煤炭是我國最重要一次能源,燃煤發(fā)電在工業(yè)生產(chǎn)和生活用電中占有主要的地位。煤炭燃燒的過程中會釋放多種污染物。典型的燃煤煙氣污染物,如SO₂、NO和NO₂,在大氣環(huán)境中會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),造成酸雨、光化學(xué)煙霧和臭氧層破壞等環(huán)境問題,對人類的生命健康產(chǎn)生嚴重的危害。目前,電廠燃煤鍋爐通常采用選擇性催化還原技術(shù)和石灰石石膏法技術(shù),分別脫除鍋爐尾氣中的氮氧化物和硫氧化物。上述單獨脫除技術(shù)存在占地面積大,投資和運行成本高,失活催化劑作為固體廢棄物難以處理等嚴重缺陷。因此,開發(fā)和研究多種污染物一體化協(xié)同脫除技術(shù)具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。本文提出了一種針對燃煤煙氣中硫氧化物和氮氧化物的“分級吸收”工藝,即基于H₂O₂/鐵基材料異相芬頓反應(yīng)耦合氨基吸收溶液同時脫硫脫硝工藝。其過程可描述為,燃煤煙氣中SO₂在一級吸收塔中被氨基溶液吸收脫除,脫硫后的煙氣與霧化的H₂O₂混合并通過催化反應(yīng)器,實現(xiàn)對NO的高效氧化,氧化后的氮氧化物在二級吸收塔中被...

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 傳統(tǒng)脫硫技術(shù)
        1.2.2 傳統(tǒng)脫硝技術(shù)
        1.2.3 脫硫脫硝一體化技術(shù)
    1.3 高級氧化技術(shù)在燃煤煙氣脫硫脫硝一體化領(lǐng)域的研究進展
        1.3.1 高級氧化技術(shù)工藝的發(fā)展和分類
        1.3.2 液相H₂O₂溶液脫硫脫硝技術(shù)
        1.3.3 液相過硫酸鹽溶液脫硫脫硝技術(shù)
        1.3.4 臭氧直接氧化脫硫脫硝技術(shù)
        1.3.5 催化臭氧化脫硫脫硝技術(shù)
        1.3.6 氣相H₂O₂直接氧化脫硫脫硝技術(shù)
        1.3.7 氣相H₂O₂復(fù)合氧化劑脫硫脫硝技術(shù)
        1.3.8 氣相H₂O₂\固體催化劑異相芬頓反應(yīng)脫硫脫硝技術(shù)
    1.4 氨基溶液脫除燃煤污染物研究進展
        1.4.1 氨基溶液脫除煙氣中污染物實驗研究
        1.4.2 氨基溶液脫除煙氣中污染物動力學(xué)研究
    1.5 課題的研究思路、內(nèi)容和目標
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 研究方案與技術(shù)路線
        1.5.3 研究內(nèi)容
    1.6 本章小結(jié)
第二章 實驗裝置和催化劑制備及測試表征方法
    2.1 實驗裝置
    2.2 化學(xué)試劑及催化劑制備
        2.2.1 化學(xué)試劑
        2.2.2 催化劑制備
    2.3 脫除效率
    2.4 液相產(chǎn)物表征方法
        2.4.1 離子色譜(IC)
    2.5 催化劑及固相產(chǎn)物表征方法
        2.5.1 X射線衍射(XRD)
        2.5.2 比表面積和孔結(jié)構(gòu)(BET)
        2.5.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.5.4 傅立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜(FTIR)
        2.5.5 X射線光電子能譜(XPS)
        2.5.6 電子順磁共振(ESR)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 氨基溶液吸收NO₂及SO₂實驗研究
    3.1 前言
    3.2 不同吸收劑種類對NO、NO₂及SO₂脫除效率的影響
    3.3 第一級吸收塔內(nèi)氨基溶液脫硫?qū)嶒炑芯?br>        3.3.1 吸收劑濃度對脫硫效率的影響
        3.3.2 溶液溫度對脫硫效率的影響
        3.3.3 溶液pH對脫硫效率的影響
        3.3.4 煙氣共存氣對脫硫效率的影響
        3.3.5 三乙醇胺添加劑對脫硫效率的影響
        3.3.6 煙氣流量對脫硫效率的影響
        3.3.7 脫硫劑及副產(chǎn)物對NO的脫除
        3.3.8 一級塔脫除SO₂產(chǎn)物分析
    3.4 第二級吸收塔內(nèi)氨基溶液脫除NO₂實驗研究
        3.4.1 亞硫酸銨相對濃度對NO₂脫除效率的影響
        3.4.2 溶液溫度對NO₂脫除效率的影響
        3.4.3 溶液pH對NO₂脫除效率的影響
        3.4.4 煙氣流量對NO₂脫除效率的影響
        3.4.5 添加劑濃度對NO₂脫除效率的影響
        3.4.6 煙氣共存氣對NO₂脫除效率的影響
