[发明专利]循环利用炭基微孔材料处理氮氧化物废气的方法

说明书

本发明提供了一种循环利用炭基微孔材料处理氮氧化物废气的方法，属于氮氧化物废气处理领域，能够在常温下高效重复循环利用炭基微孔材料吸附氮氧化物废气。循环利用炭基微孔材料处理氮氧化物废气的方法，包括以下步骤：(1)将炭基微孔材料堆积于吸附柱内，常温下通入氮氧化物废气进行吸附；(2)吸附完成后将吸附氮氧化物废气的炭基微孔材料取出，置于反应釜，加入还原剂，混合，密闭反应釜后加热；(3)加热完成后降温，打开反应釜，再加热进行烘干，取出烘干后的炭基微孔材料，冷却至室温，堆积于吸附柱内，重复步骤(1)‑(2)的操作。

技术领域

本发明涉及氮氧化物废气处理领域，尤其涉及一种循环利用炭基微孔材料处理氮氧化物废气的方法。

背景技术

氮氧化物可以引起酸雨、光化学烟雾和臭氧层破坏等环境问题，其主要由一氧化氮和二氧化氮组成。二氧化氮易溶于水或碱液也容易被吸附，可通过吸收法去除，而一氧化氮作为一种超临界流体，化学性质较为稳定，难以用普通的碱液吸收法或尿素还原法除去，但烟气和汽车尾气中的氮氧化物却主要由低浓度的一氧化氮组成。对于氮氧化物废气的处理，工业上主要采用选择性催化还原法，该方法以氨为还原剂，在催化剂的作用下将一氧化氮还原，然而此法需要较高的反应温度(300-400℃)。目前存在常温下处理一氧化氮的吸附剂，例如介孔金属氧化物，如MnO₂等，但此类吸附剂只适合处理低浓度的一氧化氮，例如20ppm以下，而且金属氧化物容易转化成金属硝酸盐而导致吸附性能降低。

AC、ACF等微孔炭材料原材料来源广泛、比表面积大、微孔丰富，因此具有优异的吸附性能，相比于金属氧化物类的介孔吸附剂，AC、ACF等的微孔对一氧化氮同时具备吸附和氧化的作用，将一氧化氮氧化为极易被吸附的二氧化氮；对较高浓度的一氧化氮(浓度500ppm左右)也有较高的去除率。现有研究显示在活性炭与流速的质量流量比为5g/l，一氧化氮浓度为1000ppm，相对湿度为零时一氧化氮的去除率可达88％。在相对湿度存在的条件下，炭基微孔材料氧化一氧化氮的能力会明显降低，但由于在反应起始的一段时间内，吸附和氧化同时进行，因此即便在相对湿度的存在下，AC、ACF等炭基微孔材料在一定时间段内对废气中的一氧化氮也有较强的去除能力。

但AC、ACF等炭基微孔材料的重复使用性能较差，这是由于炭基材料表面极易被一氧化氮和氧气形成的类二氧化氮配合物氧化并形成酸性含氧能团，而酸性含氧官能团是不利于一氧化氮吸附的，随着循环次数的增加其吸附性能将会越来越差，研究表明炭基微孔材料加热循环使用2-3次后，其将会丧失对一氧化氮的吸附能力而只剩下氧化能力，但在相对湿度的存在下仅靠其氧化能力不足以实现较高的去除率。现有研究主要在相对湿度为零的条件下进行，而且并没有高效重复循环利用炭基微孔材料吸附废气氮氧化物尤其是一氧化氮的相关成果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种循环利用炭基微孔材料处理氮氧化物废气的方法，能够在常温下高效重复循环利用炭基微孔材料吸附氮氧化物废气中的一氧化氮，节约成本，提高炭基微孔材料的利用率的同时保持甚至提高了炭基微孔材料的吸附效率。

本发明的循环利用炭基微孔材料处理氮氧化物废气的方法，包括以下步骤：

(1)将炭基微孔材料堆积于吸附柱内，常温下通入氮氧化物废气进行吸附；

(2)吸附完成后将吸附氮氧化物废气的炭基微孔材料取出，置于反应釜，加入还原剂，混合，密闭反应釜后加热；

(3)加热完成后降温，打开反应釜，再加热进行烘干，取出烘干后的炭基微孔材料，冷却至室温，堆积于吸附柱内，重复步骤(1)-(2)的操作。

具体的，还原剂为氨水溶液。氨水溶液的体积与炭基微孔材料的质量比≥1:4ml/g，氨水溶液质量浓度≥5％。

作为优选方案，步骤(2)加热的具体步骤为密闭反应釜后，将密闭的反应釜置于≤200℃的烘箱中加热≥20min，更优选的，烘箱的温度为180-200℃。