活性炭辅助低温等离子体脱除燃煤烟气中NO

燃煤烟气中氮氧化物以NO为主,其大量排放对自然环境和人类健康危害极大。针对低温等离子体(Nonthermal plasmas, NTPs)技术脱除NO效率低、能耗高的问题,系统研究不同气体流量、O₂含量和NO初始浓度等因素对低温等离子体过程中NO去除效果的影响。结果表明,在N₂/NO混合气体条件下,NO脱除率为90%、气体流量为5 L/min对应的单位能耗NO处理量最高,为4.17 g/kWh。O₂的存在对于NO转化具有一定抑制作用,且在高O₂含量下,升高电源的输出功率反而不利于NO脱除。研究发现,O₂体积分数6%条件下,NO脱除率低于46%,对应单位能耗NO处理量仅为2.29 g/kWh。为实现有氧条件下NO的低能耗高效脱除,在低温等离子体反应段前添加活性炭吸附氧化工艺。首先利用活性炭对高浓度NO进行吸附氧化预处理,降低进入低温等离子体反应器中的NO浓度;随后,采用低温等离子体技术对剩余NO进行深度氧化处理,实现NO的低能耗高效脱除。结果表明,采用该耦合工艺,活性炭吸附氧化N...     

微波诱导活性炭激发等离子体射流脱硝实验

微波等离子体直接分解NO有极高的效率,但在有氧条件下分解较难。为解决这一问题,本文提出了一种利用微波诱导活性炭激发等离子体射流在有氧条件下脱硝的新技术。利用微波材料学工作站,通过调整激发等离子体参数（活性炭直径、活性炭质量、微波功率）得到了最佳工艺条件,深入分析了等离子体射流形成过程,并将其用于脱硝实验,研究了不同形态等离子体、NO初始浓度和O₂浓度因素对脱硝的影响。结果表明,以1L/min氮气作载气时,在活性炭直径2mm、质量15g、微波功率2kW条件下,可快速产生等离子体射流且持续时间长久。等离子体用于脱硝实验,射流状等离子体脱硝效率高于闪电状等离子体。NO依次在活性炭床层区和等离子体射流区去除。当O₂体积分数小于4%时,O₂浓度的增加对NO的脱除有促进作用;大于4%时,O₂浓度的增加会产生过量的氧自由基（·O）和大量的CO₂,对NO的脱除产生抑制作用。     

低温等离子体用于柴油机尾气脱硝的实验

柴油机作为卡车、重型机械以及船舶的主动力装置仍被广泛采用,其尾气中氮氧化物的脱除技术也是目前的研究热点。本文搭建了模拟柴油机尾气的配气系统,采用介质阻挡放电产生低温等离子体（non-thermal plasma,NTP）的方法对模拟柴油机尾气进行了脱硝的实验研究。实验结果表明：针对本系统,电源效率和能量密度随着输入电压的增大而升高,当输入电压高于60V时,电源效率在90%以上;在O₂/N₂条件下,随着O₂浓度以及能量密度的增加,NO生成量逐渐增加,NO₂生成量先增加后降低最终趋于稳定;在NO/N₂条件下,低温等离子体对NO的脱除率接近100%;在NO/O₂/N₂条件下,随着NO浓度的增加,临界O₂浓度升高,O₂体积分数为1%时脱硝效率在90%以上,O₂体积分数高于14%时低温等离子体的脱硝率为负值,且随着能量密度的增加,生成的NO _x 浓度也更高,O₂浓度对低温等离子体的脱硝性能起决定性作用;在低能量密度时,加入NH₃会提高脱硝性能,高能量密度时NH₃会略微降低NTP的脱硝性能,当加入H₂O模拟真实柴油机尾气成分且喷氨时,获得的脱硝率最高为40.6%。     

介质阻挡放电脱硫脱硝过程特性

氮氧化物和硫氧化物在介质阻挡放电(DBD)反应器中的脱除率与很多因素有关,如氧气含量、相对湿度和烟气中SO_2的初始浓度等。本文通过改变SO_2初始浓度、氧气含量和相对湿度来研究脱除氮氧化物和硫氧化物过程中的反应机理。结果发现,在N_2/SO_2/NO体系中SO_2初始浓度在较大范围内变化对NO和SO_2的脱除率影响很小;而N_2/NO/SO_2/H_2O体系中相对湿度的增加对SO_2的脱除的影响较NO的影响大,增加烟气中相对湿度能明显减少SO_2在烟气中的浓度;N_2/NO/SO_2/O_2体系中氧气的增加对SO_2的脱除效率影响不明显,但能促进NO氧化成NO_2或者其他的氮氧化物,同时,在一定的条件下,也能加速NO的生成。探讨NO和SO_2的反应机理,发现SO_2的反应主要与OH和水合电子有关,而NO的反应与O、N等活性基相关。     

