收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

利用臭氧及活性分子协同脱除多种污染物的实验及机理研究

姜树栋  
【摘要】:随着经济发展我国一次性能源消费将不断上升,煤在一次能源中占了70%的比重。煤燃烧释放的各种污染物威胁着环境和人类的健康。利用一种技术或者两种技术结合同时脱除多种污染物可以以较低的成本获得较高的环境收益。本文对利用臭氧和活性分子实现多种污染物协同脱除的相关问题进行了实验和机理研究,主要研究内容包括可溶性NOx的湿法脱除,烟气整体催化氧化污染物研究及与臭氧氧化对比,若干未知速率和未明机理反应的量子化学研究,异相催化氧气产生活性分子氧化NO研究。 将可溶性NOx湿法脱除是氧化性方法协同脱除污染物的最后也是重要的一步。采用臭氧喷射技术,NO2是O3/NO摩尔比较低时的产物。吸收液中S(Ⅳ)和pH值直接关系着NO2的脱除效率。NO2可与吸收液中的SO32-、HS03-反应,增大吸收速率,提高脱除效率。相同S(Ⅳ)浓度下,NO2脱除率随pH值升高而增大。在典型脱硫塔液相条件下,300ppm NO2的脱除效率约为70%,亚硝酸根是其主要的液相产物。NO2、SO2的相互影响为:SO2造成喷淋液中pH值下降和S(Ⅳ)上升,综合结果使NO2脱除率略有下降;NO2的吸收使喷淋液的pH值和SO2的脱除率下降,吸收液中硫酸根浓度上升。在O3/NO摩尔比大于1时,因气相生成NO3、N2O5,NOx脱除急剧上升,可以达90%以上,同时液相NO3-浓度上升。 采用两种烟气整体催化方式(NTP、UV),分别氧化Hg0和NO。利用DBD-NTP对烟气整体催化产生活性分子氧化Hg0。O/O3是氧化Hg0的重要物质,氧化率与O3浓度直接相关。当模拟烟气中无O2单独水汽存在时,NTP中产生的OH会一定程度上氧化Hg0。当H2O与O2共存时少量水汽可促进Hg0氧化,超过一定浓度则阻碍氧化,原因是有O2存在OH对Hg氧化有两面性:一是OH自身可以氧化Hg0,二是OH能促进O、O3等的消耗。模拟烟气中的HCl可促进Hg氧化,生成可溶性Hg2+物质。利用UV光催化烟气产生活性分子氧化NO。UV催化烟气产生臭氧量与NO氧化量基本一致,水汽加入可以明显改善NO氧化。在UV下烟气O2不对SO2产生氧化作用,有水汽出现后氧化效果明显。与臭氧氧化对比:NTP与UV均可对烟气整体催化,产生O3、O、OH等多种活性分子有效氧化污染物但整体化催化方式更加耗能,就无机污染物处理方面臭氧喷射方式足可以实现高效低价脱除。 所有涉及到O3、NO3的反应均为氧抽取转移反应。SO2与O3反应活化能量子化学计算结果为9.68 kcal/mol,为NO与O3的3.5倍,150℃下的反应速率常数为后者的105分之 1,所以O3可以选择性氧化NO.H2O2与SO2反应速率同样很慢,SO2在气相中的转化比较困难。NO3可分别与O3和NO3发生反应,生成NO2、O2。NO3与O3反应活化能为8.85kcal/mol。NO3自身碰撞消耗反应可以通过两条路径实现,三重态路径活化能为34.6 kcal/mol,单重态路径上有两个过渡态、一个中间体,活化能依次为1.36 kcal/mol,2.38 kcal/mol,反应主要通过后一路径实现。反应动力学模拟表明,150℃下NO3自身碰撞分解反应是NO3消耗的主要反应,低温利于NO3的生存。N03与Hg共存的动力学模拟表明,NO3分解不会对NO3氧化Hg构成竞争,原因是NO3与Hg反应速率极快、Hg浓度远远低于烟气中NOx。 本文提出了利用固体催化剂吸附活化烟气中的氧气,产生表面活性氧物种,氧化多种污染物,与湿法洗涤结合可实现协同脱除。O2分子本身反应活性很低,与催化剂表面作用后可提高反应活性。首先对固相催化O2氧化NO进行了试验研究和催化剂表征。采用的载体是具有优良储氧功能的CeO2,活性组分为钻和锰,溶胶凝胶法制备,最佳煅烧温度分别为400℃(CoCeOx),500℃(MnCeOx),掺杂金属与载体铈摩尔比约1∶2时,达到最好交互作用,催化效果最好,金属高度分散在载体中形成固溶。