[發明專利]一種低溫儲存還原式氮氧化物凈化方法

有效

• 申請號: 200910242368.8
• 申請日: 2009-12-11
• 公開（公告）號: CN101874964A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 邢奕;汪莉;柯銳;宋存義;孫春寶
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;B01D53/86;B01D53/94;B01D53/56;B01J20/06;B01J20/30;B01J23/34;B01J37/03
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技術領域

本發明涉及一種低溫去除工業廢氣或污染空氣中氮氧化物(NOx)的系統方法，適用于隧道、停車場、道路收費站以及不銹鋼表面處理等需要低溫處理NOx污染的情況，屬于環境材料、環境催化和環境保護技術領域。

背景技術

氮氧化物主要指NO₂和NO的混合物。工業上生產硝酸一般是先將氨氧化成NOx后用水或稀酸吸收而制得。由于工藝及化學反應特性的原因，是的NOx在硝酸吸收塔內不可能完全被吸收，排放為其中總存在一定濃度的NOx，其濃度一般為1500～5000mg/m³，遠遠超過國家相關排放標準。大部分燃燒過程也會產生濃度不等的NOx，例如隧道、停車場等車輛聚集的地方，汽車尾氣中所排放的NOx積聚到一定濃度也會對人產生危害。此外例如不銹鋼等材料在進行表面處理時會使用到硝酸，并且產生危害性很大的NOx黃煙。

目前國內外NOx廢氣的治理方法主要有吸收法(包括化學吸收和延長吸收等)、吸附法和催化法(包括選擇性催化、非選擇性催化等)，其他諸如生物法、電子束法尚處于研究階段，未有工業應用的報道。堿液吸收的問題在于NOx中的NO很難被去除，而且時間一長會產生廢水問題。固體吸附劑吸附NOx雖然凈化率可以得到保證，但是同樣會產生固廢問題。發明專利CN?100431689C公布了一種常溫去除氮氧化物的復合吸附劑，屬于作業類的一般的物理或化學法中固定的吸附劑進行氣體分離的方法。該吸附劑由改性沸石和氫氧化鈣復合而成，具有約120mg/g的飽和吸附容量。一次使用后作為固體廢棄物拋棄。選擇性催化還原法(SCR)是一種NOx去除效率高、使用時間長的方法，它在SCR催化劑的作用下采用NH₃等還原劑將廢氣中的NOx還原成N₂。但是一般的SCR催化劑需要在較高的溫度下(200～400℃)才能使用，而表面處理等排放的NOx一般處于溫度較低(25℃左右)的廢氣中，這樣必須消耗很多能量對廢氣進行加熱。此外，在上述NOx濃度實時變化的情況下，SCR要求必須精確控制廢氣中NH₃等還原劑的加入量難度很大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種將吸附法和選擇性催化還原法合理結合、揚長避短的低溫NOx凈化方法和材料，即采用能夠同時大容量、低溫吸附和催化還原NOx的雙功能材料，在低溫條件下吸附NOx后再通過選擇性催化還原，對材料進行再生。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

(1)通過氧化還原-共沉淀法制備同時具有吸附NOx和SCR催化劑功能的NOx凈化材料，將高錳酸鹽和堿按照1∶2～1∶4的摩爾比在去離子水中配成混合溶液，使得高錳酸鹽濃度為0.1～0.8mol/L，再將濃度在0.1～2mol/L的二價錳鹽溶液均勻滴加到該混合溶液中，堿性高錳酸鹽溶液與二價錳鹽的化學計量比為2∶1～2∶5，所得沉淀經過老化、洗滌、抽濾、干燥后即可得到同時具備吸附和催化還原NOx功能的無定形MnO₂凈化材料。

(2)設置儲存和還原兩個交替循環的處理單元。在儲存單元，低溫廢氣中的NOx以硝酸鹽、亞硝酸鹽等形式被連續吸附儲存在無定形MnO₂材料表面；在還原單元，含NH₃還原劑的熱空氣經過儲存NOx的MnO₂材料，該材料發揮低溫SCR催化劑的作用，在此溫度區間內將儲存的NOx還原成無害的N₂。如此循環使用，達到高效去除NOx的目的。

步驟(1)中所述混合溶液的溫度為25℃～50℃；所述二價錳鹽溶液為乙酸錳或硫酸錳；滴加完畢后繼續攪拌老化0.5h～3h；

步驟(2)中儲存階段低溫廢氣溫度適宜20℃～200℃，通常為25℃，還原階段熱空氣的溫度適宜在150～200℃，以防止在凈化材料表面生成硝酸銨；NH₃還原劑的濃度適宜在100～2000ppm。

本發明技術效果有：

(1)通過無定形MnO₂材料將吸附法和低溫選擇性催化還原法有機結合起來。充分發揮了吸附法和SCR法各自的優點。

(2)避免了固體吸附法產生固廢的缺點，同時規避了SCR法需要實時精確調節NH₃還原劑以獲得合適NH₃/NO比例的難題。NOx濃度變化對于其儲存影響不大，儲存容量滿后較容易控制NH₃將定量的NOx還原。