超声雾化过氧化物强化脱硫脱硝的研究

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化石燃料在燃烧过程中释放的氮氧化物(NO、NO2)和二氧化硫(SO2)是主要的大气污染物,这些有害物质是形成酸雨和雾霾的元凶,严重威胁人类健康和生态环境。本文采用超声雾化&热活化过氧化物的方法对烟气中的SO2和NO进行氧化吸收,研究内容和研究成果如下:使用超声雾化/紫外光/热量协同活化过硫酸钠(Na2S2O8)溶液的方法,联合Ca(OH)2溶液吸收,脱除烟气中的SO2和NO。实验研究了影响SO2和NO脱除的主要因素,并且对反应体系中的活性物质以及实验过程中的氧化产物以及反应机理进行了分析。反应温度,初始Na2S2O8浓度,UV功率,停留时间等参数都会对NO和SO2的脱除效率产生影响。在最佳条件下,NO和SO2的脱除效率分别为97.5%、86.3%。同时,通过查阅文献确定了该实验体系下Na2S2O8溶液在脱硫脱硝过程中的主要活性物质为SO4-·和·OH。使用超声雾化/热量协同活化过氧化氢(H2O2)溶液氧化吸收烟气中的SO2和NO。实验比较了不同形式的雾化结构对脱硫脱硝效果的影响,孔径为0.01~0.02 mm的雾化喷嘴产生的液滴d50值在75~460μm的范围内,粒径尺寸小于10μm液滴占总数的0%,使用超声波雾化器产生的液滴d50值为7.2μm,粒径尺寸小于10μm液滴占总数的72%。采用CFD数值模拟技术对液滴粒径与液滴汽化速率之间随时间的关系进行计算,液滴蒸发速率的数值模拟表明:尺寸为7.2μm的液滴可以在130℃的烟气环境下完成瞬时(0.11 s)汽化。因而,超声雾化提高了H2O2的汽化速率,极大地促进H2O2分解产生活性氧自由基,从而促进了氮氧化物的脱除,提高了H2O2利用率。实验还研究了反应温度,初始H2O2浓度,p H值和烟气流量等因素对NO和SO2的脱除效果的影响。在最佳条件下(模拟烟气中NO 500 mg/m3、SO2 1500 mg/m3,H2O2 p H值=5.0,反应温度=130℃,H2O2浓度=6%,停留时间为1.8 s),NO,SO2的脱除效率分别为89.3%和100%。该方法有效降低了烟气脱硫脱硝过程的功耗,为烟气脱硫脱硝提供了一种新思路。
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