在200-300℃范围内可以达到50-90%的NO氧化率。La掺杂可提高MnCe氧化物催化剂的活性。催化机理可简述为,通过体相晶格氧和表面氧物种向表面氧空位迁移、气相O2分子向表面氧空位和吸附位吸附,诱导产生比O2更具有反应能力的活性的氧物种(Ox*),Ox*与被吸附的NO分子发生反应,NO分子结合一个氧原子生成中间体,中间体释放NO2分子,NO2从表面脱离后,遗留下氧空位和表面吸附位,以进行下一次O2分子吸附和催化剂表面或体相氧物种迁移。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;用Li和Na脱除有机硫化物[J];石油炼制与化工;1999年12期
2 田海波,丁慎琮;浅谈离子膜烧碱生产中SO_4~(2-)的脱除[J];中国氯碱;1999年09期
3 周忠清;宇宙空间站的化学反应[J];现代化工;1990年05期
4 ;有效脱除CO_2的新溶剂[J];现代化工;1999年09期
5 郑元昌;日本研究出一种脱除氟的新工艺[J];化工生产与技术;2003年02期
6 崔以晴,陈毓琛;选择性离子交换法脱除水中NH_3-N[J];环境科学学报;1988年02期
7 ;高效油漆粉末脱除剂[J];企业技术开发;1994年03期
8 钱鞠梅;微生物脱除矿山废物[J];矿业快报;2001年19期
9 李学芳;用于脱除涂层的新技术[J];硬质合金;2001年03期
10 苏威;脱除废水中磷的方法[J];无机盐工业;1985年04期
11 吕长兴,郎建峰,徐志荣,牛刚;硅质钢包内衬脱除层的研制与使用[J];耐火材料;1996年06期
12 甄宝勤;吸附法脱除食用酒精中的甲醇和水分研究[J];化工时刊;2004年10期
13 ;第一座由超临界流体抽提脱除咖啡因的咖啡生产厂[J];现代化工;1989年04期
14 郑元昌;使用磷脱除NO_X[J];化工生产与技术;2001年01期
15 翁志学,黄志明,谢士余;从聚氯乙烯浆料中脱除氯乙烯单体的工程研究[J];塑料工业;1985年03期
16 ;分子筛脱除天然气中氮[J];工业催化;2001年04期
17 单于;用分子筛制备高纯度氮气[J];化学世界;1964年09期
18 许国栋;高浓度CO_2气中H_2S的脱除[J];化肥工业;1994年01期
19 李文;脱除煤中有机硫的技术现状及进展[J];煤炭加工与综合利用;1995年02期
20 许孙曲;脱除焊接表面氧化物的新方法[J];世界有色金属;1996年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王连勇;赵子忠;李明杰;喻志强;;固定床煤低焦油气化实验研究[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
2 王祥云;谭念华;俞钟敏;郝爱香;汪志和;;催化加氢脱除溶剂油中芳烃等杂质的工艺[A];第1届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2004年
3 杨润全;王怀法;;煤中黄铁矿赋存状态与分选脱硫技术[A];2005年全国选煤学术会议论文集[C];2005年
4 王祥云;;石油化工生产中活化热碳酸钾脱碳工艺的应用[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
5 范立海;潘韬;程丽华;张林;陈欢林;;微藻膜式光生物反应器脱除CO_2的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
6 张卫风;王秋华;方梦祥;骆仲泱;岑可法;;基于膜吸收法的CO_2吸收液性能试验研究[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
7 张卫风;王秋华;方梦祥;骆仲泱;岑可法;;基于膜吸收法的CO_2吸收液性能试验研究[A];第十届中国科协年会第18分会二氧化碳减排和绿色化利用与发展研讨会论文集[C];2008年
