一种吸附-微波催化直接分解NO脱硝方法

一种吸附-微波催化直接分解no脱硝方法
技术领域
1.本发明属于氮氧化物分解技术领域，具体涉及到一种吸附-微波催化直接分解no脱硝方法。


背景技术：

2.氮氧化物是严重危害人类健康的主要污染物之一，其95％以上成分为no，可见控制no的排放是极为重要的。随着人类生活水平的不断提高，世界各国都非常重视对含有氮氧化物排放物治理的研究、推广和应用。
3.no的直接分解法具有转化率高、不消耗nh3、co、ch4等还原剂、不产生二次污染的特点。在实际烟气或废气中no的排放往往是以大流量低浓度的状态呈现，直接分解法虽然能得到良好的处理效果，但通常需要特定的催化剂、在特定的耗能环境下才能有较高的转化率，并且持续耗能用直接分解法来处理大流量低浓度状态的no无疑会造成能源的耗费较大。
4.发明人在先的专利文献cn201810101669.8中，公开了一种微波催化用复合催化剂及其催化分解no的方法，复合催化剂为mgco2o
4-baco3复合型催化剂；所述方法具体为：在微波催化反应器装置的反应管中填充上述的微波催化用复合催化剂形成微波催化反应床，待处理的废气在通过微波催化反应床时发生气-固催化反应，其中的no直接催化分解成n2和o2。采用mgco2o
4-baco3复合型催化剂进行no微波加热脱硝虽然能获得较高的转化率，但采用该方法来处理大流量低浓度状态的no时，仍存在微波持续输出造成能源耗费较大的问题，且在复杂烧结烟气中往往存在so2、co2干扰的问题。
5.因此，本领域需要设计一种高效低能耗分解no脱硝的方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种高效低能耗分解no脱硝的方法，以解决背景技术中提出的no的直接分解法在实际运用中，仍存在持续耗能用直接分解法来处理大流量低浓度状态的no会造成能源耗费较大的问题，以及so2、co2干扰的问题。
7.本发明的技术方案是，一种吸附-微波催化直接分解no脱硝方法，所述吸附-微波催化直接分解no脱硝方法包括以下步骤：
8.先将no直接分解催化剂与no吸附分子筛按一定比例混合均匀，制备一种双功能催化吸附材料，然后将所述双功能催化吸附材料填充在反应器的反应管中形成吸附-微波催化反应床，将待处理气体通入吸附-微波催化反应床一定时间进行吸附处理，然后将通入吸附-微波催化反应床的气体切换成n2，接着对吸附-微波催化反应床进行一定时间的微波加热处理，使被吸附的no分解为n2和o2，然后继续将待处理气体通入吸附-微波催化反应床进行吸附处理，使吸附处理与微波加热处理交替进行。
9.在一种具体的实施方式中，所述no直接分解催化剂包括mgco2o
4-baco3复合型催化剂；所述mgco2o
4-baco3复合型催化剂中的baco3的质量含量为30-50％。
的ftir对比图。
30.图8为本发明实施例3中第一次吸附-微波催化直接分解no有无so2的浓度变化对比示意图。
31.图9为本发明实施例3中第二次吸附-微波催化直接分解no有无so2的浓度变化对比示意图。
32.图10为本发明实施例4中第一次吸附-微波催化直接分解no有无co2的浓度变化对比示意图。
33.图11为本发明实施例4中第二次吸附-微波催化直接分解no有无co2的浓度变化对比示意图。
34.图12为受so2影响下，mgco2o
4-40％baco3催化剂连续微波催化直接分解no的no转化率及n2选择性的变化示意图。
35.图13为本发明中不同双功能催化吸附材料进行第一次吸附-微波催化直接分解no的效果对比图。
36.图14为本发明中不同双功能催化吸附材料进行第二次吸附-微波催化直接分解no的效果对比图。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.实施例1
39.采用发明人在先的专利文献cn201810101669.8中的方法制备得到mgco2o
4-40％baco3。研磨得到的mgco2o
4-40％baco3，过40～60目筛，即得到mgco2o
4-40％baco3粉末。将mgco2o
4-40％baco3与从南开大学催化剂厂购买的nay分子筛按质量比1：1在研钵中研磨充分混合，即得到nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料。
40.对比例1
41.将nay分子筛与sic按质量比1：1在研钵中研磨充分混合得到nay-sic催化剂。
42.实施例2
43.在实验室内，待处理气体为大连大特气体有限公司提供的n2和no组成的混合气，其中no浓度为1000ppm。
44.no
x
分析仪为美国制造的42c no-no
2-no
x analyzer。
45.微波功率在0-1000w连续可调，频率为2400-2500mhz。反应器采用石英管反应器。本实施例所用的石英管长540mm，内径10mm。
