及微波能利用、工业催化和大气污染控制等领域，提供了一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的工艺，同时也提供了几种微波辅助催化剂及其制备方法。
背景技术
环境污染和防治一直是各个国家关注的焦点，二氧化硫和氮氧化物是造成大气污染的主要污染源。二氧化硫是导致酸雨的酸性气体，也是导致温室效应的间接温室气体。酸雨给环境带来广泛的危害。氮氧化物则会形成光化学烟雾，危害人的身体健康。
迄今为止常规处理二氧化硫的方法是湿式石灰/石膏法，已达到可工业化应用的阶段。但这种技术需要的设备庞大，投资和运行费用高，浪费大量宝贵的水资源，还会产生二次污染。
近年来利用电子束辐照脱除二氧化硫及氮氧化物的工艺日渐完善，国外已经有比较成熟的应用，国内也引进了此工艺，对脱除二氧化硫及氮氧化物均能达到较好效果。尤其对氮氧化物脱除率非常高，一般工业应用条件下可达90％以上。但该工艺的缺点也很明显，就是设备投资高，运行费用高，对国内企业来说难以负担。同时该净化技术尚存在氨的二次污染，烟气净化温度需控制再80℃(使得烟气在净化前必须冷却降温，而排放时需再加热升温)等问题亟需解决。
为此，日本、美国、波兰、乌克兰等国家近年来正在研究开发第三种添加辐照法，即在电子束组合辐照法中添加碱性物质以强化烟气净化工艺的方法。但该方法存在硅粉末消耗过高、设备磨损过大、系统阻力偏高等问题，需要进一步研究解决。
近年来，光催化、电催化、声催化、微波催化等一系列新颖的催化技术和新型的催化剂材料相继问世，给大气污染控制研究带来了新的机遇。
微波加热是自内而外的体加热，具有能量利用率高、加热均匀迅速、选择性强、便于控制、无二次污染等优点，在微波作用下的化学反应具有强活化，温转化，反应速度快，转化率高和选择性好的特点，因而在化学反应中产生了许多与常规加热不同的结果，在化学反应中得到了广泛地应用。
微波辐照对环境工程，特别是烟气处理的研究才刚刚开始，少量结果刚见报道。美国Dow化学工业公司利用炭吸附二氧化硫和氮氧化物，然后用微波处理使其还原成无害的二氧化碳、氮气和硫(L.Civitano et al.Electron beam proce-ssing of com bustion gases.LAEA-TECDOC-428.1987：55～84.)。张达欣等研究了在微波场下炭对二氧化硫的还原脱除，重点研究了微波发生器件及反应器形状对脱除率的影响(张达欣，于爱民，金钦汉.微波-炭还原法处理二氧化硫(SO2)的研究.微波学报.1998，14(4)：341-346。
微波辅助催化脱除二氧化硫及氮氧化物较常规只使用催化剂相比，能有效提高同时脱除二氧化硫及氮氧化物的效率；同电子束辐照法相比，则有设备投资少，能量利用率高，运行费用低，系统运行稳定，不存在“灰棒”问题等优点。因此，在烟气处理领域有很大的发展潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，旨在模拟烟气条件下，高效率地脱除二氧化硫和氮氧化物。
本发明提供了一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：以金属氧化物作为催化剂的主要活性成分和微波的吸波剂、以活性炭为载体制备的新型催化剂。所用活性炭载体上负载Mn、Cu、Ni、Fe、V、Co等金属氧化物的一种、两种或两种以上。所用催化剂中氧化铜的质量百分含量为0.5～10％，优选5～7％。
催化剂评价装置图如附图1所示，包含具有(1)空气、(2)SO2、(3)SO2/N2混合气体、(4)NO/N2混合气体、(5)流量计、(6)混气瓶、(7)反应器、(8)微波发生器、(9)气体分析仪和(10)三通活塞。催化剂置于反应器中，反应器置于微波辐照下，待反应床层达到适宜的温度后，再通入模拟烟气，微波输入功率范围为100～700W，优选为150～250W，反应温度范围为40～350℃，优选为120～200℃。
本发明的关键在于研制出一种新的负载型催化剂，具有大的比表面积，在微波场中能够强烈而稳定的吸收微波，同时微波发生器的功率适宜，使吸附在催化剂表面的二氧化硫与氮氧化物加速催化氧化，达到较高的脱除率。
本发明微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的原理是在微波场中催化剂表面产生局部热点，温度高于催化剂整体温度，在局部热点能高效催化氧化二氧化硫和氮氧化物，从而显著地提高脱除二氧化硫和氮氧化物的效率。
本发明具有以下技术特点：
(1)同时高效率脱除二氧化硫和氮氧化物，副产物可以回收利用，不产生废水、废渣等二次污染；
(2)工艺简单，操作方便，过程易于控制；
(3)投资省、能耗低、催化剂价廉易得、运行成本小；
(4)系统运行稳定，不存在“灰棒”等问题。
附图说明
图1为催化剂评价装置图。
具体实施方式
下面通过实验实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是本实施例只用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。
                         实施例1
