一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境保护科学领域，涉及一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法。
【背景技术】
[0002]烟气同时脱硫脱硝是目前环保领域急需解决的问题之一。目前同时脱硫脱硝技术分为3类:(I)选择性催化还原法，就是利用催化还原剂还原SO2为单质硫和/或还原NOx为N2，尾气吸收后达到排放标准，实现同时脱硫脱硝；(2)氧化吸收法，利用各种强氧化剂如NaC102、C102、HC103、KMn0^，将不溶于水的NO氧化生成NO2，从而与SO2在后期碱液中同时被吸收，达到同时脱硫脱硝的目的；(3)自氧化还原同时脱硫脱硝法，利用502与勵或勵2发生自氧化还原反应生成队和SO 3，尾气碱液吸收后排放，达到以废治废并回收利用相关产品的目的。氧化法同时脱硫脱硝通常采用的氧化剂价格比较昂贵，且脱硫脱硝产物难于分离，利用价值不大；而还原法同时脱硫脱硝工艺温度高，催化剂价格比较昂贵，产物难于回收利用；自氧化还原同时脱硫脱硝法将302与NO反应生成1和SO3是目前新技术之一，但温度仍然较高，温度越高，效果越好，最低不能低于200°C，否则无法激发催化剂释放电子和空位起到氧化还原的作用。因此，利用低温光催化技术以废治废降低成本达到同时脱硫脱硝是今后烟气环保领域的新方向之一。
[0003]光催化技术是近几年发展的一项新的空气净化技术，此反应条件温和、能耗低、二次污染少。目前将T12纳米管阵列或C 3N4应用于环保领域主要是吸附和氧化去除NOx，暂无催化自氧化还原将302与NO反应生成顯2和S同时脱硫脱硝的报道。
[0004]本发明提出一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的方法，特别针对电厂和冶金工厂所排放的烟气，在低温光催化条件下让混合气体(二氧化硫和一氧化氮气体)通过自氧化还原催化剂，使二氧化硫和一氧化氮之间发生自氧化还原反应，气体二氧化硫还原转化为硫，冷却后回收单质，一氧化氮氧化成为二氧化氮，尾气经碱液吸收后回收利用。脱硫效率为95%以上；脱硝效率70%以上，单质硫回收率95%以上，NO2回收率97%以上。可以达到以废治废同时催化脱硫脱销的目的并可回收高附加值产品单质硫，尾气也能达到现行排放标准。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法。利用该方法可以达到以废治废同时催化脱硫脱硝的目的，并可回收高附加值产品单质硫，还可保证烟气中的二氧化硫和氮氧化物的转化率以及产品单质硫和硝酸盐(亚硝酸盐)的回收率，解决现有脱硫脱硝高温、效率不高和附属产品难于分离和回收的问题。
[0006]一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法，在低温光催化条件下让含有二氧化硫和一氧化氮气体的烟气通过自氧化还原催化剂，使二氧化硫和一氧化氮之间发生自氧化还原反应，二氧化硫转化为硫，一氧化氮转化为二氧化氮。
[0007]所述的低温为80-300°C，优选为低于200°C，但不低于80°C，进一步优选为低于100°C，但不低于80°C。
[0008]所述的自氧化还原催化剂以T12纳米管阵列或C3N4为载体，Mn203、Mn02、Mn304、Ce02、Al2O3' S12、V2O5、BaTihCuxO3 (0<χ<1)、ZSM-5、Co3O4' N1 和石墨炭纳米粒子的一种或几种为负载物；负载物优选Mn02、Co304、N1和石墨炭纳米粒子。
[0009]所述的光为紫外光或可见光。
[0010]所述的方法的具体过程为:将自氧化还原催化剂置入管式炉中进行加热，并配备光源进行照射，烟气通过自氧化还原催化剂。烟气通过时调节空速3000-30000mL/(g.h)。
[0011]上述方法中二氧化硫转化为硫，经冷却后回收单质，一氧化氮转化为二氧化氮，经碱液吸收后回收利用。
[0012]上述方法中处理的烟气包括电厂和冶金工厂所排放的烟气。
[0013]本发明在特定的自氧化还原催化剂和光催化条件下发生的自氧化还原反应是2N0+S02— S+2N02，脱硫效率为95%以上；脱硝效率70%以上，单质硫回收率95%以上，NO2回收率97%以上。可以达到以废治废光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的目的，并可回收高附加值产品，尾气也能达到现行排放标准，为下一步开展工程化烟气处理试验提供支持。本发明对实现烟气催化同时脱硫脱硝的大规模工业化应用具有重大意义。
【具体实施方式】
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[0014]下面结合实施例对本发明作进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0015]实施例1:氧化还原催化剂高温催化同时脱硫脱硝
[0016]在管式电阻炉的反应器中装入10g氧化还原催化剂(1102纳米管阵列负载CeO2和硅酸铝(Al2O3与S12按照摩尔比1:1)制得催化剂，其中1102纳米管、CeO2和硅酸铝摩尔比为1:1:1)，先通氮气5分钟，然后开始升温，同时通入氮气，升温到250°C时通入混合气体(二氧化硫体积百分比为30%，一氧化氮体积百分比为60%，其余为氮气)，其空速为5000mL/(g *h)，通气时间30分钟，同时利用300W的一个氙灯照射，尾气经过烟气分析仪检测，单质硫和碳以重量法计算。脱硫效率为95.1 脱硝效率70.8%;单质硫回收率95.9%以上，NO2回收率97.3%，说明具有较好的低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的效果。