己二酸生产中亚硝气吸收影响因素和效果分析

传统的己二酸生产工艺产生大量的亚硝气（氮氧化物,包括NO、N2O、NO2、N2、H2O、CO2、HNO3）,亚硝气是目前气体中危害最大、最难处理的化工尾气之一,其中N2O的温室效应是二氧化碳的270倍。山东华鲁恒升化工股份有限公司己二酸生产过程中产生大量的亚硝气（氮氧化物）,     

氩气对NTP转化NO/N_2/O_2气氛中NO的影响及发射光谱分析

为研究氩气(Ar)添加剂对低温等离子体(NTP)转化NO过程的影响,建立了NTP转化NO/N2/O2/Ar气氛中NO的试验平台,考察了激励电压峰-峰值(Vp-p)和Ar浓度对NO转化率、NO2、O3浓度及发射光谱的影响,并结合发射光谱诊断法对NTP转化NO的机理进行了分析。研究结果表明,Vp-p较小时,由于潘宁效应,在NO/N2/O2气氛中加入Ar会增加分子的活化几率;另外添加Ar会引起NTP电子密度的增加,从而促进N、O原子的生成,NO转化率随Ar浓度升高而升高;Vp-p较高时,混合气加入Ar后会抑制O3的生成,O3浓度随Ar浓度升高而降低;NO2浓度的变化趋势与O3浓度变化相似。     

基于Mn-CeOx/ACFN的低温SCR脱硝

活性碳纤维(ACF)先经硝酸处理形成ACFN,采用等体积浸渍法制备了Mn-CeOx/ACFN复合催化剂,测试了其在以氨气为还原剂的低温SCR过程中的催化活性,同时研究了金属氧化物负载量、煅烧温度、NH3初始浓度、NO初始浓度、O2含量等因素对NO脱除效率的影响.研究发现,经400℃煅烧、锰摩尔分数为40%的Mn-CeOx/ACFN复合催化剂在80～150 ℃低温范围具有很高的催化活性,并且在NH3/NO为1.08、NO初始体积分数650×10-6、O2体积分数在3.6%时具有较高的NO脱除效率.     

不同富氧气氛下焦炭氮转化及原位还原的数值模拟

在焦炭燃烧过程中,焦炭颗粒会对产生的氮氧化物起到一定的异相催化还原作用,但其机理仍不明确。基于焦炭颗粒内部有不同碳基和发达的孔隙结构,根据焦炭颗粒在富氧气氛下燃烧的特性,建立了焦炭氮转化的分子动力学模型和多种气体传质模型。使用FORTRAN语言编程模拟了不同富氧气氛下粒径为100μm的单颗粒焦炭的燃尽过程。结果表明:燃烧初期颗粒内部NO出现短暂的积聚现象,颗粒内部的还原能力较弱,随着反应的进行及温度的升高,还原能力增强,由于缺氧而产生了CO气体,有利于NOx的还原。对比了环境温度为1 200℃时,O2和CO2的体积分数比分别为20∶80,25∶75,30∶70的不同气氛下焦炭颗粒内部NO,CO和N2等气体的体积分数,表明O2和CO2的体积分数比为25∶75的气氛是最佳气氛,既保证了焦炭颗粒的高效燃烧,又有利于增强焦炭颗粒的还原能力。     

不同禁带宽度催化剂协同低温等离子体氧化NOx

由于催化剂协同低温等离子体法脱除氮氧化物效果显著，通过研究制备了WO₃、ZnO、NiO、CdS和Cu₂O共5种禁带宽度不同的催化剂，通过SEM、XRD、Raman等表征方式，对比了与低温等离子体联合催化氧化NO与NO_x的性能。实验得出：P型半导体对NO_x去除效果较差，N型半导体对NO_x的去除具有明显效果；氧化效率由大到小依次为CdS、WO₃、ZnO，这与其禁带宽度值正好相反；CdS对NO、NO_x的氧化效率分别为98.4%、84.4%，并且CdS循环再利用的催化性能效果依旧。阐明了等离子体和催化剂对反应过程的具体影响和二者之间的耦合作用。经过放电催化后的样品，借助离子色谱测定其表面的NO₃^-与NO₂^-，有利于深入了解此类协同机制。     

射频放电等离子体反应合成氨

选择N2和H2为原料,在低气压(≤0.1 MPa)、13.56 MHz的射频放电条件下研究了反应器结构形式、激发电压、放电面积、N2/H2配比和气体总流量对射频等离子体氨合成反应的影响.在最佳反应条件下,反应后氨的体积分数可达1.2%.     