负载型催化剂的制备：原料为硝酸铜，载体为活性炭，活性炭粉碎成适宜粒径。称取一定量的硝酸铜溶于水，用等体积浸渍法负载在活性炭上，浸渍后的样品首先在室温真空干燥24h，然后在65℃真空干燥4h，最后在120℃真空干燥6h。反应前，催化剂样品在氮气流中200℃处理0.5h，再在350℃处理1h。
实施例2 在模拟烟气条件下微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物
实验所用为自配模拟烟气，组分为N2、O2、NO，SO2；微波发生器为一个功率连续可调、频率为(2450±50)MHz的WP700型微波炉，功率范围为100～700W；气体分析仪为英国kane公司的KM900型烟气分析仪；反应器为高25cm、内径25mm的石英质固定床反应器，将催化剂置于反应器中玻璃筛上，常规加热以电加热器加热，在微波发生器中直接用微波加热。
          实施例3 不同催化剂在微波场中的催化活性
催化剂   氧化铁与活性炭   氧化镍与活性炭   氧化锰与活性炭   氧化铜与活性炭   氧化钒与活性炭
  NO脱除率   58.5   72.7   78.6   94.3   82.1
  SO2脱除率   68.5   78.4   83.5   98.2   86.9
注：金属氧化物质量百分含量均为5.5％，空速为2500h-1，O2为10％，NO为600ppm，SO2为800ppm，反应压力为常压，微波功率200～230W，床层温度140～180℃。
          实施例4 负载的氧化铜含量对微波场中催化剂活性影响
  负载量(％)   0.5   1.0   2.0   3.5   5.5   7.5   9.5
  NO脱除率(％)   68.5   77.2   84.5   91.0   94.2   91.4   81.2
  SO2脱除率(％)   75.5   81.3   87.2   92.8   98.1   97.4   92.1
注：床层温度120℃，空速为2500h-1，反应压力为常压，O2为10％，，NO为600ppm，SO2为800ppm。
                        实施例5 微波功率对脱除率的影响
  微波功率(W)   0   50   100   150   200   300   500
  NO脱除率(％)   58.5   67.5   78.9   94.3   91.7   67.2   40.5
  SO2脱除率(％)   67.1   68.2   77.3   91.8   98.2   86.2   78.1
注：氧化物为质量百分含量5.5％的氧化铜，空速为2500h-1，O2为10％，NO为600ppm，SO2为800ppm，反应压力为常压。
                  实施例6 反应温度对微波场下脱除率的影响
  温度(℃)   40   60   80   100   120   140   160   180   200
  NO脱除率(％)   58.2   69.8   78.4   86.9   94.3   90.1   76.1   67.4   54.1
  SO2脱除率(％)   75.5   79.1   83.5   87.1   93.2   98.2   92.4   90.1   86.4
注：氧化物质量百分含量均为5.5％，空速为2500h-1，O2为10％，NO为600ppm，SO2为800ppm，反应压力为常压。

Claims (6)

1.一种微波辅助催化烟气脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：
(1)以金属氧化物作为催化剂的主要活性成分和微波的吸波剂、以活性炭作为载体制备的新型催化剂；
(2)催化剂的制备步骤包括：先将活性炭粉碎至一定粒度，并将其浸渍到一定量金属盐的水溶液中；再将负载后的样品干燥处理，即得到本发明的催化剂；
(3)烟气催化净化工艺：先将催化剂装入烟气催化反应器中，再将反应器置于微波场下，待催化剂床层达到适宜的温度后，控制温度，并向反应器通入模拟烟气进行微波辅助催化氧化二氧化硫和氮氧化物的反应；催化氧化产物再与水汽和氨吸收反应得到硫酸铵和硝酸铵复合肥；反应后的烟气经除尘处理后直接排放。
2.按权利要求1所述微波辅助催化烟气脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：所用活性炭载体上负载Mn、Cu、Ni、Fe、V、Co等金属氧化物的一种、两种或两种以上。
3.按权利要求1所述微波辅助催化烟气脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：活性炭载体上负载的金属氧化物为氧化铜、氧化铁、氧化镍、氧化锰、氧化钒中的任何一种。
4.按权利要求3所述微波辅助催化烟气脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：所用催化剂中氧化铜的质量百分含量为0.5～10％，优选5～7％。
