烟气气相组分及Ca(OH)_2对KMnO_4氧化NO的影响机理

在固定床反应器中考察了KMnO₄氧化烟气中NO的过程,分析了烟气组分H₂O、O₂及SO₂对NO氧化过程的影响规律,得到了Ca（OH）₂对KMnO₄氧化NO的影响机理。实验结果表明,H₂O是KMnO₄氧化NO的必要条件;在含H₂O条件下,O₂可以提高NO氧化率。SO₂与氧化剂反应生成无水钾镁钒类复盐K₂Mn₂（SO₄）₃对NO氧化具有负面作用;Ca（OH）₂的加入提高了氧化剂表面的固体碱度从而促进氧化过程进行;通过添加Ca（OH）₂可以降低SO₂对NO氧化过程的负面影响。根据气体成分和产物分析可知,KMnO₄在钙基吸收剂表面氧化烟气中NO的机理可能是KMnO₄以离子态将吸附在氧化剂表面的NO和SO₂氧化为NO₂和SO₃,生成的NO₂、SO₃再传递到氧化位临近的碱性位被吸收。     

烟气气相组分及Ca（OH）2对KMnO4氧化NO的影响机理

在固定床反应器中考察了KMnO₄氧化烟气中NO的过程,分析了烟气组分H₂O、O₂及SO₂对NO氧化过程的影响规律,得到了Ca（OH）₂对KMnO₄氧化NO的影响机理。实验结果表明,H₂O是KMnO₄氧化NO的必要条件;在含H₂O条件下,O₂可以提高NO氧化率。SO₂与氧化剂反应生成无水钾镁钒类复盐K₂Mn₂（SO₄）₃对NO氧化具有负面作用;Ca（OH）₂的加入提高了氧化剂表面的固体碱度从而促进氧化过程进行;通过添加Ca（OH）₂可以降低SO₂对NO氧化过程的负面影响。根据气体成分和产物分析可知,KMnO₄在钙基吸收剂表面氧化烟气中NO的机理可能是KMnO₄以离子态将吸附在氧化剂表面的NO和SO₂氧化为NO₂和SO₃,生成的NO₂、SO₃再传递到氧化位临近的碱性位被吸收。     

O2/N2、O2/CO2和O2/CO2/NO气氛下煤粉燃烧NOx排放特性

利用滴管炉研究了O₂/N₂、O₂/CO₂和O₂/CO₂/NO气氛下煤燃烧过程中NO_x的排放特性。实验结果表明,在O₂/N₂和O₂/CO₂气氛下,高温或高O₂浓度均使NO排放量增加。O₂/CO₂气氛下NO排放量比O₂/N₂气氛下NO排放量低大约30%～40%。在O₂/CO₂/NO气氛下,温度不同时,O₂浓度变化对NO排放量的影响规律不同,对循环NO降解的影响规律也不同。高温不利于循环NO降解。随停留时间的延长NO排放量出现两个峰值。     

Co-ZSM-5催化剂上烃类选择性催化还原NOx机理研究进展

烃类选择性催化还原氮氧化物可能是富氧条件下脱除汽车尾气中氮氧化物污染的有效途径。以Co-ZSM-5催化剂为例,综述了国内外有关Co-ZSM-5催化剂及其在富氧条件下烃类选择还原氮氧化物的机理研究,并将烃类选择还原氮氧化物的过程概括为以下三个步骤：(1) (NO)ad + (O₂)ad (NOy)ad ( y ≥2 );(2) (NOy)ad + (CxHy)ad …… (NCaObHc )ad;(3) (NCaObHc )ad + NO + O₂ …… N₂ + CO₂ + CO + H₂O。     

1.5 MW循环流化床锅炉内煤与垃圾混烧的烟气特性

通过对1.5 MW循环流化床锅炉内煤与垃圾混烧产生的烟气中的CO、HCl、SO₂、NO_x、H₂O、二噁英等成分进行在线监测,发现原煤燃烧排放的CO浓度要高于添加垃圾后排放的CO浓度,随垃圾加入比例的增大,不完全燃烧份额增加,相应的CO排放值逐渐提高。由于原煤含硫量远高于垃圾含硫量,因此随着垃圾加入比例的增大,烟气中的SO₂浓度有所降低。烟气中HCl浓度随着垃圾加入比例的增大几乎呈直线增加。而烟气中NO_x浓度则呈现出含量下降的趋势,这证明循环流化床锅炉可以抑制NO_x总量的生成,但N₂O的排放浓度会有所增加。此外,随着垃圾加入比例的增大,烟气中的H₂O和二噁英含量也有所增加,成为该工艺实际应用过程中需要考虑的问题。     

