[發(fā)明專利]一種催化臭氧與氣相雙氧水/水生成羥基自由基的催化劑及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611087121.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN106582808B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張昭良;李壯壯;蔡連國(guó);辛穎;李倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J29/89
• 分類號(hào): B01J29/89;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 賈波

本發(fā)明公開了一種催化臭氧與氣相雙氧水/水生成羥基自由基的催化劑及其應(yīng)用，該催化劑的活性成分為Fe₂O₃、Al₂O₃和鈦硅分子篩TS?1，所述Fe₂O₃和Al₂O₃負(fù)載在鈦硅分子篩TS?1上。本發(fā)明還提供了由該催化劑、擬薄水鋁石和蜂窩陶瓷組成的整體式催化劑，以及催化劑的制備方法和低溫?zé)煔獾拿撓醴椒ā１景l(fā)明催化劑制備方法簡(jiǎn)單、原料易得，能催化臭氧與氣相雙氧水/水反應(yīng)，生成羥基自由基，增加了氧化效率，顯著減少了臭氧和雙氧水的使用量，降低了運(yùn)行成本，可以應(yīng)用于焦化廠、燒結(jié)機(jī)、玻璃爐窯、中小型鍋爐等工業(yè)設(shè)備的低溫?zé)煔饷撓?，?yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化臭氧與氣相雙氧水/水生成羥基自由基的催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于低溫?zé)煔饷撓跫夹g(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氮氧化物(NO_x)不僅參與形成酸雨，也是形成霧霾的重要原因之一，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失并嚴(yán)重威脅人類的生命健康。其中，工業(yè)排放的氮氧化物占有很大的比例，據(jù)國(guó)家環(huán)保部統(tǒng)計(jì)公布，2014年，全國(guó)廢氣中氮氧化物排放量2078.0萬噸，工業(yè)氮氧化物排放量為1404.8萬噸。對(duì)于日益嚴(yán)重的大氣污染問題，國(guó)家已經(jīng)加大了對(duì)氮氧化物排放的整治力度。

煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原（Selective Catalytic Reduction，簡(jiǎn)稱SCR）和氧化吸收法。SCR法是在一定溫度和催化劑的作用下，以液氨或尿素作為還原劑，選擇性地與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)并生成氮?dú)夂退?。低溫?zé)煔鉁囟却蠖嘣?80℃以下，但是常規(guī)SCR脫硝催化劑的運(yùn)行溫度為300-400℃，溫度區(qū)間不適合。而低溫SCR催化劑則存在硫中毒等問題。以低溫的焦化煙氣為例，溫度一般低于280℃，氮氧化物濃度周期性波動(dòng)較快，若采用SCR法，催化劑易發(fā)生硫中毒，同時(shí)噴氨量難以控制，易造成氨泄漏等二次污染。另外，煙氣中的煤焦油等其他組分容易堵塞催化劑孔道，造成催化劑失活。

上述現(xiàn)實(shí)使得氧化吸收法成為低溫?zé)煔饷撓醯陌l(fā)展方向。氧化吸收法是利用氧化劑把一氧化氮氧化成高價(jià)態(tài)的氮氧化物，與煙氣中的其他酸性物質(zhì)一起在吸收塔中被堿液吸收，吸收液中的硝酸鹽經(jīng)過濃縮、提純作為其他化工原料回收利用。

臭氧的氧化性較強(qiáng)，并已實(shí)際應(yīng)用到煙氣脫硝領(lǐng)域。臭氧可以把煙氣中的NO氧化成NO₂、N₂O₃、N₂O₅等高價(jià)態(tài)的氮氧化物，并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染。其中，N₂O₃、N₂O₅相對(duì)于NO₂更容易被堿液吸收，但是，臭氧氧化一氧化氮成二氧化氮的化學(xué)計(jì)量比為1:1，氧化成更高價(jià)態(tài)的氮氧化物則需要更多的臭氧量，造成了臭氧脫硝用量大、運(yùn)行成本高的問題。

專利CN 102247750 A公開了一種臭氧氧化吸收脫除煙氣中氮氧化物的方法。具體是含有高錳酸鉀的吸收液從吸收塔的上部噴淋，臭氧隨煙氣從吸收塔底部噴入，臭氧在高錳酸鉀的協(xié)同作用下，高效的把煙氣中的SO₂和NO氧化，然后利用水或堿性物質(zhì)吸收。該專利中的催化劑為溶于吸收液的高錳酸鉀，液體催化劑不容易回收再利用。

專利CN 103463978 公布了一種雙氧水催化氧化煙氣同時(shí)脫硫脫硝的裝置及方法。具體是液相雙氧水經(jīng)過注射泵進(jìn)入雙氧水催化分解裝置，經(jīng)過催化反應(yīng)后產(chǎn)生大量活性物質(zhì)，再被來自旁路鼓風(fēng)機(jī)的氣流吹掃注入煙道與煙道中的SO₂和NO反應(yīng)產(chǎn)生生成硫酸和硝酸。此專利涉及催化液相雙氧水氧化脫硫脫硝工藝，液相雙氧水與煙氣中氮氧化物含量的摩爾比為2:1，脫硝率為70-80%，雙氧水用量大。