一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的煙氣處理方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境保護科學領域，涉及一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的煙氣處理方法。
【背景技術】
[0002]煙氣同時脫硫脫硝是目前環保領域急需解決的問題之一。目前同時脫硫脫硝技術分為3類:(I)選擇性催化還原法，就是利用催化還原劑還原SO2為單質硫和/或還原NOx為N2，尾氣吸收后達到排放標準，實現同時脫硫脫硝；(2)氧化吸收法，利用各種強氧化劑如NaC102、C102、HC103、KMn0^，將不溶于水的NO氧化生成NO2，從而與SO2在后期堿液中同時被吸收，達到同時脫硫脫硝的目的；(3)自氧化還原同時脫硫脫硝法，利用502與勵或勵2發生自氧化還原反應生成隊和SO 3，尾氣堿液吸收后排放，達到以廢治廢并回收利用相關產品的目的。氧化法同時脫硫脫硝通常采用的氧化劑價格比較昂貴，且脫硫脫硝產物難于分離，利用價值不大；而還原法同時脫硫脫硝工藝溫度高，催化劑價格比較昂貴，產物難于回收利用；自氧化還原同時脫硫脫硝法將302與NO反應生成1和SO3是目前新技術之一，但溫度仍然較高，溫度越高，效果越好，最低不能低于200°C，否則無法激發催化劑釋放電子和空位起到氧化還原的作用。因此，利用低溫光催化技術以廢治廢降低成本達到同時脫硫脫硝是今后煙氣環保領域的新方向之一。
[0003]光催化技術是近幾年發展的一項新的空氣凈化技術，此反應條件溫和、能耗低、二次污染少。目前將T12納米管陣列或C 3N4應用于環保領域主要是吸附和氧化去除NOx，暫無催化自氧化還原將302與NO反應生成顯2和S同時脫硫脫硝的報道。
[0004]本發明提出一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的方法，特別針對電廠和冶金工廠所排放的煙氣，在低溫光催化條件下讓混合氣體(二氧化硫和一氧化氮氣體)通過自氧化還原催化劑，使二氧化硫和一氧化氮之間發生自氧化還原反應，氣體二氧化硫還原轉化為硫，冷卻后回收單質，一氧化氮氧化成為二氧化氮，尾氣經堿液吸收后回收利用。脫硫效率為95%以上；脫硝效率70%以上，單質硫回收率95%以上，NO2回收率97%以上。可以達到以廢治廢同時催化脫硫脫銷的目的并可回收高附加值產品單質硫，尾氣也能達到現行排放標準。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的煙氣處理方法。利用該方法可以達到以廢治廢同時催化脫硫脫硝的目的，并可回收高附加值產品單質硫，還可保證煙氣中的二氧化硫和氮氧化物的轉化率以及產品單質硫和硝酸鹽(亞硝酸鹽)的回收率，解決現有脫硫脫硝高溫、效率不高和附屬產品難于分離和回收的問題。
[0006]一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的煙氣處理方法，在低溫光催化條件下讓含有二氧化硫和一氧化氮氣體的煙氣通過自氧化還原催化劑，使二氧化硫和一氧化氮之間發生自氧化還原反應，二氧化硫轉化為硫，一氧化氮轉化為二氧化氮。
[0007]所述的低溫為80-300°C，優選為低于200°C，但不低于80°C，進一步優選為低于100°C，但不低于80°C。
[0008]所述的自氧化還原催化劑以T12納米管陣列或C3N4為載體，Mn203、Mn02、Mn304、Ce02、Al2O3' S12、V2O5、BaTihCuxO3 (0<χ<1)、ZSM-5、Co3O4' N1 和石墨炭納米粒子的一種或幾種為負載物；負載物優選Mn02、Co304、N1和石墨炭納米粒子。
[0009]所述的光為紫外光或可見光。
[0010]所述的方法的具體過程為:將自氧化還原催化劑置入管式爐中進行加熱，并配備光源進行照射，煙氣通過自氧化還原催化劑。煙氣通過時調節空速3000-30000mL/(g.h)。
[0011]上述方法中二氧化硫轉化為硫，經冷卻后回收單質，一氧化氮轉化為二氧化氮，經堿液吸收后回收利用。
[0012]上述方法中處理的煙氣包括電廠和冶金工廠所排放的煙氣。
[0013]本發明在特定的自氧化還原催化劑和光催化條件下發生的自氧化還原反應是2N0+S02— S+2N02，脫硫效率為95%以上；脫硝效率70%以上，單質硫回收率95%以上，NO2回收率97%以上。可以達到以廢治廢光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的目的，并可回收高附加值產品，尾氣也能達到現行排放標準，為下一步開展工程化煙氣處理試驗提供支持。本發明對實現煙氣催化同時脫硫脫硝的大規模工業化應用具有重大意義。
【具體實施方式】
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[0014]下面結合實施例對本發明作進一步說明，而不是對本發明的限制。
[0015]實施例1:氧化還原催化劑高溫催化同時脫硫脫硝