常规流场质子交换膜燃料电池阴极二维两相流模型

对采用常规条形流场的H₂-Air PEMFC阴极建立了二维两相流模型,控制方程耦合了电传导方程、O₂和气态H₂O的对流-扩散方程、多孔介质连续性方程以及液态H₂O输运方程.利用模型计算了阴极扩散层中O₂浓度、气态H₂O浓度、电流密度以及液态水饱和度的分布,分析了扩散层中H₂O的传递方式及各组分浓度分布的特点.     

采用常规条形流场的质子交换膜燃料电池阴极数值模拟(Ⅰ)模型建立

对采用常规条形流场的H₂-Air PEMFCs阴极建立了二维数学模型,模型的控制方程耦合了连续性方程、Darcy方程、电传导方程以及O₂和H₂O的对流-扩散方程,对氧的电化学还原反应过程采用Butler-Volmer方程描述.利用模型计算了阴极扩散层中电流密度、O₂和H₂O浓度、催化层界面上局部电流密度的分布,分析了采用常规条形流场时气体在阴极扩散层中的传递机制及各组分浓度分布的特点.     

原位漫反射红外光谱研究NO和NH3在CuO/γ-Al2O3催化剂上的吸附行为

利用原位漫反射红外光谱法在线研究NH₃和NO在CuO/γ-Al₂O₃催化剂表面吸附和氧化的反应过程。NH₃不仅能被吸附在L酸位,也能被吸附在B酸位。NH3氧化脱氢形成NH₂物种是反应的中间步骤。NO和NO₂以多种形态吸附在催化剂表面。O₂存在条件下有利于吸附的NO物种被氧化成高价的NO₂。暂态实验中,吸附NH₃饱和的催化剂载体通入NO和O₂后,共价吸附的NH₃首先消失,而NH⁺₄没有参加反应。吸附NO饱和的催化剂载体通入NH₃和O₂后,吸附态NO特征峰基本没有变化。选择性催化还原反应发生在吸附态NH₃和气态NO之间,吸附态的NO及其氧化生成的亚硝基和硝基物种不参与SCR反应。     

原位漫反射红外光谱研究NO和NH3在CuO/γ-Al2O3催化剂上的吸附行为

利用原位漫反射红外光谱法在线研究NH₃和NO在CuO/γ-Al₂O₃催化剂表面吸附和氧化的反应过程。NH₃不仅能被吸附在L酸位,也能被吸附在B酸位。NH3氧化脱氢形成NH₂物种是反应的中间步骤。NO和NO₂以多种形态吸附在催化剂表面。O₂存在条件下有利于吸附的NO物种被氧化成高价的NO₂。暂态实验中,吸附NH₃饱和的催化剂载体通入NO和O₂后,共价吸附的NH₃首先消失,而NH⁺₄没有参加反应。吸附NO饱和的催化剂载体通入NH₃和O₂后,吸附态NO特征峰基本没有变化。选择性催化还原反应发生在吸附态NH₃和气态NO之间,吸附态的NO及其氧化生成的亚硝基和硝基物种不参与SCR反应。     

气体与煤表面吸附作用的量子化学研究

选用褐煤、次烟煤、高挥发分烟煤、低挥发分烟煤和无烟煤5种煤表面结构模型,采用量子化学半经验方法INDO,从分子水平描述了CO、O₂、H₂O(g)、CO₂、CH₄和H₂等6种气体在煤表面的吸附作用,计算了气体在煤表面的吸附能、吸附距离、吸附作用键级和净电荷变化等微观参数,用Morse函数拟合了气体与煤表面的结合能曲线,得到了气体吸附作用强弱次序为：CO和O₂最强,H₂O和CO₂次之,CH₄和H₂最弱。     