        3.4.7 不同氧化度下NO₂脫除效率
        3.4.8 二級塔脫除NO₂產(chǎn)物分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 NO₂脫除反應(yīng)分析及動力學(xué)模型研究
    4.1 前言
    4.2 熱力學(xué)分析
        4.2.1 分析方法
        4.2.2 氣相-液相熱力學(xué)結(jié)果與分析
    4.3 氨基溶液脫NO₂動力學(xué)研究
        4.3.1 理論分析
        4.3.2 物性參數(shù)
        4.3.3 不同實驗工況下NO₂的吸收速率
        4.3.4 NO₂反應(yīng)級數(shù)
        4.3.5 快速反應(yīng)假設(shè)驗證
        4.3.6 擬一級反應(yīng)速率
        4.3.7 吸收動力學(xué)模型驗證
    4.4 本章小結(jié)
第五章 雙氧水/氧化鐵異相芬頓反應(yīng)耦合氨基溶液脫硝實驗研究
    5.1 引言
    5.2 雙氧水/氧化鐵異相芬頓反應(yīng)耦合氨基溶液脫硝實驗研究
        5.2.1 雙氧水濃度對脫硝效率的影響
        5.2.2 體積空速與雙氧水流量對脫硝效率的影響
        5.2.3 煙氣溫度對脫硝效率的影響
        5.2.4 霧化溫度對脫硝的影響
        5.2.5 催化溫度對脫硝效率的影響
        5.2.6 NO濃度對脫硝效率的影響
        5.2.7 催化劑顆粒粒徑對脫硝效率的影響
        5.2.8 煙氣共存氣對脫硝效率的影響
        5.2.9 長時間脫硝實驗研究
        5.2.10 載體對脫硝效率的影響
        5.2.11 晶體結(jié)構(gòu)對脫硝效率的影響
    5.3 本章小結(jié)
第六章 雙氧水/氧化鐵異相芬頓反應(yīng)氧化一氧化氮的機理研究
    6.1 前言
    6.2 自由基檢測及驗證實驗
    6.3 熱力學(xué)計算
        6.3.1 熱力學(xué)分析方法
        6.3.2 SO₂和NO的氧化熱力學(xué)參數(shù)計算及分析
    6.4 雙氧水/氧化鐵異相芬頓反應(yīng)氧化NO的產(chǎn)物分析
        6.4.1 氧化后氣相產(chǎn)物分析
        6.4.2 氧化后液相產(chǎn)物分析
    6.5 催化劑表征分析
        6.5.1 反應(yīng)前后催化劑的XRD圖譜
        6.5.2 反應(yīng)前后催化劑的FTIR圖譜
        6.5.3 反應(yīng)前后催化劑的SEM-EDX
        6.5.4 反應(yīng)前后催化劑的XPS圖譜
    6.6 雙氧水/鐵基材料異相芬頓反應(yīng)氧化NO動力學(xué)
        6.6.1 理論分析
        6.6.2 數(shù)據(jù)處理
        6.6.3 結(jié)果與討論
    6.7 本章小結(jié)
第七章 雙氧水/鈣鈦礦型鐵基催化劑異相芬頓反應(yīng)耦合氨基溶液脫硝實驗及機理研究
    7.1 前言
    7.2 催化劑結(jié)構(gòu)與表面理化特性表征
        7.2.1 催化劑結(jié)構(gòu)表征
        7.2.2 催化劑表面理化性質(zhì)表征
    7.3 脫硝與催化性能實驗
        7.3.1 催化劑催化效率
        7.3.2 產(chǎn)物分析
        7.3.3 自由基檢測
    7.4 構(gòu)效關(guān)系與催化機理
        7.4.1 構(gòu)效關(guān)系建立
        7.4.2 催化機理分析
    7.5 催化劑穩(wěn)定性研究
    7.6 本章小結(jié)
第八章 高硫煙氣中基于硫酸鐵催化劑的異相芬頓反應(yīng)耦合氨基溶液脫硫脫硝實驗與機理
    8.1 前言
    8.2 高硫煙氣中基于硫酸鐵的異相芬頓反應(yīng)耦合氨基溶液同時脫硫脫硝實驗研究
        8.2.1 自由基檢測
        8.2.2 雙氧水濃度對脫硫脫硝效率的影響
        8.2.3 催化溫度對脫硫脫硝效率的影響
        8.2.4 水汽濃度對脫硫脫硝效率的影響
        8.2.5 催化劑用量對脫硫脫硝效率的影響
        8.2.6 煙氣共存氣對脫硫脫硝效率的影響
        8.2.7 吸收前后的產(chǎn)物分析
    8.3 基于硫酸鐵的異相芬頓反應(yīng)耦合氨基溶液同時脫硫脫硝機理分析
        8.3.1 同時脫硫脫硝和單獨脫硝
        8.3.2 反應(yīng)前后催化劑的XPS圖譜
    8.4 催化劑穩(wěn)定性研究
    8.5 本章小結(jié)
第九章 總結(jié)與展望
    9.1 全文總結(jié)
    9.2 主要創(chuàng)新點
    9.3 展望
致謝
參考文獻
攻讀博士期間的學(xué)術(shù)成果



本文編號：4039273