PDF《实验研究》

第35 卷第

1 期2015 年1月环境科学学报Acta Scientiae Circumstantiae Vol.

35,No.1 Jan.,

2015 基金项目: 浙江省重大科技专项(No. 2012C03003?1);

浙江环保科研计划项目(No. 2013A031) Supported by the Major Program of Science and Technology of the Zhejiang Provincial of China ( No. 2012C03003? 1) and the Zhejiang Provincial Environmental Science and Technology of China (No. 2013A031) 作者简介: 李济吾(1964―),男,E?mail: lijw258@ sina.com;

?通讯作者(责任作者),E?mail: lijw258@ sina.com Biography: LI Jiwu(1964―), male, E?mail: lijw258@ sina.com;

?Corresponding author,E?mail: lijw258@ sina.com DOI:10.13671 / j.hjkxxb.2014.0740 李济吾, 唐志鹏.2015.电晕放电与络合催化联合同时去除烟气中 SO2 、NO 实验研究[J].环境科学学报,35(1):95?100 Li J W, Tang Z P. 2015. Simultaneous removal of SO2 and NO by corona discharge combined with liquid phase catalytic [ J]. Acta Scientiae Circumstantiae,35(1):95?100 电晕放电与络合催化联合同时去除烟气中 SO2 、NO 实验研究 李济吾? , 唐志鹏 浙江工商大学环境科学与工程学院,杭州

310018 收稿日期:2014?04?06 修回日期:2014?05?09 录用日期:2014?05?09 摘要:采用电晕放电与液相络合催化协同同时去除烟气中 SO2 和NO,电压、水流量、乙二胺合钴浓度、pH、SO2 和NO 初始浓度以及气流量对同 时去除 SO2 和NO 效率的影响进行了实验研究. 结果表明:NO 去除率随着放电电压、水流量、乙二胺合钴浓度、pH 的增加而增加,而随 SO2 和NO 初始浓度、烟气流量的增大而减小;

SO2 去除率也随放电电压,水流量的增加而增加,随烟气流量的增加而下降,但溶液 pH,SO2 和NO 初始 浓度和乙二胺合钴浓度对其影响很小. 溶液中加入 Mn2+ 和尿素能分别增强 SO2 和NO 的去除效果.最佳条件为:电压

25 kV、水流量

80 L ・h-1 , 乙二胺合钴浓度 0.02 mol ・ L-1 ,烟气流量 1.0 m3 ・ h-1 、尿素浓度 0.02 mol・L-1 ,Mn2+ 浓度为 0.02 mol・L-1 时,NO 和SO2 去除率分别可达 68%和94%,对应能量消耗分别为 22.2 g ・ kWh-1 和75.2 g ・ kWh-1 . 关键词:电晕放电;

液相催化剂;

SO2 ;

NO;

乙二胺合钴;

Mn2+ 文章编号:0253?2468(2015)01?95?06 中图分类号:X701.2 文献标识码:A Simultaneous removal of SO2 and NO by corona discharge combined with liquid phase catalytic LI Jiwu ? , TANG Zhipeng College of Environmental Science and Engineering, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou

310018 Received

6 April 2014;

received in revised form

9 May 2014;

accepted

9 May

2014 Abstract: The effects of voltage, water flow rate, cobalt ethylenediamine concentration, initial SO2 and NO concentration, gas flow rate and solution pH on simultaneous removal efficiency of SO2 and NO by corona discharge combined with liquid phase catalytic was investigated. The results showed that NO removal efficiency increased with increases of voltage, pH, cobalt ethylenediamine concentration and water flow rate, while decreased with increases of gas flow rate and initial concentrations of SO2 and NO. SO2 removal efficiency increased with increases of voltage and waters flow rate, while decreased with increase of gas flow rate, and nearly unchanged with increases of cobalt ethylenediamine concentration and initial concentrations of SO2 and NO. In addition, adding Mn2+ and urea into the solution can promote elimination of SO2 and NO. Under the experimental condition of voltage at

25 kV, water flow rate at

80 L ・ h-1 , gas low rate at 1.0 m3 ・h-1 , the concentration of cobalt ethylenediamine and Mn2+ solution at 0.02 mol・L-1 , urea solution at 0?