低温等离子体协同催化脱除NO_x技术研究进展

利用低温等离子体协同催化脱除氮氧化物(NOx)是目前比较有吸引力和发展前景的技术。本文介绍了低温等离子体协同催化脱除NOx技术的反应机理及研究现状。分别讨论了等离子体的外加电压、等离子体内部结构、温度、还原剂和氧化剂、气体组分以及系统优化等因素对NOx脱除效率的影响,并对该技术进行了展望。     

O2浓度对污泥燃烧还原性气体产生及还原NO的双重影响

在模拟水泥预分解炉装置上研究污泥燃烧过程中还原性气体的产生及其对NO的还原,并系统研究了O₂浓度（体积分数为0～5%）对还原性气体产生及NO还原的双重影响。TG-FTIR特征分析表明,污泥燃烧产生的还原性气体主要为HCN、NH₃、CO和CH₄。进一步实验研究发现O₂浓度对HCN和NH₃的产生有明显影响,HCN和NH₃在O₂体积分数为3%时产生速率最大。同时,O₂浓度对污泥燃烧还原NO有较大影响。在污泥燃烧温度为900℃,烟气中CO₂体积分数为25%、NO浓度为600mg/m³、SO₂浓度为200mg/m³、O₂体积分数为3%时,NO还原率可达到最大（55.8%）。通过还原性物质（NH₃、CO、CH₄和污泥焦）对NO的还原实验研究进一步发现,NH₃和CO是污泥燃烧过程中NO还原的关键物质,且NH₃对NO的还原随着O₂浓度的增加而增加,而CO对NO的还原受O₂浓度的限制。综合分析表明,O₂浓度对污泥燃烧NO还原的影响主要是由NH₃的产生速率差异、NH₃和CO对NO的还原起主导作用且受O₂浓度影响较大等多种因素综合导致。采用污泥作为还原剂进行NO还原是一种高效的方法,在水泥生产中可通过控制O₂浓度获得较高的NO还原率。     

非热等离子体协同锰铁双金属催化剂直接催化还原NO

传统氨选择性催化还原（NH₃-SCR）法在大气污染物NO的脱除中得到广泛应用,但仍存在催化剂有毒、操作温度高及氨逃逸等缺点,不能满足日益增多的低温应用场景和更高的环保要求。本文采用浸渍法制备了SBA-15分子筛负载的锰铁双金属催化剂,研究了非热等离子体协同催化剂低温下直接催化还原NO的性能。活性测试结果表明,室温下等离子体输出电压为12kV时,等离子体协同催化的NO转化率达到97.8%。表征结果显示等离子体协同反应前后催化剂的孔道结构和物理形貌未见明显变化。在线质谱分析结果表明,等离子体协同催化作用下,NO被直接分解为N₂和O₂。由机理分析可知,不同价态Mn物种间的电子传递削弱了催化剂表面吸附态NO分子中N—O键,使得等离子体分解NO的能耗下降。     

亚硝酸乙酯再生新工艺

用滴流床反应器代替原有的鼓泡塔式反应器,进行亚硝酸乙酯(简称亚酯)再生试验研究,采用惰性瓷环和分子筛为填充介质,考察了工艺条件,如原料气进气方式、反应温度和NO/O2体积比对O2转化率的影响。试验发现填充介质采用碗状瓷环为最佳,适宜的工艺条件:反应温度范围在40~60℃之间,NO/O2的摩尔比为6∶1,惰性气体N2的体积分数为50%。     

Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系络合吸收NO特性研究

研究反应条件对Fe(Ⅱ)/亚硫酸盐体系络合NO的影响规律.利用实验室分析模拟燃煤电厂烟气中NO的质量浓度.结果表明:Na2SO3浓度主要作用于Fe(NO)SO4的还原和NO的吸收.温度对该体系的影响存在两个方面,一方面升高温度可以提高NO的脱除效果,另一方面加快了反应的进行,使得快速达到反应平衡.O2体积分数对NO的脱除效果起着重要作用,直接影响该体系的降解趋势.一种是无氧条件下可以使该体系长时间处于有效的络合NO效果,另一种是2.5％的O2体积分数可以促进该体系反应初期NO的络合,进而使得NO的脱除效率最大,3 min NO的脱除效率达到90.65％,但反应末期NO的脱除效果减弱.     

