[发明专利]新型阴阳极电催化协同烟气脱硝的方法

说明书

本发明公开了一种新型阴阳极电催化协同烟气脱硝方法，属于大气处理技术领域。本发明的方法是利用阳极氧化产生的活性物将烟气中NO氧化为易溶于水体的高价态的NOx，被水相吸收的NOx转化为亚硝酸盐和硝酸盐，同时溶解的硝氮可在阴极上通过催化还原作用转化为氮气或者铵根，产生的铵根最终可被阳极电解生成的次氯酸氧化为氮气。该体系利用提升泵将溶液提升至反应装置顶部，经喷淋装置形成喷雾，进一步增加了NO与溶液的接触时间和接触面积，提升了处理效率。

技术领域

本发明属于大气处理技术领域，具体涉及一种新型阴阳极电催化协同烟气脱硝的方法。

背景技术

我国能源结构以煤炭为主，其燃烧过程产生的烟气中含有大量的NOx，其中90-95％为难溶性的NO，会引发臭氧层空洞、光化学烟雾、酸雨、雾霾等一系列环境问题。因此，近些年烟气脱硫脱硝是我国能源与环境领域的战略要点，特别是对于治理当前备受关注的雾霾污染具有重要的环境与社会意义。

NOx的控制技术起步比较晚，目前主要有两种：一种是采用低NOx燃烧技术，如空气分级燃烧技术等，可在一定程度上降低NOx排放浓度。但随着环保要求日趋严格，单一采用该技术并不能达到环保要求；另一种是从燃烧后的烟气中脱除NOx，主要方法有干法烟气脱硝和湿法烟气脱硝。目前，大规模商业应用的干法烟气脱硝主要有：选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)两种。SCR脱硝原理：在一定温度和催化剂的作用下，以NH₃、CO、H₂等作为还原剂，可选择性的与烟气中的NOx反应，将其还原成无污染的N₂和H₂O。主要优点是脱硝效率高，反应温度低，并且产物不会造成环境的二次污染。另一方面，SCR法则存在催化剂易失活，操作温度范围窄，氨泄漏以及投资成本高等缺点。SNCR中，作为还原剂的尿素或氨类化合物可将NOx转化为无污染的N₂。选择性非催化还原法的脱硝过程是在锅炉燃烧室内完成，由于高温环境，无需催化剂，无需改造烟道，投资小，并且不影响机组运行。但其脱硝效率比较低下，操作温度高、氨易泄漏。湿法烟气脱硝技术主要利用酸或碱等氧化剂将NO_x进行氧化吸收等过程而除去氮氧化物。常用的方法有：硝酸吸收法、络合吸收法、氧化吸收法、碱液吸收法、酸吸收法等。湿法烟气脱硝技术具有设备及流程简单、易操作、节约人工成本等优点，但是该法的吸收液再生问题及再生后的脱硝效率下降也是该技术的一项难题。以臭氧、高锰酸钾、双氧水、次氯酸为代表的NOx强氧化剂由于试剂消耗大、增加了对废液的后续处理，因此该技术应用受到限制。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阴阳极电催化协同烟气脱硝方法，该技术常温常压运行，易操作，可应用于常温、低浓度NOx的治理，脱销效率高，且该过程无化学试剂添加，无二次污染，低成本低消耗安全性能高。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型阴阳极电催化协同烟气脱硝的方法，在反应器中设置阴阳电极，以NaCl溶液做电解质，待脱硝的烟气经微孔曝气装置，从反应器底部的进入溶液，阳极氧化产生的强氧化性羟基自由基和活性氯将烟气中NO氧化为易溶于水体的高价态的NOx，被水相吸收的NOx转化为亚硝酸盐和硝酸盐，同时溶解的硝氮可在阴极上通过催化还原作用转化为氮气或者铵根，产生的铵根最终可被阳极电解生成的次氯酸氧化为氮气，以此完成电催化脱硝反应。

在上述方案的基础上，所述电催化脱硝反应中工作电流密度为1-50mA/cm²；输入电压波形为直流或者脉冲。

在上述方案的基础上，所述阳极为钌铱电极、氧化铅、Sb-SnO₂中的一种。

在上述方案的基础上，所述阴极为硝氮还原催化剂，优选地，所述阴极为贵金属或者廉价金属及其氧化物中的一种；更加优选地，所述阴极为Pd、P、铜、铟、钴或其氧化物中的一种。

在上述方案的基础上，所述的阳极、阴极之间电极间距为1-10cm。