[发明专利]一种用于光催化氧化半焦基烟气脱硫、脱硝剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可利用光催化氧化法脱除烟气中NO_x的吸附催化剂及其制备技术，更具体地说是一种可负载金属氧化物和TiO₂，并与分子筛机械混合的活性半焦基光催化氧化脱硝吸附催化剂的制备技术。

背景技术

全国燃煤烟气中的NO_x是大气环境的主要污染物之一。从我国的逐年检测情况看，从上世纪90年代以来，硝酸盐在降雨中的浓度和沉降量正逐步上升，降水中硝酸盐与硫酸盐的比例正在发生变化，中国的酸雨正朝H₂SO₄与HNO₃混合型酸雨转变。在北京、广州、珠三角、香港等地，NO_x的浓度已经超过SO₂。据国家统计局统计，2007年度我国燃煤烟气NO_x排放量约为1797．70万吨，其中工业废气中NO_x排放量为1223．97万吨。如果不加强对NO_x的控制，今后NO_x将成为中国大气污染的主要污染物。

NO_x是公认的环境有害气体，对环境和人体健康的危害主要有以下几方面：第一，NO_x是形成酸雨、酸雾的主要污染物；第二，NO_x对人体的致毒作用。其中危害最大的是NO₂，主要影响呼吸系统，可引起支气管炎和肺气肿等疾病；第三，NO_x对植物的损害；第四，NO_x与碳氢化合物可形成光化学烟雾；第五，NO_x参与臭氧层的破坏。

以NH₃为还原剂将NO还原为N₂的选择性催化还原(SCR)技术和选择性非催化还原(SNCR)技术是当前去除烟道气中NO_x最常用的方法。该方法存在以下缺点：(1)催化剂为价格昂贵的TiO₂基，经济上不合理；(2)必须严格控制NH₃与NO的化学计量比，否则未反应的NH₃将造成二次污染，此外NH₃泄漏引起的设备腐蚀问题难以避免和克服；(3)SCR反应温度一般必须在200℃以上，NSCR技术需在700℃以上，与电除尘器温度不好匹配，导致粉尘对催化剂的磨损较严重，能耗较高；(4)SO₂对脱NO_x有促进作用，脱NO_x需设置在脱硫前，造成设备易腐蚀和粉尘刻蚀；(5)操作条件苛刻，气源需要预处理以防止催化剂中毒。

另一方面。来自隧道、地下停车场和街道路口等处通风口中的NO_x的浓度极低，一般低于10ppm,而温度一般为常温。在这种情况下，如果利用SCR或SNCR技术则需要将空气加热到200℃甚至更高，这就需要大量的热能和专门的加热和热交换设备投资。

低温光催化氧化法脱硝技术是指在光催化剂的作用下，NO可在常温或者略高于常温的条件(≤130℃)下催化氧化为NO₂，再用吸收剂(如NaOH、Na₂CO₃和氨水等)或吸附剂(活性炭和活性半焦材料或分子筛等)将NO₂吸收，依据再生吸附剂和吸收剂的不同，催化氧化产物NO₂可转化为稀硝酸、硝酸铵，亚硝酸铵等。另外，该活性半焦基脱硫、脱硝剂还兼有一定的SO₂脱除能力。

光催化在脱硝领域有着不可估量的前景，TiO₂作为具有良好光催化性能的材料，已被应用于光催化脱硝技术。而具有吸附性能的活性炭(焦)是TiO₂的良好载体。将TiO₂负载在活性半焦上，添加过渡金属离子对TiO₂进行改性，以拓宽TiO₂的光谱吸收范围，同时，过渡金属离子可对半焦进行改性，增强其催化氧化脱硝的能力，因此起到事半功倍的效果。分子筛具有高选择性吸附NO的能力，将分子筛再与光催化剂混合，则更可以起到倍增剂的作用，显著提高其脱硝活性。

光催化氧化方法再生所产生的副产品：硝酸盐，或铵盐(硫酸铵，硝酸铵，亚硝酸铵)，可作为肥料出售而产生经济效益，实现N资源化利用的最大化附加值。