[發明專利]一種利用太陽能及金屬氧化物吸附處理廢氣的方法

無效

• 申請號: 200610052705.3
• 申請日: 2006-07-28
• 公開（公告）號: CN101112674A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 汪洋
• 申請（專利權）人: 汪洋
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/56;B01J21/06
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技術領域

本發明涉及一種利用太陽能以及金屬氧化物吸附處理廢氣的方法，尤其是涉及一種利用太陽能作為吸附廢氣所需要的能源、以金屬氧化物為吸附劑、通過吸附脫附作用處理廢氣的方法，為節省有限資源利用、處理工業廢氣和汽車廢氣污染問題提供了一種新方法和新途徑。

背景技術

汽車、火車、飛機、輪船是當代的主要運輸工具，它們燒煤或石油產生的廢氣也是重要的污染物。特別是城市中的汽車，量大而集中，排放的污染物能直接侵襲人的呼吸器官，此外，工礦企業在生產活動中也會產生大量的廢氣，其主要污染物是：一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等氣體。它們對環境的污染主要表現為產生溫室效應、破壞臭氧層、產生酸雨、黑雨等現象。對人體的危害主要表現為造成各種疾病，嚴重損害呼吸系統，并且具有很強的致癌性。現代社會中由于汽車尾氣及工業廢氣對環境污染越來越嚴重，人們已經逐漸認識到汽車尾氣及工業廢氣中NO的處理在實用上的價值及其重要性。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用可再生能源和金屬氧化物吸附脫附作用處理廢氣，主要是處理廢氣中的NO，從而為解決實際氣體污染問題的提供新途徑和方法。

本發明的上述目的主要是通過下述技術方案得以實現的：用高純度過渡氧化物粉末作為吸附劑，以廢氣作為吸附質，以太陽能為活化能源，通過吸附、脫附在工業生產中產生的廢氣，進行空氣凈化，除去空氣中的廢氣CO和NO。

具體操作過程為：

本發明所用設備為一密閉空腔，其上設有真空抽氣系統和溫度控制系統，首先將高純度金紅石型結構的過渡金屬氧化物粉末壓制成直徑1cm圓薄片，放入密閉空腔中，操作抽氣系統達到超高真空1.06×10^-6Pa～1.96×10^-6Pa，調節溫度控制系統使密閉空腔升溫到150℃～700℃，并保溫2到3小時后，再冷卻到室溫；操作測量系統向密閉空腔中通入含有NO的廢氣，再將容器抽真空至1.06×10^-6Pa～1.96×10^-6Pa，調節溫度控制系統使密閉空腔升溫，經20分鐘～40分鐘使高純度過渡氧化物薄片溫度達到150℃～700℃，再冷卻到室溫，排出密閉空腔中氣體即可。

本發明的理論依據為：過渡金屬氧化物含有d軌道，能與吸附氣體的軌道發生相互作用。在真空中高溫加熱時，TiO₂表面氧原子列中產生氧原子空位(X)。由于這些氧原子空位的存在并作為反應活化點，可使TiO₂晶體表面能夠吸附各種氣體。TiO₂不均勻表面能夠造成臺階和位錯分布，氣體原子會沉積到臺階，因為在這樣一些位置上所形成的鍵要比均勻表面所形成的要穩固。另外位錯的表面原子活性大，更容易受到碰撞，活性原子失掉后，它的臨近的原子就變得不穩定了，因而受到碰撞。吸附就是需要臺階的額外結合力和位錯的活性原子碰撞來引起相互作用。TiO₂晶體表面的氧原子空位多半產生在臺階和位錯之中，因此，在TiO₂晶體表面能夠吸附氣體原子。本發明實施過程中，TiO₂薄片吸附了氣體分子NO，NO中的氧原子與TiO₂薄片中的氧空穴相互作用，對TiO₂薄片二次加熱，可使氣體分子中氧原子留在孔穴之中，N與N相結合N₂分子排出N₂氣體，吸附在TiO₂薄膜表面的分子在升溫時按結合力由弱至強順次熱脫附出N₂使容器內部分壓強發生變化。在此基礎上，再對容器進行抽真空，降到室溫，導入廢氣進行吸附和脫附氣體，即可完成廢氣處理，達到凈化環境的目的。

本發明采用的過渡金屬氧化物金紅石型二氧化鈦(TiO2)具有立方結構，Ti的離子配位數為6，O的離子配位數為3，TiO2的表面已被證實在熱力學上是最穩定的結構。

表1??金紅石型結構的TiO₂粉末成分表