低温等离子体协同催化降解挥发性有机物的研究进展

低温等离子体协同催化技术在挥发性有机物（VOCs）治理中因具有反应高效、反应条件温和、设备简易等优点而受到广泛的研究和应用。文章介绍了低温等离子体协同催化降解VOCs的基本原理、技术研究进展,简述了低温等离子体的高反应活性在与催化剂的高反应选择性结合后所产生的协同作用,二者的结合不但提高了VOCs的降解效率、减少有害副产物生成,还弥补了单一使用低温等离子体技术的高能耗、副产物多的缺陷。此外,分析了低温等离子体与催化剂的联合方式及特点、低温等离子体与催化剂之间的相互作用和影响以及低温等离子体联合不同类型催化剂的协同原理。指出了研究中对完整机理分析的欠缺以及应用过程中对中间过程监测分析的困难,这也是低温等离子体协同催化降解挥发性有机物研究中的重要内容。     

(NH4)2S吸收净化冶炼烟气中SO2回收硫资源的方法

采用(NH₄)₂S溶液吸收净化高浓度SO₂烟气,得到(NH₄)₂S₂O₃和NH₄HSO₃的混合溶液并转移至高压反应釜中,控制反应条件,两种物质发生自氧化还原反应,生成硫磺和(NH₄)₂SO₄.实验考察了吸收SO₂过程和自氧化还原过程的影响条件,结果表明:在pH=3～7,SO₂气体流速300 ml·min^-1,(NH₄)₂S浓度为0.2～1.2 mol·L^-1,常温条件下,烟气中二氧化硫的吸收率达到99.8%以上,且无H₂S生成;在pH=2.5～3.0,温度为130℃条件下,反应进行1 h,硫磺收率达到95%以上,溶液经过蒸发结晶得到(NH₄)₂SO₄.用X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)对硫磺和硫酸铵进行表征分析,结果表明:硫磺的纯度为99.14%,硫酸铵中氮元素含量为23.6%.     

采用硫化铵去除冶炼烟气中的重金属

以管式气氛炉作发生器,通过加热重金属氧化物,模拟冶炼厂重金属烟气。采用硫化铵沉淀化处理含铅、镉、汞的冶炼烟气,考察了硫化铵溶液的浓度、pH及SO2等条件对铝、镉、汞去除效果的影响。结果表明:硫化铵法吸收净化含铅、镉、汞烟气的最佳浓度分别为0.2、0.2和0.8 mol/L,最佳反应pH均为10。在最佳反应条件下,铅、镉、汞的净化效率可分别达到95.5%、93.2%、99.9%,烟气出口铅、镉、汞浓度均达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297—1996)。此外,SO2对硫化铵吸收净化重金属有抑制作用。     

锌冶炼重金属物质流向及烟气净化效果

锌矿焙烧和烟气净化中重金属的物质流向及治理的研究和评价,是冶炼烟气重金属污染控制的重要基础数据和依据。通过XRF、ICP-OES、ICP-MS、双光数显测汞仪检测分析锌矿焙烧物料及烟气中的重金属含量。结果表明锌精矿焙烧后,58%以上的Pb、75%以上的Cd随焙砂、收尘进入固态物中,52%以上的As、100%的Hg进入烟气。烟气经过酸洗和电除雾后,Pb、Hg、Cd、As的去除率分别为78.6%、35%、90.9%和83.2%,波立登除汞塔深度脱Hg后,Hg的去除率达到90.1%。根据重金属的物质流向和净化效果特征得出,对于冶炼烟气中Pb、Cd等重金属的去除需要加强除尘,波立登脱汞技术对Hg的去除效率高,但要达标排放还需要技术改进。     

高炉煤气特征组分分析及其对脱硫过程的影响研究进展

高炉煤气（BFG）作为炼铁过程中副产的可燃气体,具有明显的资源回收价值,但其同时存在热值低、成分复杂等问题。目前大多数研究集中在对羰基硫（COS）、硫化氢（H₂S）等有害成分的脱除,而鲜有对高炉煤气特征组分的研究或报道。研究者对高炉煤气特征组分的来源、生成路径等不明朗,导致在研究过程中忽略了煤气复杂组分的相互影响,很多技术在工业应用时问题频发。本文阐述并分析了高炉煤气特征组分的来源及生成路径,进而讨论了高炉煤气特征组分对脱硫过程的影响。高炉原料、燃料和空气在高温条件下经过复杂的化学反应,生成粉尘、N₂、O₂、CO、CO₂、H₂、CH₄、H₂O、HCl、HCN、硫化物等共同组成高炉荒煤气,荒煤气中的O₂、CO_x、H₂、H₂O、HCl、硫化物等化学成分对COS转化或H₂S脱除过程产生影响,导致催化剂中毒或转化率下降。本文通过分析探讨特征组分在高炉煤气产生和脱硫净化过程中的相互作用及影响规律,为超低排放背景下高炉煤气的净化和资源化提供方向和参考。     