46.将实施例1所得的nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料、对比例1所得的nay-sic催化剂，分别填充在不同的石英管反应器的石英管内形成吸附-微波催化反应床，填装量均为2g，过筛目数为40-60目。待处理气体中no浓度为1000ppm，氧气的含量为5％，待处理气体在吸附-微波催化反应床中的停留时间为1s，反应压力为常压。吸附阶段不开启微波，温度为室温。当待处理气体在吸附-微波催化反应床中吸附80min后，催化剂上的no富集到一定程度，将通过吸附-微波催化反应床的气体切换成n2，进入微波催化阶段，改变催化剂的反应床层温度，使床层温度维持在250℃，微波设备自动调节微波功率，微波加热处理
的微波频率为856-965mhz，进行微波催化直接分解no的反应。完成第1次吸附-微波催化直接分解反应后，冷却至室温，进行第2次循环反应。
47.如图2，第1次反应中nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料在室温下吸附80min，吸附容量为3.82mg/g，催化剂床层温度为250℃时，微波催化直接分解no的转化率达到99.5％以上。如图3，第2次反应nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料的吸附性能和转化率保持稳定，说明被吸附在nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料上的no几乎能够被完全直接分解。而nay-sic催化剂则有明显的衰减。可见nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料能够有效地吸附no，且在低温的情况下，微波催化直接分解被吸附的no有很好的效果。
48.本实施例得到的催化剂反应前后xrd、ftir图如图4-7所示，其中nay为将nay-sic催化剂中的sic筛出后的图形。由图4-5可以看出，微波催化反应前后，nay-mgco2o
4-40％baco3和nay的结构没有改变。由图6可以看出nay表面官能团增加了硝基和亚硝基官能团，说明吸附在nay-sic上的no没有被直接分解。由图7可以看出，微波催化反应后，nay-mgco2o
4-40％baco3的表面官能团没有改变，这也说明吸附在nay-mgco2o
4-40％baco3上的no被直接分解为n2和o2。
49.实施例3
50.与实施例2的不同之处在于：待处理气体中增加浓度为200ppm的so2。
51.反应管内填装的催化剂为nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料，材料的填装量为2g，过筛目数为40-60目。待处理气体中no浓度为1000ppm，so2浓度为200ppm，氧气含量5％，待处理气体在吸附-微波催化反应床中的停留时间为1s，反应压力为常压。吸附阶段不开启微波，温度为室温。当待处理气体在吸附-微波催化反应床中吸附80min后，催化剂上的no富集到一定程度时，将通过吸附-微波催化反应床的气体切换成n2，进入微波催化阶段，改变催化剂的反应床层温度，使床层温度维持在250℃，微波设备自动调节微波功率，微波加热处理的微波频率为856-965mhz，进行微波催化直接分解no的反应。完成第1次吸附-微波催化直接分解反应后，冷却至室温，进行第2次循环反应。将实施例3中含so2的待处理气体与实施例2中不含so2的待处理气体通过nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料进行吸附-微波催化直接分解no的情况进行对比，考察nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料在吸附-微波催化直接分解no时的抗硫性。
52.如图8所示，so2的存在降低了nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料的吸附性能，但吸附容量仍能达到3.68mg/g。而且，催化剂床层温度为250℃时，微波催化直接分解no的转化率达到98.9％以上。由图9可知，nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料的吸附性能和转化率保持稳定，表明nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料在吸附-微波催化模式下具有良好的抗硫性。
53.实施例4
54.与实施例2的不同之处在于：待处理气体中增加含量为5％的co2。
55.反应管内填装的催化剂为nay-mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料，材料的填装量为2g，过筛目数为40-60目。待处理气体中no浓度为1000ppm，co2含量5％，氧气含量5％，待处理气体在吸附-微波催化反应床中的停留时间为1s，反应压力为常压。吸附阶段不开启微波，温度为室温。当待处理气体在吸附-微波催化反应床中吸附80min后，催化剂上的
mgco2o
4-40％baco3双功能催化吸附材料具备更优良的吸附效果。
66.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。