乙醇胺对介质阻挡耦合电晕放电同时脱除NO、SO2的影响

采用自行设计的介质阻挡耦合电晕放电等离子体反应装置进行了模拟烟气同时脱硫脱硝的研究,分别考察乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂,MEA）在不同模拟烟气体系中对NO、SO₂脱除的影响,深入探讨了MEA在放电过程中与NO的作用机理。结果表明：在N₂/O₂/SO₂/NO体系中,0.56% MEA的加入可以显著消除O₂对NO脱除的抑制作用;在N₂/CO₂/SO₂/NO体系中,MEA会吸收进入体系中的部分CO₂,以减弱CO₂对NO脱除的抑制;在N₂/O₂/CO₂/H₂O/NO/SO₂体系中,0.56% MEA的加入既可以有效减弱H₂O的影响,也可以使NO的脱除率达到71.28%,继续将MEA的体积分数增大至1.20%时,可将该体系下NO脱除率提高到81.25%;同时,MEA可以在短时间内高效吸收体系内的SO₂,且几乎不受其他气体成分的影响,SO₂脱除率保持在95%左右。     

介质阻挡放电中气体成分对NOx脱除的影响

利用介质阻挡放电(DBD)产生低温等离子体进行烟气的脱硝实验,研究了在乙烯存在的条件下,温度和其他烟气成分对NO_x脱除率的影响。结果表明:随着温度的升高,NO脱除速率增快;模拟烟气中加入CO₂,在能量密度较低时,CO₂作为电负性分子会降低自由基的生成,导致NO的脱除率降低,随着能量密度的升高,CO₂对NO脱除的影响减小;模拟烟气中加入水后可以产生更多的OH、HO₂等自由基,促进NO的氧化;SO₂的加入会与自由基O反应,使初始反应中O与C₂H₄的反应速率减弱,从而影响了NO的氧化速率,但O₃、HO₂等强氧化自由基会优先与NO反应,因此SO₂的加入不会影响NO最终的脱除率。     

PtCoK/Al2O3催化剂涂层选择性氧化脱除富氢气氛中的CO

富氢气体中选择性氧化脱除CO是去除重整气中少量CO的有效方法。该文考察了K/Pt摩尔比对PtCoK/Al2O3催化剂涂层的影响。研究发现,适量K的添加能显著提高催化剂涂层的CO去除能力,最优K/Pt摩尔比是1～1.5,超过这个配比,CO脱除能力降低。将进口气氛中O2的体积分数从1%提高到1.5%,可提高CO转化率,但是对应的CO2选择性有所下降。富氢气中同时含有H2O和CO2对催化剂涂层活性影响微弱。连续反应100 h后,PtCoK/Al2O3催化剂涂层上CO转化率几乎未降低,催化剂涂层非常稳定,表明该催化剂涂层具有较强的工业化应用前景。     

NO2促进碱液吸收NO的作用机理

在鼓泡床反应器中实验研究了碱液吸收NOx过程中NO2对NO吸收的促进作用,考察了NaOH浓度、NOx体积分数、NO/NO2体积比及反应温度(283~358 K)对NOx吸收效率的影响. 结果表明,在NOx≥600′10-6(j), NO/NO2≤2(j)的条件下,NO2有效促进了碱液对NO的吸收,且吸收NO的效率高于NO2. 反应体系气相与液相产物分析表明,吸收过程产生的暂态中间活性组分存在类催化作用,其反应机理为NO2与气相中H2O反应生成HONO(+M),其部分在液膜分解生成NO(aq)和×OH,生成的NO(aq)进入液相,×OH与气相中的NO反应,促进了NO的吸收.     

微波加热技术在催化NOx脱除中的应用

综述了空气中氮氧化物的类型、危害及脱除方法。空气中氮氧化物主要为NO、N₂O和NO₂,化石燃料和植物体的燃烧以及土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化是其主要来源,NOx是酸雨和雾霾天气形成的主要原因之一,严重影响人类健康。选择性催化还原技术通过氨等还原剂和催化剂的共同作用将NOx还原成N₂和H₂O,选择性非催化还原技术利用氨等还原剂在高温环境下的还原能力实现NOx的脱除。传统NOx脱除技术存在脱除效率不高和易产生二次污染的缺点。微波放电技术利用微波放电产生高能电子使NOx直接分解生成N₂,微波碳热还原技术利用微波辐照活性炭的热效应可以显著提高炭对NOx的脱除能力,对NO脱除率高于96%。以微波为基础的脱硝技术在工业催化脱硝领域中的应用研究表明,结合催化剂、微波作用等手段实现工业高效脱除氮氧化物是一种较为理想的实现方式,应用前景良好。