NO在Pt/γ-Al2O3上催化氧化反应机理和动力学

用连续流动管式反应器考察了在空时为0.090～0.720 s、NO进口浓度为0.03%～0.2%(体积分数)、O₂浓度为2%～10%(体积分数)和温度为473～573 K条件下,NO在Pt/γ-Al₂O₃上的催化氧化反应。结果表明：在空速为5000 h^-1、NO进口浓度为0.05%和O₂浓度为5%条件下,当反应温度从473 K依次升高到523 K和573 K时,NO催化氧化反应的定态转化率从22.4%提高到45.5%和74.3%。NO定态转化率随空时或O₂浓度的增加而增加,但基本与NO的进口浓度无关。基于实验结果和反应动力学理论,提出了含有6对12个正、逆向基元反应的机理,进而确立了以气相NO与解离吸附在催化剂表面的O之间的反应为控制步骤的NO催化氧化总反应速率模型,以其拟合动力学实验数据,确定了动力学参数,得到反应的活化能为80.01 kJ·mol^-1。     

电晕-吸收法治理NOx废气技术

采用电晕结合现场化学吸收的方法对NO的去除效果进行了实验研究.电晕反应器为线筒式结构,作为吸收剂的Ca(OH)₂均匀地覆盖在筒壁的内表面.实验表明此法能有效地除去气流中的氮氧化物,NO的去除率大大高于反应器内没有固体吸收剂的情况,同时反应器出口NO₂的浓度小于12 mg•m^-3.可以认为反应器内的Ca(OH)₂吸收剂与NO的氧化产物NO₂或NO₃的吸收反应促进了NO的分解反应.研究还发现在气流中有氧气和水分存在时有利于NO的氧化反应和气固吸收反应,从而提高了NO的去除率.     

Conversions of fuel-N,volatile-N,and char-N to NO and N2O during combustion of a single coal particle in O2/N2 and O2/H2O at low temperature

Oxy-steam combustion is a promising next-generation combustion technology. Conversions of fuel-N, volatile-N, and char-N to NO and N₂O during combustion of a single coal particle in O₂/N₂ and O₂/H₂O were studied in a tube reactor at low temperature. In O₂/N₂, NO reaches the maximum value in the devolatilization stage and N₂O reaches the maximum value in the char combustion stage. In O₂/H₂O, both NO and N₂O reach the maximum values in the char combustion stage. The total conversion ratios of fuel-N to NO and N₂O in O₂/N₂ are obviously higher than those in O₂/H₂O, due to the reduction of H₂O on NO and N₂O. Temperature changes the trade-off between NO and N₂O. In O₂/N₂ and O₂/H₂O, the conversion ratios of fuel-N, volatile-N, and char-N to NO increase with increasing temperature, and those to N₂O show the opposite trends. The conversion ratios of fuel-N, volatile-N, and char-N to NO reach the maximum values at < O₂ > = 30 vol% in O₂/N₂. In O₂/H₂O, the conversion ratios of fuel-N and char-N to NO reach the maximum values at < O₂ > = 30 vol%, and the conversion ratio of volatile-N to NO shows a slightly increasing trend with increasing oxygen concentration. The conversion ratios of fuel-N, volatile-N, and char-N to N₂O decrease with increasing oxygen concentration in both atmospheres. A higher coal rank has higher conversion ratios of fuel-N to NO and N₂O. Anthracite coal exhibits the highest conversion ratios of fuel-N, volatile-N, and char-N to NO and N₂O in both atmospheres. This work is to develop efficient ways to understand and control NO and N₂O emissions for a clean and sustainable atmosphere.     

O2/CO2气氛下煤燃烧SO2/NO析出特性

在水平管式炉上研究了O₂浓度、CO₂浓度、温度及石灰石添加等各参数对O₂/CO₂气氛下徐州烟煤和龙岩无烟煤燃烧过程中SO₂/NO排放特性的影响。结果发现,O₂/CO₂气氛下,烟煤和无烟煤燃烧SO₂/NO的析出规律与空气气氛下不同,同等O₂浓度下析出量比空气气氛下小。O₂/CO₂气氛下,随着O₂浓度的提高,烟煤和无烟煤SO₂/NO排放量均增大;随着CO₂浓度的升高, SO₂/NO排放量均减小。O₂/CO₂气氛下,石灰石添加对SO₂排放的抑制作用低于空气气氛下;石灰石添加对NO的排放有一定减排作用。对煤灰的元素分析显示O₂/CO₂燃烧对SO₂的抑制主要是由于煤灰的自固硫能力增强,而对NO的减排作用则是促进燃料N向其他含N气体的转换。     