5.按权利要求1所述微波辅助催化烟气脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：在烟气催化净化工艺中微波输入功率范围为100～700W，优选为150～250W。
6.按权利要求1所述微波辅助催化烟气脱除二氧化硫和氮氧化物的方法，其特征在于：在烟气催化净化工艺中反应温度范围为40～350℃，优选为120～200℃。
CNA2005101103148A 2005-11-11 2005-11-11 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法 Pending CN1824371A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2005101103148A CN1824371A (zh) 2005-11-11 2005-11-11 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNA2005101103148A CN1824371A (zh) 2005-11-11 2005-11-11 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1824371A true CN1824371A (zh) 2006-08-30

Family

ID=36935306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2005101103148A Pending CN1824371A (zh) 2005-11-11 2005-11-11 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1824371A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101972603A (zh) * 2010-10-25 2011-02-16 湘潭大学 一种脱除废气中氮氧化物的方法
CN102489107A (zh) * 2011-12-14 2012-06-13 华北电力大学（保定） 一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法
CN102580525A (zh) * 2012-03-21 2012-07-18 河北工业大学 一种使用活性炭负载氧化铜复合催化剂吸附含氮氧化物的方法
CN102614776A (zh) * 2012-02-27 2012-08-01 宁波诺丁汉大学 微波诱导催化联合脱硫脱硝脱汞的装置及其方法
WO2013097677A1 (zh) * 2011-12-30 2013-07-04 湘潭大学 一种微波催化剂及其制备方法和应用
CN104474889A (zh) * 2014-12-05 2015-04-01 湘潭大学 一种催化脱硝的方法
CN113617801A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 湖南行者环保科技有限公司 一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法
CN114031168A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 山东省科学院能源研究所 一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置
CN115957619A (zh) * 2021-10-11 2023-04-14 华北电力大学（保定） 一种微波催化铁锰基分子筛氧化脱硝方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101972603A (zh) * 2010-10-25 2011-02-16 湘潭大学 一种脱除废气中氮氧化物的方法
CN102489107B (zh) * 2011-12-14 2014-09-03 华北电力大学（保定） 一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法
CN102489107A (zh) * 2011-12-14 2012-06-13 华北电力大学（保定） 一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法
US9168514B2 (en) 2011-12-30 2015-10-27 Xiangtan University Microwave catalyst and preparation process and use thereof
WO2013097677A1 (zh) * 2011-12-30 2013-07-04 湘潭大学 一种微波催化剂及其制备方法和应用
CN102614776A (zh) * 2012-02-27 2012-08-01 宁波诺丁汉大学 微波诱导催化联合脱硫脱硝脱汞的装置及其方法
