[发明专利]一种吸收废气中氮氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸收废气中氮氧化物的方法。

背景技术

大气氮氧化物污染问题日益严重，而燃料燃烧是NO X的主要来源，我国也制定了严格的氮氧化物排放标准并开始征收相应的排污费用，高效经济可行的烟气脱硝技术将有广阔的应用市场前景。

湿法烟气处理技术是传统的烟气处理技术，工艺过程简单，投资较少，处理效果好，可供应用的吸收剂很多。但是湿法烟气脱硝技术则一直进展缓慢，其主要原因就在于烟道气特殊的性质。在烟气中的O 2含量仅为6～9％，NO x浓度也相对较低，因此烟气中NO x的氧化度很低，即烟气中90～95％的NO x为NO，通过对NO x液相反应机理的研究发现，NOx的液相吸收首先是由气态转入水相，这主要是通过气体在溶液中的吸收平衡来实现，吸收平衡符合亨利定律。而NO在水中溶解度很低，室温下(25℃)其亨利常数为1.94×10-8mol/L·Pa，比SO 2的亨利常数低3个数量级，这极大地增加了液相吸收的传质阻力，通过改变温度以及溶液的pH值的方法等手段都不能使NO在水中溶解度明显提高。这一特性造成了目前的湿法烟气脱硝技术普遍存在去除效率高、能耗高等一系列问题，湿法烟气脱硝技术难以实现真正的工业化应用。因此，使NO快速氧化或转变成其它的可溶于水的形态是湿法烟气脱硝技术得以工业化应用的关键。为了能有效地去除烟气中氮氧化物，必须保证氮氧化物中NO 2含量达到50～60％。

光催化氧化(PCO)技术是近几年发展起来的一项空气净化技术，具有反应条件温和、能耗低、二次污染少等优点，在废气治理领域，越来越引起人们的关注。但是目前光催化氧化处理氮氧化物的研究仅局限于低浓度氮氧化物的处理，对于高浓度氮氧化物的处理效率不高。提高光催化氧化技术对NO X的氧化效率特别是对高浓度NO X的氧化效率，是该项技术得以实际应用的关键。

精细化工过程如制药厂等生产过程中存在硝化、亚硝化反应，排出废气中NOx含量较高，形成“黄龙”现象，是目前造成大气污染的重要污染物之一。NOx在大气中不但形成光化学烟雾，形成酸雨、酸雾，也与臭氧层的破坏密切相关，而且严重危害人类的身体健康，因此NOx的处理不仅是环境领域的重要课题，也是实现我国经济可持续发展的必然要求。氮氧化物的脱除方法主要分为干法和湿法两类：干法中SCR法在欧、美被广泛应用，但其要求烟气温度一般在300℃以上，适合燃煤烟气的处理；而湿法比较适合工业生产废气的处理，对氧化度(NO2/(NO2+NO)浓度比值)高的NOx废气处理效果较好。

工业生产中NOx废气几乎在常温常压下排放，一般含水汽、氧气等，其中氧气含量较高，有时与空气相同，不适合应用SCR法处理。同时，NOx中的主要成分为NO，氧化度很低，～10～20％，由于NO在水、碱液等吸收液中的低溶解度，使常规的湿法吸收液对此类NOx脱除率非常低，难以达到排放要求。目前，液体吸收研究表明还原吸收法的脱硝效果较好，当废气氧化度大于50％时，可获得90％以上的脱硝效率[杨飏氮氧化物减排技术与烟气脱硝工程2007冶金工业出版社]，因此利用氧化剂将废气中NO氧化为NO2，提高废气氧化度是脱除此类NOx的有效途径之一。

目前湿法烟气脱硝工艺主要有碱液吸收、液相氧化吸收、液相还原吸收等工艺，碱液吸收法使用的吸收液有NaOH、Ca(OH)2、Na 2CO 3以及NH 4OH等，液相氧化法使用的吸收液有KMnO 4、NaClO 2等，液相还原法使用的吸收液有Na 2SO 3、Na 2S、Na 2S 2O 3、(NH 2)2CO以及(NH 4)2SO 3等。

目前用于光催化的半导体主要是宽禁带的N型半导体，主要有TiO 2、ZnO、CdS、WO 3、Fe 2O 3、PbS、SnO 2、InO 3、ZnS、SiO 2等十几种，其中TiO 2价格相对低廉，稳定性好，催化活性高，可以重复使用而成为目前最常用的光催化剂。已有研究表明，TiO 2至少可以经历12次的重复使用而保持光分解效率基本不变。

光催化剂载体的主要作用有：(1)固定催化剂，防止催化剂的流失，并易于回收；(2)提高催化剂利用率，即增加催化剂的有效表面积；(3)提高光催化活性；(4)提高光源利用率等。由于纳米TiO 2在阳光下能分解有机物，故所用载体绝大多数为无机材料。目前已被用作负载TiO 2的无机类载体有硅胶、沸石、玻璃片、介孔分子筛、耐火砖颗粒、空心玻璃微球等。