甘氨酸合钴溶液脱除NO

结合乙二胺合钴具高效脱NO的特性,选取与乙二胺合钴配位结构相似的氨羧化合物——甘氨酸,替代乙二胺作钴配合物配体进行脱NO研究,以期解决乙二胺易挥发、难运输等问题.实验表明：甘氨酸合钴的初始浓度对NO脱除影响显著,随浓度的增大NO脱除率提高;吸收剂的pH值和吸收反应温度也对NO脱除率影响显著,最佳pH值为中性至弱碱性,最佳反应温度50℃左右;同时脱硫脱氮时,尿素的加入因其可促进SO^2-₃的氧化,从而提高甘氨酸合钴同时脱硫脱氮能力.     

电晕放电自由基簇射过程中臭氧和NOx的生成

电晕放电自由基簇射过程中产生的臭氧和NO_x对NO氧化以及能耗有着重要的影响.从喷嘴电极入手,深入研究了喷嘴电极结构、数量以及放置方向对放电过程中臭氧以及NO_x生成的影响.结果发现：喷嘴半径和个数的增加能够扩大电晕区域,同时提高放电强度.随着喷嘴半径以及喷嘴个数的增加,臭氧的产生显著提高.但是由于电晕之间的屏蔽作用,过大的喷嘴半径以及过多的喷嘴个数,都会减少放电电流,从而减少臭氧的产生.本实验中最好采用φ3(14)喷嘴电极.喷嘴电极个数的增加只是提高了臭氧的最大产生值,但并没有提高臭氧生成的能量利用率.喷嘴电极竖放时能产生更多的臭氧.不同喷嘴电极结构下产生的NO_x都较少,浓度在15 μl&#8226;L^-1以下.     

The selective non-catalytic reduction of nitric oxide using ammonia at up to 15% oxygen

Selective non-catalytic reduction of nitric oxide (NO) using ammonia was studied with up to 15% (by volume) oxygen at 102 kPa. The experiments were conducted in an electrically heated laminar-flow, quartz reactor using mixtures of N₂, O₂, NO, and CO to simulate exhaust gas. The base case condition included 330 ppmv of NO, 495 ppmv of NH₃, and 15% O₂. At a reactor temperature of 1050 K, 77% of the NO was removed. For a lower oxygen concentration of 1%, the NO removal was as high as 98% at 1100 K. The degraded performance at high oxygen concentrations is attributed to increases in the oxidation reactions. A major result of this work was the quantification of the amount of N₂O in the treated gases. For the base case conditions, 21 ppmv of N₂O was measured for a reactor temperature of 1075 K. Increasing the ratio of NH₃ to NO (by increasing the NH₃ concentration) increased the maximum NO removal and decreased the temperature at which this level of NO removal was achieved. For the higher NH₃ concentrations, however, the N₂O concentration increased to as high as 54 ppmv. The oxidation products of ammonia (in the absence of NO) for these conditions were found to include first N₂O beginning at 900 K and then NO beginning at 1050 K. Comparisons between these experimental results and predictions from the Miller and Bowman (1989) model indicate that further enhancements of the model may be necessary to incorporate the features of high oxygen conditions.     

用于染料废水CWPO处理的Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3催化剂的制备及活性

采用分层浸渍法研制出负载型Fe₂O₃-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂,并使用BET、XPS和XRF方法对其进行了表征.以偶氮染料模拟废水为目标降解物,考察了该催化剂在催化湿式过氧化氢氧化工艺（CWPO）中的催化活性.结果表明,对于500 mg·L^-1的甲基橙模拟染料废水,在常温（25℃）和常压条件下,当催化剂Fe2O3-CeO2/γ-Al2O3和氧化剂H2O2的投加量分别为30 g·L^-1和330 mg·L^-1时,处理3 h时的脱色率、COD去除率和TOC去除率分别可达88.77%、89.54%和81.44%,表明该催化剂在CWPO工艺中具有较高的催化活性.