电晕放电脱除硫化氢的研究

利用直流电晕放电法脱除H_2S气体,并对电极形状、电极间距、温度和气氛进行了考察,结合不同输入能量比(specific input energy,SIE)条件下H_2S的转化率、总能量产率等进行综合分析。结果表明,电晕区较为均匀的圆钢型电极和较小的电极间距有利于H_2S气体转化反应的进行;电压相同时,温度越高H_2S的转化率越高,但是SIE相同时,温度越高H_2S的转化率反而越低,所以电晕放电脱除H_2S气体时温度的选择应根据实际需求而定;即使较高浓度的CO的存在,也不影响H_2S的转化,输入能量较高时微量的CO转化为CO_2。     

除硅铜冶炼水淬渣的硫酸化浸出实验

通过XRF和XRD分析除硅铜冶炼水淬渣的元素和物相特性,结合动力学分析,开展除硅铜渣硫酸化浸出的实验研究,考察了硫酸浓度、浸出时间、液固比、温度、粒径大小对铜和锌浸出率的影响。结果表明:在机械搅拌下,硫酸的浓度为2.5mol/L,浸出时间为120min,液固比(m/m)为4∶1,温度为70℃,粒径大小为200目时铜和锌的浸出率最高,此时铜和锌的浸出率分别为76.2%和98.3%。     

锌冶炼重金属物质流向及烟气净化效果

锌矿焙烧和烟气净化中重金属的物质流向及治理的研究和评价,是冶炼烟气重金属污染控制的重要基础数据和依据。通过XRF、ICP-OES、ICP-MS、双光数显测汞仪检测分析锌矿焙烧物料及烟气中的重金属含量。结果表明锌精矿焙烧后,58%以上的Pb、75%以上的Cd随焙砂、收尘进入固态物中,52%以上的As、100%的Hg进入烟气。烟气经过酸洗和电除雾后,Pb、Hg、Cd、As的去除率分别为78.6%、35%、90.9%和83.2%,波立登除汞塔深度脱Hg后,Hg的去除率达到90.1%。根据重金属的物质流向和净化效果特征得出,对于冶炼烟气中Pb、Cd等重金属的去除需要加强除尘,波立登脱汞技术对Hg的去除效率高,但要达标排放还需要技术改进。     

电晕放电与介质阻挡放电净化氰化氢的机理

利用电晕放电以及介质阻挡放电两种低温等离子体产生方式净化氰化氢(HCN),同时对二者的反应机理进行探讨。结果表明,在电晕放电中当输入能量比(SIE)达到8.3 kJ/L,HCN净化效率为76%,在介质阻挡放电中当SIE为11.9 kJ/L时,HCN净化效率为94%;通过Gaussian软件利用密度泛函理论(DFT)引入外电场,计算分析了两种不同放电方式在HCN净化过程中的差异,在引入外电场之后HCN分子的分子结构以及体系能量均发生了变化,在不同的放电方式中,HCN转化的中间产物—OCN在电晕放电中主要转化为CO₂与N₂,而在介质阻挡放电中HCN更容易与体系中—OH结合生成H₂O与—CN,—CN会在介质阻挡放电中的高电子、粒子密度的作用下聚合为C₃N₄。     

放电条件对电晕放电等离子体脱除羰基硫的影响研究

采用了负电晕放电方法转化脱除羰基硫(COS),对不同电极形状、电极间距、温度、输入能量比(specific inputenergy,SIE)、转化效率、总能量产率进行考察。实验结果表明,圆钢型电极比锯齿型和狼牙棒型电极对COS的转化效果更好,从能量利用的角度考虑,圆钢型电极也比锯齿型和狼牙棒型更适合转化COS;极间距越小,COS的转化效率越高,总能量产率也越高;温度升高时,较低电压下就获得一定的转化效率,并且负载电压升高,COS的转化效率升高;相同SIE时,COS的转化效率随着温度的升高而降低。