[發(fā)明專利]鐵基雜多化合物的制備方法和在非均相類Fenton系統(tǒng)中脫除NO的應用

在審

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• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107175118A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 趙毅;韓育宏
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01J27/188
• 分類號: B01J27/188;B01J31/18;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權代理有限公司11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發(fā)明屬于煙氣凈化技術領域，具體涉及一種鐵基雜多化合物的制備方法和 在非均相類Fenton系統(tǒng)中脫除NO的應用

背景技術

NO_x的過量排放會造成酸雨、城市光化學煙霧、霧霾天氣等一系列嚴重的環(huán) 境問題。因此脫除由化石燃料燃燒所產(chǎn)生的過量NO_x是一個亟待解決的問題。對 于日益嚴峻的NO_x過量排放問題，我國出臺了一系列嚴格的標準政策。火電廠大 氣污染排放標準GB 13223-2011，要求現(xiàn)有燃煤電廠自2014年7月1日起執(zhí)行 氮氧化物100mg/m³的污染物排放標準。

目前，燃煤煙氣中脫硝主要采用選擇性催化還原(SCR)，使用金屬氧化物為 催化劑，NH₃作為還原劑將NOx還原為N₂，雖然脫硝效率可以達到70％-90％，但 卻要面對較高的催化劑成本，氨逃逸與催化劑中毒等問題。與催化還原技術相比， 氧化吸收方法具有較好的煙氣凈化效果，關鍵在于將難溶的NO氧化為NO₂，然后 用水或堿性溶液吸收。氧化吸收法脫除效率高，產(chǎn)物可回收利用且可實現(xiàn)同時脫 硫脫硝脫汞，是一種有發(fā)展前途的煙氣中多污染物協(xié)同控制技術。在各種氧化劑 中過氧化氫(H₂O₂)具有價格低廉，氧化產(chǎn)物為無害的氧氣與水，環(huán)境友好等優(yōu) 點，更適宜于工業(yè)應用。

傳統(tǒng)Fenton(催化劑為Fe²⁺)和均相類Fenton(催化劑為其他水溶性的離 子，如Fe³⁺，Cu²⁺)法的均相體系必須在酸性條件下進行才能維持較高的脫除效 率，反應后溶液需堿液中和才能排放，催化劑回收困難，難以大規(guī)模應用。通過 不同工藝制備固體催化劑，用于催化分解H₂O₂產(chǎn)生具有強氧化作用的羥基自由 基，稱為非均相類Fenton反應。這種方法主要用于水體中有機污染物的脫除， 在燃煤電廠煙氣處理中研究很少。目前，鐵系固體催化劑的研究最為廣泛，可以 固載在載體上或制備氧化物。雜多酸(Polyoxometalates，簡寫為POMs)穩(wěn)定 性好，對環(huán)境無污染，是一類具有高催化活性的綠色催化劑，可用于均相及非均 相反應。因此，制備新型鐵基雜多化合物用于非均相類Fenton系統(tǒng)中脫除燃煤 煙氣中的NO具有較大的研究和應用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種鐵基雜多化合 物的制備方法和該化合物在非均相類Fenton系統(tǒng)中脫除煙氣中NO的應用。

本發(fā)明的技術方案是：

一種鐵基雜多化合物的制備方法，包括以下步驟：

a、攪拌下將六水合氯化鐵和天冬氨酸溶于去離子水中，形成可溶復合物。

b、攪拌下將磷鎢酸溶液逐滴加入到上述可溶復合物中，形成沉淀。

c、過濾、水洗、干燥、研磨得到粉末狀的鐵基雜多化合物。

其中，在步驟a中，氯化鐵和天冬氨酸的濃度均為0.04mol/L，攪拌時間1h。

在步驟b中：磷鎢酸的濃度為0.015mol/L，攪拌下逐滴加入，100mL的滴 加時間為1h，滴加完之后繼續(xù)攪拌2h，形成沉淀。

步驟c具體為：0.22um濾膜過濾懸濁液，去離子水洗滌，40℃真空干燥12h， 研磨得到粉末狀鐵基雜多化合物。

上述方法制備的鐵基雜多化合物在非均相類Fenton系統(tǒng)脫除煙氣中NO的應 用方法，將含有NO的煙氣通過噴射鼓泡反應器，所述反應器中含有吸收液，所 述吸收液中含有過氧化氫和所述鐵基雜多化合物，其中過氧化氫濃度4-5mol/L， 鐵基雜多化合物添加量5-6g/L。用煙氣分析儀記錄煙氣進入鼓泡反應器之前和 之后NO的濃度，計算得到NO的脫除效率。

進一步，所述煙氣流速200-400mL/min，NO初始濃度低于1250mg/m³。

進一步，所述吸收液的初始pH值為2-6，所述噴射鼓泡反應器內(nèi)溫度 45-70℃。

過氧化氫是吸收液中的氧化劑，在催化劑的作用下產(chǎn)生羥基自由基等活性物 質(zhì)，將煙氣中的NO氧化為NO₂。具體作用機理包含鐵基雜多化合物表面的和的氧化還原反應，以及催化劑和H₂O₂間氫鍵的強烈化學吸附作用。