[0017]实施例2:氧化还原催化剂高温催化同时脱硫脱硝
[0018]在管式电阻炉的反应器中装入10g氧化还原催化剂(1102纳米管阵列负载MnO2,其中1102纳米管和MnO 2摩尔比为2:1)，先通氮气5分钟，然后开始升温，同时通入氮气，升温到180°C时通入混合气体(二氧化硫体积百分比为20%，一氧化氮体积百分比为40%，其余为氮气)，其空速为3000mL/ (g -h)，通气时间30分钟，同时利用300W的一个氙灯照射，尾气经过烟气分析仪检测，单质硫和碳以重量法计算。脱硫效率为96.3% ;脱硝效率73.4% ;单质硫回收率96.7%以上，NO2回收率98.1%，说明具有较好的低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的效果。
[0019]实施例3:氧化还原催化剂高温催化同时脱硫脱硝
[0020]在管式电阻炉的反应器中装入10g氧化还原催化剂(C3N4负载石墨炭纳米粒子，其中1102纳米管和MnO 2摩尔比为3:1)，先通氮气5分钟，然后开始升温，同时通入氮气，升温到90°C时通入混合气体(二氧化硫体积百分比为25%，一氧化氮体积百分比为50%，其余为氮气)，其空速为4000mL/ (g -h)，通气时间30分钟，同时利用300W的一个氙灯照射，尾气经过烟气分析仪检测，单质硫和碳以重量法计算。脱硫效率为97.1%;脱硝效率75.8%;单质硫回收率97.6%以上，NO2回收率98.9%，说明具有较好的低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的效果。
【主权项】
1.一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法，其特征在于，在低温光催化条件下让含有二氧化硫和一氧化氮气体的烟气通过自氧化还原催化剂，使二氧化硫和一氧化氮之间发生自氧化还原反应，二氧化硫转化为硫，一氧化氮转化为二氧化氮。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的低温为80-300°C。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的低温为低于200°C，但不低于80°C。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的低温为低于100°C，但不低于80°C。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的自氧化还原催化剂以T12纳米管阵列或 C3N4为载体，Mn 203、Mn02、Mn304、Ce02、Al203、Si02 J2OpBaTi1-XCuxO3 (0〈χ〈1)、ZSM-5,Co3O4,N1和石墨炭纳米粒子的一种或几种为负载物；负载物优选Mn02、Co304、Ni0和石墨炭纳米粒子。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的光为紫外光或可见光。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于，所述的方法的具体过程为:将自氧化还原催化剂置入管式炉中进行加热，并配备光源进行照射，烟气通过自氧化还原催化剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，烟气通过时调节空速3000-30000mL/(g.h) ο
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，二氧化硫转化为硫，经冷却后回收单质，一氧化氮转化为二氧化氮，经碱液吸收后回收利用。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，烟气包括电厂和冶金工厂所排放的烟气。
【专利摘要】本发明提出了一种低温光催化自氧化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法。本发明在低温光催化条件下让含有二氧化硫和一氧化氮气体的烟气通过自氧化还原催化剂，使二氧化硫和一氧化氮之间发生自氧化还原反应，二氧化硫转化为硫，冷却后回收单质硫，一氧化氮转化为二氧化氮，经碱液吸收后回收硝酸盐和亚硝酸盐，既可以达到以废治废催化自氧化还原同时脱硫脱硝的目的，并可回收高附加值产品单质硫，尾气也能达到现行排放标准。脱硫效率为95％以上；脱硝效率70％以上，单质硫回收率95％以上，NO2回收率97％以上。
【IPC分类】B01J23-34, B01D53-60, B01J27-24, B01J23-10, B01D53-86
【公开号】CN104707475
【申请号】CN201510155941
【发明人】何汉兵, 秦毅红
【申请人】中南大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年4月3日