[發明專利]循環利用炭基微孔材料處理氮氧化物廢氣的方法

有效

• 申請號: 201710187147.X
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN107413166B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 鄭星;鄭經堂;曹小青
• 申請（專利權）人: 鄭經堂
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04;B01J20/34;B01J20/20
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 梁春艷

本發明提供了一種循環利用炭基微孔材料處理氮氧化物廢氣的方法，屬于氮氧化物廢氣處理領域，能夠在常溫下高效重復循環利用炭基微孔材料吸附氮氧化物廢氣。循環利用炭基微孔材料處理氮氧化物廢氣的方法，包括以下步驟：(1)將炭基微孔材料堆積于吸附柱內，常溫下通入氮氧化物廢氣進行吸附；(2)吸附完成后將吸附氮氧化物廢氣的炭基微孔材料取出，置于反應釜，加入還原劑，混合，密閉反應釜后加熱；(3)加熱完成后降溫，打開反應釜，再加熱進行烘干，取出烘干后的炭基微孔材料，冷卻至室溫，堆積于吸附柱內，重復步驟(1)?(2)的操作。

技術領域

本發明涉及氮氧化物廢氣處理領域，尤其涉及一種循環利用炭基微孔材料處理氮氧化物廢氣的方法。

背景技術

氮氧化物可以引起酸雨、光化學煙霧和臭氧層破壞等環境問題，其主要由一氧化氮和二氧化氮組成。二氧化氮易溶于水或堿液也容易被吸附，可通過吸收法去除，而一氧化氮作為一種超臨界流體，化學性質較為穩定，難以用普通的堿液吸收法或尿素還原法除去，但煙氣和汽車尾氣中的氮氧化物卻主要由低濃度的一氧化氮組成。對于氮氧化物廢氣的處理，工業上主要采用選擇性催化還原法，該方法以氨為還原劑，在催化劑的作用下將一氧化氮還原，然而此法需要較高的反應溫度(300-400℃)。目前存在常溫下處理一氧化氮的吸附劑，例如介孔金屬氧化物，如MnO₂等，但此類吸附劑只適合處理低濃度的一氧化氮，例如20ppm以下，而且金屬氧化物容易轉化成金屬硝酸鹽而導致吸附性能降低。

AC、ACF等微孔炭材料原材料來源廣泛、比表面積大、微孔豐富，因此具有優異的吸附性能，相比于金屬氧化物類的介孔吸附劑，AC、ACF等的微孔對一氧化氮同時具備吸附和氧化的作用，將一氧化氮氧化為極易被吸附的二氧化氮；對較高濃度的一氧化氮(濃度500ppm左右)也有較高的去除率。現有研究顯示在活性炭與流速的質量流量比為5g/l，一氧化氮濃度為1000ppm，相對濕度為零時一氧化氮的去除率可達88％。在相對濕度存在的條件下，炭基微孔材料氧化一氧化氮的能力會明顯降低，但由于在反應起始的一段時間內，吸附和氧化同時進行，因此即便在相對濕度的存在下，AC、ACF等炭基微孔材料在一定時間段內對廢氣中的一氧化氮也有較強的去除能力。

但AC、ACF等炭基微孔材料的重復使用性能較差，這是由于炭基材料表面極易被一氧化氮和氧氣形成的類二氧化氮配合物氧化并形成酸性含氧能團，而酸性含氧官能團是不利于一氧化氮吸附的，隨著循環次數的增加其吸附性能將會越來越差，研究表明炭基微孔材料加熱循環使用2-3次后，其將會喪失對一氧化氮的吸附能力而只剩下氧化能力，但在相對濕度的存在下僅靠其氧化能力不足以實現較高的去除率。現有研究主要在相對濕度為零的條件下進行，而且并沒有高效重復循環利用炭基微孔材料吸附廢氣氮氧化物尤其是一氧化氮的相關成果。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種循環利用炭基微孔材料處理氮氧化物廢氣的方法，能夠在常溫下高效重復循環利用炭基微孔材料吸附氮氧化物廢氣中的一氧化氮，節約成本，提高炭基微孔材料的利用率的同時保持甚至提高了炭基微孔材料的吸附效率。

本發明的循環利用炭基微孔材料處理氮氧化物廢氣的方法，包括以下步驟：

(1)將炭基微孔材料堆積于吸附柱內，常溫下通入氮氧化物廢氣進行吸附；

(2)吸附完成后將吸附氮氧化物廢氣的炭基微孔材料取出，置于反應釜，加入還原劑，混合，密閉反應釜后加熱；

(3)加熱完成后降溫，打開反應釜，再加熱進行烘干，取出烘干后的炭基微孔材料，冷卻至室溫，堆積于吸附柱內，重復步驟(1)-(2)的操作。

具體的，還原劑為氨水溶液。氨水溶液的體積與炭基微孔材料的質量比≥1:4ml/g，氨水溶液質量濃度≥5％。

作為優選方案，步驟(2)加熱的具體步驟為密閉反應釜后，將密閉的反應釜置于≤200℃的烘箱中加熱≥20min，更優選的，烘箱的溫度為180-200℃。