CN102614776B (zh) * 2012-02-27 2014-04-09 宁波诺丁汉大学 微波诱导催化联合脱硫脱硝脱汞的装置及其方法
CN102580525A (zh) * 2012-03-21 2012-07-18 河北工业大学 一种使用活性炭负载氧化铜复合催化剂吸附含氮氧化物的方法
CN104474889A (zh) * 2014-12-05 2015-04-01 湘潭大学 一种催化脱硝的方法
CN104474889B (zh) * 2014-12-05 2016-10-05 湘潭大学 一种催化脱硝的方法
CN113617801A (zh) * 2021-08-11 2021-11-09 湖南行者环保科技有限公司 一种微波工业化处理含硫含砷物料的方法
CN115957619A (zh) * 2021-10-11 2023-04-14 华北电力大学（保定） 一种微波催化铁锰基分子筛氧化脱硝方法
CN114031168A (zh) * 2021-11-22 2022-02-11 山东省科学院能源研究所 一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置
CN114031168B (zh) * 2021-11-22 2024-01-12 山东省科学院能源研究所 一种多级转轮连续式处理高浓度有机废水的方法与装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1824371A (zh) 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法
US10518252B1 (en) Carbon nitride membrane composite material modified by black phosphorus/ metal organic framework, and preparation method thereof and application in waste gas treatment
CN104888806B (zh) 一种失活钒钛基蜂窝状脱硝催化剂联合脱硝脱汞改性的再生方法
WO2015149499A1 (zh) 一种低温高效脱硝催化剂及其制备方法
CN111229208B (zh) 一种荷叶源生物炭负载金属氧化物的低温scr烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN112642496B (zh) 可实现同步脱硝脱VOCs和CO的再生催化剂及其制备方法
CN109772463B (zh) 一种CO还原低温脱硝催化剂ZIF-67-Me/CuOx及其制备方法和应用
CN110372875A (zh) 一种异核多金属有机骨架材料及制备与脱硝脱汞的应用
CN111229209B (zh) 一种荷叶源生物炭负载锰氧化物的低温scr烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN114259978B (zh) 一种高效的燃煤烟气脱汞吸附剂的制备工艺及其产品
WO2018121003A1 (zh) 一种用于NOx低温脱除的爆米花为前驱体的杂多酸复合碳材料的制备方法
CN112892547A (zh) 一种同时脱除氮氧化物和一氧化碳的催化剂及制备方法
CN113210003A (zh) 复合型可见光催化剂石墨烯量子点/石墨相碳化氮的制备方法
CN112264040A (zh) 一种碳球-氧化石墨烯催化剂及其制备方法和应用
CN112642495A (zh) 一种实现低so2转化率及高零价汞氧化性能的催化剂再生和改性方法
CN112058217A (zh) 一种快速再生的硅基吸附材料及微波原位降解有机污染物的方法
CN111450823A (zh) 一种降解NO的复合催化剂GQD/Bi2WO6及其制备方法
CN109939561A (zh) 一种用于烟气脱硫脱硝的烧结法赤泥改性生物质活性炭及其制备方法
CN113198461A (zh) 一种纳米MnO2/PTFE复合材料及其制备方法和应用
CN113649065A (zh) 一种利用金属催化剂协同净化己内酰胺多组分尾气的方法及金属催化剂的制备方法
CN106179451A (zh) 一种改性炭基脱硝催化剂的制备方法
CN113231073B (zh) 一种纳米CuO-MnO2/玻璃纤维复合材料及其制备方法和应用
CN109603904A (zh) 一种高效率净化己二酸烟气催化剂的制备及应用
Sun et al. Preparation, Characterization and Photocatalytic Activity of Sodium Humate/Nano-TiO2 Coating on Glass Spheres for Flue Gas Denitrification
CN116571234B (zh) 一种高性能烟气脱硝催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20060830