8 刘丽;张剑锋;吕强;刘照利;;吸附法脱除果蔬气调保鲜库气氛中的乙烯[A];变压吸附设备技术交流会论文集[C];2004年
9 杨威;张润铎;薛君;张敬畅;Serge Kaliaguine;;机械研磨法制备富含缺陷结构的纳米级钙钛矿氧化物用于NO和CO污染的净化的脱除[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集(下册)[C];2008年
10 郭晓光;管大勇;;影响CO_2脱除机吸附再生周期的试验[A];第2届中国食品冷藏链新设备、新技术论坛文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜树栋;利用臭氧及活性分子协同脱除多种污染物的实验及机理研究[D];浙江大学;2010年
2 章建华;新型溶剂高效吸收净化高酸性石油天然气技术开发研究[D];华东理工大学;2011年
3 智永婷;吸附法脱除烟气中的二氧化硫研究[D];天津大学;2012年
4 刘海蛟;MCFB烟气净化系统的多种污染物协同脱除研究[D];浙江大学;2009年
5 曹春梅;非平衡等离子体脱除NO的数值模拟研究[D];华北电力大学;2012年
6 周强;煤的热解行为及硫的脱除[D];大连理工大学;2004年
7 贺鹏;脱除烟气中二恶英类物质的实验研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 赵良;键合硅胶的合成及选择性脱除中药提取液中重金属的技术适应性研究[D];中国中医科学院;2011年
9 贾玉华;液体油品中硫、氮化物的氧化脱除[D];大连理工大学;2011年
10 赵明举;煤与垃圾衍生燃料(RDF)的流化床混烧研究及其酸性气体的脱除[D];太原理工大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马慧;吸附法脱除低浓度羰基硫的研究[D];大连理工大学;2011年
2 李华;超重力吸收法脱除H_2S的实验研究[D];北京化工大学;2010年
3 黎成勇;香烟烟气中微量氢氰酸的吸附与催化氧化脱除[D];湖南师范大学;2004年
4 曾勇辉;真空抽吸法脱除垃圾渗滤液中氨氮的研究[D];武汉理工大学;2006年
5 时雪;氧气氧化脱除噻吩类硫化物[D];大连理工大学;2010年
6 刘露;UDS溶剂脱除天然气中CO_2和H_2S及抗发泡性能研究[D];华东理工大学;2011年
7 陈博;不同性能滤料负载粉尘层联合脱除模拟烟气中气态汞的试验研究[D];东华大学;2011年
8 许慎艳;UDS溶剂吸收脱除焦化干气和天然气中有机硫效果研究[D];华东理工大学;2011年
9 李文书;LDH脱除低浓度SO_2的动力学行为及其放大性能的研究[D];浙江工业大学;2001年
10 辛成运;蒸汽相变促进细颗粒物脱除的实验研究[D];中北大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 中经;一步法脱除羰基硫技术工业投产成功[N];中国环境报;2004年
2 记者 梁曦 全国涂料工业信息中心 魏仁华;游离TDI脱除难题获得突破[N];中国化工报;2005年
3 本报记者 王红;用膜技术脱除酸性气体大显神威[N];中国化工报;2002年
4 石磊;生物法脱除废水氨氮技术通过评议[N];医药经济报;2008年
5 郑伟;生物法脱除废水氨氮技术可望应用[N];中国化工报;2008年
6 山西原平化学工业集团有限公司 段小豹;活化MDEA脱除气体中CO2在化肥工业中的应用[N];山西科技报;2009年
7 李宏乾;生物催化脱硫技术成热点[N];中国化工报;2003年
8 陈伟立;锅炉给水除氧另辟蹊径[N];中国石化报;2004年
9 中国电子学会高纯水委员会主任 安鼎年 天津市卫生防病中心主任医师 董善亨;饮用水的革命[N];科技日报;2002年
10 杨扬 姜小毛;我国掌握羰基硫脱硫核心技术[N];中国化工报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978