[发明专利]铁基杂多化合物的制备方法和在非均相类Fenton系统中脱除NO的应用

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种铁基杂多化合物的制备方法和 在非均相类Fenton系统中脱除NO的应用

背景技术

NO_x的过量排放会造成酸雨、城市光化学烟雾、雾霾天气等一系列严重的环 境问题。因此脱除由化石燃料燃烧所产生的过量NO_x是一个亟待解决的问题。对 于日益严峻的NO_x过量排放问题，我国出台了一系列严格的标准政策。火电厂大 气污染排放标准GB 13223-2011，要求现有燃煤电厂自2014年7月1日起执行 氮氧化物100mg/m³的污染物排放标准。

目前，燃煤烟气中脱硝主要采用选择性催化还原(SCR)，使用金属氧化物为 催化剂，NH₃作为还原剂将NOx还原为N₂，虽然脱硝效率可以达到70％-90％，但 却要面对较高的催化剂成本，氨逃逸与催化剂中毒等问题。与催化还原技术相比， 氧化吸收方法具有较好的烟气净化效果，关键在于将难溶的NO氧化为NO₂，然后 用水或碱性溶液吸收。氧化吸收法脱除效率高，产物可回收利用且可实现同时脱 硫脱硝脱汞，是一种有发展前途的烟气中多污染物协同控制技术。在各种氧化剂 中过氧化氢(H₂O₂)具有价格低廉，氧化产物为无害的氧气与水，环境友好等优 点，更适宜于工业应用。

传统Fenton(催化剂为Fe²⁺)和均相类Fenton(催化剂为其他水溶性的离 子，如Fe³⁺，Cu²⁺)法的均相体系必须在酸性条件下进行才能维持较高的脱除效 率，反应后溶液需碱液中和才能排放，催化剂回收困难，难以大规模应用。通过 不同工艺制备固体催化剂，用于催化分解H₂O₂产生具有强氧化作用的羟基自由 基，称为非均相类Fenton反应。这种方法主要用于水体中有机污染物的脱除， 在燃煤电厂烟气处理中研究很少。目前，铁系固体催化剂的研究最为广泛，可以 固载在载体上或制备氧化物。杂多酸(Polyoxometalates，简写为POMs)稳定 性好，对环境无污染，是一类具有高催化活性的绿色催化剂，可用于均相及非均 相反应。因此，制备新型铁基杂多化合物用于非均相类Fenton系统中脱除燃煤 烟气中的NO具有较大的研究和应用前景。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种铁基杂多化合 物的制备方法和该化合物在非均相类Fenton系统中脱除烟气中NO的应用。

本发明的技术方案是：

一种铁基杂多化合物的制备方法，包括以下步骤：

a、搅拌下将六水合氯化铁和天冬氨酸溶于去离子水中，形成可溶复合物。

b、搅拌下将磷钨酸溶液逐滴加入到上述可溶复合物中，形成沉淀。

c、过滤、水洗、干燥、研磨得到粉末状的铁基杂多化合物。

其中，在步骤a中，氯化铁和天冬氨酸的浓度均为0.04mol/L，搅拌时间1h。

在步骤b中：磷钨酸的浓度为0.015mol/L，搅拌下逐滴加入，100mL的滴 加时间为1h，滴加完之后继续搅拌2h，形成沉淀。

步骤c具体为：0.22um滤膜过滤悬浊液，去离子水洗涤，40℃真空干燥12h， 研磨得到粉末状铁基杂多化合物。

上述方法制备的铁基杂多化合物在非均相类Fenton系统脱除烟气中NO的应 用方法，将含有NO的烟气通过喷射鼓泡反应器，所述反应器中含有吸收液，所 述吸收液中含有过氧化氢和所述铁基杂多化合物，其中过氧化氢浓度4-5mol/L， 铁基杂多化合物添加量5-6g/L。用烟气分析仪记录烟气进入鼓泡反应器之前和 之后NO的浓度，计算得到NO的脱除效率。

进一步，所述烟气流速200-400mL/min，NO初始浓度低于1250mg/m³。

进一步，所述吸收液的初始pH值为2-6，所述喷射鼓泡反应器内温度 45-70℃。

过氧化氢是吸收液中的氧化剂，在催化剂的作用下产生羟基自由基等活性物 质，将烟气中的NO氧化为NO₂。具体作用机理包含铁基杂多化合物表面的和的氧化还原反应，以及催化剂和H₂O₂间氢键的强烈化学吸附作用。