一種處理氮氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種處理氮氧化物方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物(NOx)是一種毒性很大的氣體，不經(jīng)治理直接排放到大氣中，形成觸目的棕(紅)黃色煙霧，NOx在眾多廢氣治理中難度最大，是污染大氣的元兇之一。如果得不到有效控制，不僅對(duì)操作人員的身體健康與廠區(qū)環(huán)境危害極大，而且隨風(fēng)飄逸擴(kuò)散對(duì)周邊居民生活與生態(tài)環(huán)境造成公害。專家預(yù)測(cè)，如不加強(qiáng)控制，氮氧化物將成為中國大氣污染的主要污染物。
[0003]目前凈化處理NOx的方法主要有以下幾種。
[0004]選擇性催化還原法(SCR法):在含氧氣氛下，還原劑優(yōu)先與廢氣中NO反應(yīng)的催化過程稱為選擇性催化還原。以NH3作還原劑，V20 5_1102為催化劑來消除固定源(如火力發(fā)電廠)排放的NO的工藝已比較成熟，也是目前唯一能在氧化氣氛下脫除NO的實(shí)用方法。但是，由于NH3量的控制誤差而造成的二次污染等原因，使得通常的脫除率僅達(dá)65%?80%。
[0005]非催化選擇性還原法(SNCR法):該方法原理同SCR法，由于沒有催化劑，反應(yīng)所需溫度較高(900?1200°C )，因此需控制好反應(yīng)溫度，以免氨被氧化成氮氧化物。該法凈化率為50%。
[0006]液體吸收法:Ν0χ是酸性氣體，可通過堿性溶液吸收凈化廢氣中的NOx。常見吸收劑有冰、稀HN03、Na0H、Ca(0H)2、NH40H、Mg(0H)^。為提高NOx的吸收效率，又可采用氧化吸收法、吸收還原法及絡(luò)合吸收法等。該法在實(shí)驗(yàn)裝置上對(duì)NO的脫除率可達(dá)90%，但在工業(yè)裝置上很難達(dá)到這樣的脫除率。Peter、Harris等人在中試規(guī)模達(dá)到了 10%?60%的NO脫除率。工藝過程簡單，投資較少，可供應(yīng)用的吸收劑很多，又能以硝酸鹽的形式回收利用廢氣中的NOx，但去除效率低，能耗高，吸收廢氣后的溶液難以處理，容易造成二次污染。此夕卜，吸收劑、氧化劑、還原劑及絡(luò)合物的費(fèi)用較高，對(duì)于含NOx濃度較高的廢氣不宜采用。
[0007]硝酸使用及生產(chǎn)單位，在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的氮氧化物廢氣，這些廢氣的排放，不僅對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境具有極大的危害，而且造成了資源的浪費(fèi)。因此從企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益出發(fā)，處理氮氧化物廢氣的最佳途徑就是資源化處理，使其能100%轉(zhuǎn)化為硝酸，得到充分的回收利用，一方面解決氮氧化物的污染問題，另一方面增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]因此，本領(lǐng)域需要一種經(jīng)濟(jì)、高效的處理氮氧化物的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種處理氮氧化物的方法，包括使包含氮氧化物的氣體與吸收液接觸以反應(yīng)生成硝酸，其中所述吸收液為包含氧化劑和納米二氧化鈰的水溶液。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化劑為過氧化氫。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米二氧化鈰的粒徑大小是3-20納米，優(yōu)選4-10納米，更優(yōu)選4-6納米。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米二氧化鈰是球形納米二氧化鈰。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述氧化劑在吸收液中的濃度為5_30wt %。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米二氧化鈰在吸收液中的濃度為0.0l-1wt%，優(yōu)選為 0.05-0.5wt%，更優(yōu)選 0.05-0.15wt%0
[0014]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述反應(yīng)在0-65 °C，優(yōu)選15-50 °C，更優(yōu)選15_35°C的溫度下進(jìn)行。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述包含氮氧化物的氣體中勵(lì)2與NO的摩爾比為00:10-95: 5，優(yōu)選 0:100-55:45。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述接觸是以如下方式實(shí)現(xiàn)的:將含氮氧化物的氣體以1000-12000mg/min的速率通入到吸收液底部，其中所述吸收液的液面高度與容納該吸收液的容器的直徑之比為1:3-1:10。優(yōu)選地，利用分散管路的方式使氣體與吸收液充分接觸。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述接觸的時(shí)間為0.5-15s，優(yōu)選5-12s，更優(yōu)選7-lOs。
[0017]在【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明的氮氧化物氣體來自于硝酸的使用過程，例如使用硝酸生產(chǎn)硝酸鹽(例如硝酸銀、硝酸銅、硝酸鈷)的生產(chǎn)過程。
[0018]本發(fā)明的處理氮氧化物的方法通過采用納米二氧化鈰催化，可將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，其催化轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到99%以上，生成的硝酸濃度可以達(dá)到40%，尾氣達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求(小于240mg/L)。并且，本發(fā)明的處理氮氧化物的方法適合用于任何比例的一氧化氮和二氧化氮的氮氧化物。尤其是對(duì)于堿液吸收不能有效處理的NO占氮氧化物總量60%以上的情況，采用本發(fā)明的方法可將產(chǎn)生的氮氧化物轉(zhuǎn)化為硝酸，其催化轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到99%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例所用的4nm及6nm的納米二氧化鋪均根據(jù)文獻(xiàn)J.Phys.Chem.C2011，115，1740 - 1745中所公開的方法制備得到；對(duì)比例3所用的二氧化鈰粉末(粒徑大小為微米級(jí))購自百靈威科技有限公司。
[0021]其他物質(zhì)若無特殊說明均為普通商購獲得。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]稱取銅粉lKg，加入在反應(yīng)釜內(nèi)，緩慢加入60%的濃硝酸2.5L，硝酸迅速與銅粉反應(yīng)，立即產(chǎn)生大量紅棕色氮氧化物(Ν0，Ν02)，反應(yīng)時(shí)間為30min。采用四級(jí)串聯(lián)吸收法對(duì)產(chǎn)生的氮氧化物進(jìn)行吸收。吸收塔中各加入質(zhì)量濃度為10%的過氧化氫溶液20L，加入1g球形納米二氧化鈰(其粒徑大小是4nm)，液面高度與吸收塔的直徑之比為1:5。以1000mg/min的速率將產(chǎn)生的氮氧化物通入吸收液底部。利用分散管路的方法使氮氧化物與吸收液充分接觸，并通過恒溫控制裝置使反應(yīng)在15°C進(jìn)行。經(jīng)該工藝處理后尾氣中的氮氧化物濃度為96.5mg/m3，符合國家的環(huán)保要求。經(jīng)過多次反應(yīng)，反復(fù)吸收后，吸收塔中硝酸濃度最終達(dá)到40%。
[0024]Cu+4HN03 (濃)—Cu (NO3) 2+2N02 丨 +2H 20 (I)
[0025]3Cu+8HN03 (稀)—3Cu (NO3) 2+2N0 丨 +4H20 (2)
[0026]實(shí)施例2:
[0027]稱取銀粉lKg，加入在反應(yīng)釜內(nèi)，緩慢加入60%的濃硝酸1.5L，硝酸迅速與銀粉反應(yīng)，立即產(chǎn)生大量紅棕色氮氧化物(Ν0，Ν02)，反應(yīng)時(shí)間為30min。吸收塔中各加入質(zhì)量濃度為10 %的過氧化氫溶液20L，加入15g球形納米二氧化鈰(其粒徑大