【摘要】：二氧化硫(SO_2)和氮氧化物(NO_x)是我國主要的大氣污染物,主要來源于燃煤排放。合理控制SO_2、NO_x的排放對我國經濟、政治、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著至關重要的作用。目前,石灰石-石膏脫硫法和選擇性催化還原脫硝法(SCR)是主要的脫硫脫硝技術,但仍存在占地面積大、投資大、運行條件苛刻、運行費用高、系統(tǒng)穩(wěn)定性不高和二次污染物超標排放等問題,難以滿足日益增長的環(huán)境要求。因此,尋求更簡單、經濟、環(huán)境友好的脫硫脫硝技術是大氣污染控制領域的研究熱點。濕式氧化法具有SO_2、NO_2脫除效率高的特點;非平衡等離子體法(NTP)則具有工藝流程簡單、可同時脫除多種污染物等特點。因此濕式氧化法和NTP干法是目前的研究熱點之一。本文提出了254 nm-UVC(短波紫外線)/過硫酸鈉(Na_2S_2O_8)濕法、介質阻擋耦合負極脈沖電暈放電(DBD-NPC)干法以及Na_2S_2O_8聯合DBD-NPC干濕結合法這三種脫硫脫硝技術,在模擬煙氣中系統(tǒng)地研究了各種相關因素對SO_2和NO脫除的影響機制,并利用煙氣分析儀、離子色譜和質譜儀對反應路徑、機理和產物進行了分析。研究結果表明Na_2S_2O_8聯合DBD-NPC干濕結合法可實現SO_2和NO同時高效脫除,最后利用離子交換樹脂將副產物轉化為具有經濟價值的物質。主要研究結果如下:(1)搭建了254 nm-UVC紫外光催化Na_2S_2O_8濕法脫硫脫硝系統(tǒng),在常壓下進行單獨脫硝和同時脫硫脫硝實驗。結果表明254 nm-UVC可以有效活化Na_2S_2O_8參與反應;紫外光輻照強度、Na_2S_2O_8濃度、溶液溫度、O_2濃度、反應溶液高度都對NO脫除具有促進作用,紫外光輻照會減弱進氣流量和NO初始濃度增加對NO脫除的負面作用;紫外同時脫硫脫硝時,SO_2脫除率可達95%以上,NO脫除率可達71%,SO_2對NO脫除具有促進作用;離子色譜分析表明,NO、SO_2分別轉化為NO_3~-、SO_4~(2-),光催化反應后的SO_4~(2-)和NO_3~-濃度比沒有光催化時高很多,離子濃度的計算值與檢測值基本一致,脫除率數據可靠。(2)搭建了DBD-NPC干法脫硫脫硝系統(tǒng),在常溫常壓下從放電反應系統(tǒng)、電極條件、反應條件、添加劑及能量密度這五個方面對脫硫脫硝工藝進行了考察,同時對反應路徑、反應產物、反應機理進行了研究。結果表明,增大應用電流會促進NO的脫除,同時減少NO_2和N_2O的生成;增大NO濃度不僅會降低NO脫除率,還會降低NO_2生成率;O_2、CO_2、H_2O對NO脫除有抑制作用,抑制程度呈遞減順序;添加甲醇、乙醇可使NO脫除率得到顯著提高,且不產生二次污染物CO和NO_2。NO_X(NO,NO_2)主要被還原為N_2。與脫除NO不同的是,O_2和H_2O對SO_2脫除起促進作用。SO_2和NO共存的系統(tǒng)中,兩者的脫除存在競爭。(3)提出了甲醇輔助DBD-NPC與Na_2S_2O_8濕法相結合的方法,兼顧了兩種方法的優(yōu)點,使NO和SO_2都可得到高效脫除,同時對此方法的工業(yè)應用性進行探討;最后,引入可循環(huán)使用的陰、陽離子交換樹脂將副產物硫酸鈉轉化為具有經濟價值的碳酸氫鈉和硫酸銨,提高了整個工藝的綠色經濟性。本研究可為高效煙氣脫硫脫硝技術的工業(yè)應用提供實驗基礎和理論依據。
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第一章 緒論第一章 緒論1.1 引言能源是人類活動和國民經濟的重要物質基礎，，能源的開采和使用中不可或缺的推動力之一。能源的開發(fā)和高效利用技術水平也是人類的重要標志。能源產業(yè)發(fā)展和環(huán)境之間的關系，是全人類共同關心2017年世界能源消費結構煤炭消費2017年我國能源消煤

第一章 緒論NOX能夠造成光化學煙霧以及臭氧空洞等嚴重的環(huán)境問題，其X+ 陽光 → 光化學煙霧 + O3 NO2+ O2化物和二氧化硫的污染現狀，我國 NOX和 SO2排放量居世界前列，由圖 1-2 可知，十二體下降的趨勢，NOx 治理較 SO2的起步較晚。2017 年我國 N減少了 846 萬噸，降幅為 38.9%。SO2較 2007 年減少了 1453.4
【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：O652;X701

【參考文獻】

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本文編號：2635572