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燃煤烟气中SO2和NOx的排放控制通常分别采用传统的钙基湿法烟气脱硫和选择性催化还原脱硝工艺,这种分级处理方式存在占地面积大、投资和运行成本高、系统复杂等缺点,所以有必要开发系统相对简单且经济的烟气同时脱除SO2和NOx的技术。氧化方法是实现烟气同时脱硫脱硝的重要基础,其关键在于NO的氧化。多相类Fenton法是一种具有代表性的液相高级氧化技术,较传统的Fe2+/H2O2均相Fenton过程具有pH应用窗口宽、无含铁污泥和催化剂可再生利用等优点。因此,制备非水溶性含铁催化剂并用于多相类Fenton体系进行烟气同时脱除SO2和NO的研究具有重要的理论价值和现实意义。本文利用液相沉淀法制备了非水溶性含铁磷钨酸盐FeⅢAspPW,用作多相类Fenton体系的催化剂,在自行设计的实验室鼓泡反应器平台上进行了 3个系统的脱硫脱硝实验,得到如下结果:(1)当催化剂加入量为5g/L,H2O2浓度为4mol/L,反应温度为50℃,溶液pH为5.5,烟气流速为0.4L/min,NO初始浓度为603mg/m3时,FeⅢAspPW和H2O2溶液的反应体系脱除NO的效率达到91.56%。(2)当催化剂加入量为0.5g/L,H2O2浓度为9.0wt%,反应温度为65℃,溶液pH为5,UV功率为18W,烟气流量为0.9L/min,NO初始浓度为614mg/m3,SO2初始浓度为2094mg/m3时,O2初始浓度为6.7%时,FeⅢAspPW多相催化UV-类Fenton体系同时脱除烟气中SO2和NO的效率分别达到1 00%和84.27%。(3)FeⅢAspPW多相催化Na2S2O8/H2O2的UV-类Fenton体系同时脱除烟气中SO2和NO的实验中,利用响应曲面法预测得到最优实验条件为:催化剂加入量为0.69g/L,Na2S2O8/H2O2摩尔比为0.01,反应温度为70℃,溶液pH为5.1,与单因素实验确立的条件基本一致,最优条件下实验得到NO脱除效率为87.06%,与理论预测值87.71%接近,此时SO2被完全脱除。通过X射线衍射、扫描电镜、电感耦合等离子体质谱、热重分析、红外光谱、紫外可见漫反射光谱、比表面积分析等手段对催化剂FeⅢAspPW的物理化学性质进行了表征,推测分子式为[Fe(C4H5NO4)]3PW12O40·14H2O。催化剂的表征表明,使用后催化剂的平均孔径、孔容和比表面积略有减小,但其结构没有变化,基本稳定。催化剂的稳定性同时被催化剂回收再利用实验和铁离子溶出浓度测定实验所证实。H202反应体系同时脱硫脱硝的产物分析和物料平衡计算结果表明NO最终的氧化产物主要为NO3-,少量为NO2-;而SO2最终的氧化产物为SO42-。X光电子能谱分析表明反应过程中催化剂的表面发生了电子捕获,部分Fe3+被转化为Fe2+,说明催化过程中存在Fe3+/Fe2+氧化还原对。结合相关参考文献,推测催化机理包含氢键对H2O2的化学吸附、发生在FeⅢAspPW表面的≡FeⅢ(?)≡FeⅡ类Fenton催化作用和≡POM(?)≡POM-光催化作用。通过宏观反应动力学实验,计算得到H2O2和Na2S2O8/H2O2的多相类Fenton反应脱除NO的反应级数分别为2.09和1.07,表观活化能分别为14.05kJ/mol和11.37kJ/mol。反应速率常数和表观活化能的数值对比说明Na2S2O8的加入可加快反应速率,且Na2S2O8和H2O2具有协同作用。实验参数对反应速率常数的影响实验表明,适量的SO2、NO、O2、氧化剂和催化剂可提高反应速率,当pH从2到7变化时,这两种多相催化体系,特别Na2S2O8/H2O2复合氧化剂对反应速率常数k的影响微弱,说明反应体系对溶液pH的适宜范围相对较宽。