[发明专利]一种基于过氧化氢催化氧化的氮氧化物脱除工艺

说明书

技术领域

本发明涉及工业催化及环境治理领域，具体涉及一种基于过氧化氢催化氧化的氮氧化物脱除工艺。

背景技术

烟气污染物的主要来源为燃料的燃烧，这些燃料包括煤、焦炭、重油、柴油、煤气、天然气等。伴随燃料燃烧产生的有害物质氮氧化物(NOx)等会对人体健康及周围环境产生危害。根据环保部发布的《2015年中国环境状况公报》，2015年我国氮氧化物排放总量为1851.8万吨，其中工业氮氧化物排放依然是其主要来源。自2011年来，有关环保的政策性文件愈发要求严格，对各行各业NOx总量减排进行了严格规定。

目前，烟气脱硝技术，即燃烧后烟气处理工艺，包括还原法(选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR))、电子束法、氧化法(低温等离子体法(NTP)、O₃氧化法、光催化氧化法(PCO))、吸收法和吸附法。其中国内外广泛应用的是SCR法，脱硝效率达90％以上，但存在投资运行成本昂贵、氨逃逸、废弃催化剂造成二次污染以及温度窗口窄等缺点，因此开发其他清洁高效的脱硝技术已经成为一种发展趋势。

理论上，过氧化氢是一种清洁的氧化剂，其氧化还原电位为1.80V，并且在一定的温度区间具有活化分解能力，产生氧化能力仅次于氟(2.80V)的羟基自由基，能够在气相条件下实现烟气中NO(90％以上)的快速氧化，利用碱液湿法吸收高价态的氧化产物，能够高效脱除烟气中氮氧化物。但是其在脱除烟气氮氧化物的实际应用中，激发过氧化氢发生活化分解的方式多为紫外光照射，利用其气相催化氧化联合液相吸收来脱除氮氧化物技术还不够成熟，且最常使用的催化剂如FeOx和ZrOx等在低温区间内表现出催化脱硝能力低下，难以实现高效脱硝。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于过氧化氢催化氧化的氮氧化物脱除工艺。

本发明围绕过氧化氢特殊的物理、化学性质，以现有的相关研究(见背景技术)为基础，探索出清洁高效、成本低廉的基于过氧化氢催化氧化的氮氧化物脱除方法，得到了合理有效，适合实际应用的技术方案。

本发明的技术方案为：一种基于过氧化氢催化氧化的氮氧化物脱除工艺，向烟气中喷入过氧化氢溶液，雾化的过氧化氢与烟气充分混合后流经催化剂，经催化剂接触作用发生活化，在过氧化氢催化活化催化剂作用下烟气中NO被氧化为高价态氮氧化物，包括N₂O₃、NO₂、N₂O₄和N₂O₅等；氧化后的烟气经碱性浆液进行脱硝处理，得到净化烟气。

本发明所用的催化剂，包括活性组分和载体，其中所述活性组分为二氧化铈、四氧化三钴、氧化镍、三氧化二铬、二氧化锰中的一种或几种，载体为纳米二氧化钛。

上述催化剂的制备工艺，包括以下步骤：

①称取2-585重量份的六水合硝酸铈、六水合硝酸钴、六水合硝酸镍、九水合硝酸铬或乙酸锰的一种或几种，900-1000重量份的纳米二氧化钛；根据载体的吸水率计算需水量，将活性组分前驱体分别配置成盐溶液，采用等体积浸渍法将配置好的盐溶液依次加入到二氧化钛中，并在混合器中进行混合和搅拌。

②将得到的催化剂膏体进行超声处理并静置一段时间，随后进行干燥、焙烧和粉碎，得到粉末状催化剂；也可按照蜂窝式或平板式催化剂的制备要求，对催化剂膏体进行成型、干燥和焙烧，获得成型的蜂窝式或平板式催化剂。

优选的，所述烟气温度为100-300℃。

优选的，所述过氧化氢溶液质量浓度为1-35％，过氧化氢与烟气中的NO摩尔比为0.5-5。

优选的，所述碱液为饱和NaOH、KOH、NH₄OH、Ca(OH)₂或CaCO₃中的至少一种。

优选的，所述催化剂活性组分的重量百分比为0.1-10％，载体纳米二氧化钛的重量百分比为90-99.9％。

优选的，所述纳米二氧化钛的晶型为锐钛矿型。

优选的，所述步骤②中干燥为烘箱干燥，干燥温度为80-120℃，干燥时间为2-24h。

优选的，所述步骤②中焙烧温度为300-600℃，焙烧时间为2-8h。

本发明的有益效果为：