[0016]在管式電阻爐的反應器中裝入10g氧化還原催化劑(1102納米管陣列負載CeO2和硅酸鋁(Al2O3與S12按照摩爾比1:1)制得催化劑，其中1102納米管、CeO2和硅酸鋁摩爾比為1:1:1)，先通氮氣5分鐘，然后開始升溫，同時通入氮氣，升溫到250°C時通入混合氣體(二氧化硫體積百分比為30%，一氧化氮體積百分比為60%，其余為氮氣)，其空速為5000mL/(g *h)，通氣時間30分鐘，同時利用300W的一個氙燈照射，尾氣經過煙氣分析儀檢測，單質硫和碳以重量法計算。脫硫效率為95.1 脫硝效率70.8%;單質硫回收率95.9%以上，NO2回收率97.3%，說明具有較好的低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的效果。
[0017]實施例2:氧化還原催化劑高溫催化同時脫硫脫硝
[0018]在管式電阻爐的反應器中裝入10g氧化還原催化劑(1102納米管陣列負載MnO2,其中1102納米管和MnO 2摩爾比為2:1)，先通氮氣5分鐘，然后開始升溫，同時通入氮氣，升溫到180°C時通入混合氣體(二氧化硫體積百分比為20%，一氧化氮體積百分比為40%，其余為氮氣)，其空速為3000mL/ (g -h)，通氣時間30分鐘，同時利用300W的一個氙燈照射，尾氣經過煙氣分析儀檢測，單質硫和碳以重量法計算。脫硫效率為96.3% ;脫硝效率73.4% ;單質硫回收率96.7%以上，NO2回收率98.1%，說明具有較好的低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的效果。
[0019]實施例3:氧化還原催化劑高溫催化同時脫硫脫硝
[0020]在管式電阻爐的反應器中裝入10g氧化還原催化劑(C3N4負載石墨炭納米粒子，其中1102納米管和MnO 2摩爾比為3:1)，先通氮氣5分鐘，然后開始升溫，同時通入氮氣，升溫到90°C時通入混合氣體(二氧化硫體積百分比為25%，一氧化氮體積百分比為50%，其余為氮氣)，其空速為4000mL/ (g -h)，通氣時間30分鐘，同時利用300W的一個氙燈照射，尾氣經過煙氣分析儀檢測，單質硫和碳以重量法計算。脫硫效率為97.1%;脫硝效率75.8%;單質硫回收率97.6%以上，NO2回收率98.9%，說明具有較好的低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的效果。
【主權項】
1.一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的煙氣處理方法，其特征在于，在低溫光催化條件下讓含有二氧化硫和一氧化氮氣體的煙氣通過自氧化還原催化劑，使二氧化硫和一氧化氮之間發生自氧化還原反應，二氧化硫轉化為硫，一氧化氮轉化為二氧化氮。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低溫為80-300°C。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的低溫為低于200°C，但不低于80°C。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述的低溫為低于100°C，但不低于80°C。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的自氧化還原催化劑以T12納米管陣列或 C3N4為載體，Mn 203、Mn02、Mn304、Ce02、Al203、Si02 J2OpBaTi1-XCuxO3 (0〈χ〈1)、ZSM-5,Co3O4,N1和石墨炭納米粒子的一種或幾種為負載物；負載物優選Mn02、Co304、Ni0和石墨炭納米粒子。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的光為紫外光或可見光。
7.根據權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的方法的具體過程為:將自氧化還原催化劑置入管式爐中進行加熱，并配備光源進行照射，煙氣通過自氧化還原催化劑。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，煙氣通過時調節空速3000-30000mL/(g.h) ο
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，二氧化硫轉化為硫，經冷卻后回收單質，一氧化氮轉化為二氧化氮，經堿液吸收后回收利用。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，煙氣包括電廠和冶金工廠所排放的煙氣。
【專利摘要】本發明提出了一種低溫光催化自氧化還原同時脫硫脫硝的煙氣處理方法。本發明在低溫光催化條件下讓含有二氧化硫和一氧化氮氣體的煙氣通過自氧化還原催化劑，使二氧化硫和一氧化氮之間發生自氧化還原反應，二氧化硫轉化為硫，冷卻后回收單質硫，一氧化氮轉化為二氧化氮，經堿液吸收后回收硝酸鹽和亞硝酸鹽，既可以達到以廢治廢催化自氧化還原同時脫硫脫硝的目的，并可回收高附加值產品單質硫，尾氣也能達到現行排放標準。脫硫效率為95％以上；脫硝效率70％以上，單質硫回收率95％以上，NO2回收率97％以上。
【IPC分類】B01J23-34, B01D53-60, B01J27-24, B01J23-10, B01D53-86
【公開號】CN104707475
【申請號】CN201510155941
【發明人】何漢兵, 秦毅紅
【申請人】中南大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月3日