【摘 要】
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氮氧化物(NOx)会危及人类以及动植物的健康,同时会严重破坏环境。因此,对NOx的治理尤为重要。目前工业上使用最为广泛的选择性催化还原法(SCR)技术存在催化剂昂贵易失活、氨泄露等问题,而选择性非催化还原法(SNCR)技术脱硝效率低也存在氨泄露等问题。鉴于这些问题,开发一种廉价环保、工艺简单又能保证脱硝效率的脱硝技术尤为必要。本文将模拟研究与实验研究相结合,首先利用液相氧化还原法,使用臭氧预氧化N
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氮氧化物(NOx)会危及人类以及动植物的健康,同时会严重破坏环境。因此,对NOx的治理尤为重要。目前工业上使用最为广泛的选择性催化还原法(SCR)技术存在催化剂昂贵易失活、氨泄露等问题,而选择性非催化还原法(SNCR)技术脱硝效率低也存在氨泄露等问题。鉴于这些问题,开发一种廉价环保、工艺简单又能保证脱硝效率的脱硝技术尤为必要。本文将模拟研究与实验研究相结合,首先利用液相氧化还原法,使用臭氧预氧化NO,后使用尿素-H2O2溶液进行吸收实现NOx的脱除。基于使用臭氧氧化的电耗成本相对较高,利用率又偏低等缺点,本文进一步利用异相芬顿技术,进行实验前先采用量子化学计算模拟出微观角度下几种ZSM-5催化剂催化H2O2分解生成·OH自由基的反应机理。而后进行实验研究,通过异相芬顿反应生成的·OH自由基可将烟气中的NO氧化为NO2,被氧化后的烟气使用尿素有机吸收液进行液相吸收并高效脱除。首先使用臭氧预氧化NO后使用尿素-H2O2溶液洗涤脱除NOx进行了详细的实验研究。结果表明,当NO氧化率为50%是最经济和高效的,最终通过洗涤脱除实验可以使脱硝效率达到75%以上。基于臭氧氧化技术电耗成本较高,氧化效率依旧偏低。进一步利用异相芬顿技术,采用量子化学中的B3LYP方法,模拟计算ZSM-5分子筛催化剂进行异相芬顿反应的反应机理。通过计算得到了ZSM-5分子筛催化剂催化H2O2分解得·OH自由基的具体反应过程及每一步的相对能量。发现使用催化剂催化分解H2O2所需的活化能均远低于H2O2直接分解的活化能。说明催化剂起到了很好的催化效果,能够更加快速高效地分解H2O2生成·OH自由基,从而提高了脱硝效率。通过量子化学计算对后续实验的提供了一定的指导作用。最后制备催化剂并进行表征分析,而后利用异相芬顿技术氧化脱除NO进行了详细的实验研究。结果表明,利用异相芬顿反应可以有效地实现NO的氧化和去除。脱硝效率随H2O2投加量以及催化剂负载量的增加而逐渐提高,而氧气浓度对脱硝效率影响并不大。H2O2适宜的雾化温度为125~175℃,催化反应温度应低于100℃。反应停留时间的缩短会导致脱硝效率的降低。在催化剂中适当地掺杂铈元素可以显著提高脱硝效率。15%Fe2O3+15%Ce O2/Al2O3催化剂性能最好。当反应停留时间仅为3.0s时,脱硝效率仍能达到80%左右。
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