02 mol ・ L-1 , the maximum removal efficiency of SO2 and NO reaches 94% and 68%, respectively, with the corresponding energy efficiency of 22.2 g ・ kWh-1 and 75.2 g ・ kWh-1 . Keywords: corona discharge;

liquid phase catalytic;

SO2 ;

NO;

cobalt ethylenediamine;

Mn2+

1 引言(Introduction) 我国 SO2 和NOx 年排放量分别为 2117.6 t 和2337.8 t,主要来源于燃煤等的烟气排放(中华人民 共和国环境保护部,2013),导致酸雨和雾霾频发, 严重危害人体健康与生态环境安全. 目前,湿式脱 环境科学学报35 卷 硫法(Cheng et al., 2003) 已广泛应用,脱硫效果较 好.SCR 法也已广泛应用脱除 NOx ( Wendt et al., 2001;

Lónyi et al., 2012;

Irfan et al., 2012),但SCR 存在催化剂抗硫性与抗水性差,易中毒与氨逃逸等 问题.这种单独的去除 SO2 和NO 方法投资和运行费 用高,不很适合中小锅炉烟气同时脱硫脱硝.常用的 同时去除 SO2 和NO 方法有化学吸收法(Chu et al., 2001;

岑超平等, 2004;

Martinez and Deshpande, 2007;

Fang et al., 2011;

2013;

肖灵等., 2011;

Mondal And Chelluboyana, 2013)、液相催化法(马双 忱等,2001)、电子束法(Yan et al.,2006)、等离子法 (Chang et al.,2003;

Jiang et al., 2006;

Xu et al., 2009)以及等离子与吸附法结合(Huang and Dang, 2011)等.其中等离子体法具有工艺简单,阻力损失 小,但存在着能耗高,氨逃逸等问题. 液相络合催化 法去除 SO2 和NO,具有效率高,理论上不损耗液相 催化 剂等优点(Huss et al., 1982;

Long et al., 2005).乙二胺合钴溶液具有高效催化氧化 NO 的能 力,但脱硫效果不理想,且SO2 存在将导致脱硝效率 降低(周春琼等, 2006).电晕放电与 Mn2+ 催化氧化 去除 SO2 效果理想,能耗较低(Li and Lei, 2013).因此,若利用电晕放电与液相络合催化的优势联合脱 硫脱硝,将会取得同时去除理想效果. 本文将利用电晕放电和乙二胺合钴及 Mn2+ 催 化剂协同处理烟气中的 SO2 和NO,建立起实验装 置,分析了同时去除 SO2 和NO 的反应机理,考察水 流量、电压、烟气流量、乙二胺合钴浓度、NO 初始浓 度、SO2 初始浓度及 pH 值等因素对去除效率影响.

2 材料与方法(Materials and methods) 2.1 材料与仪器 硫酸锰 AR 级,乙二胺,氯化钴,尿素,SO2 气体 (99.9%), NO 气体(99. 9%) 德国德图公司testo 350XL 烟气分析仪. 2.2 实验装置 实验装置如图

1 所示.由供气系统、高压电源供 电系统、电晕放电反应器、水循环系统及烟气测量 等系统.供气系统包括 SO2 、NO 气体、空气泵和混合 器.电晕放电反应器由线筒式有机玻璃制成,线筒长

1300 mm,内径约为

140 mm,芒刺的放电极长

1000 mm,直径

4 mm,芒刺长

10 mm,其间距

20 mm.采用 高压电源,输出电压为

0 ~

35 kV,SO2 和NO 气体从 气罐中释放,与空气泵提供的流经流量计的空气至 混合器均匀混合,进去反应器内,反应后经处理由 管路排出.水循环系统中的溶液在反应器内壁形成 一层水膜. 2.3 影响因素实验 取适量氯化钴和乙二胺溶解于盛有水溶液的 烧杯中,生成 Co(en)3 2+ ,Co(en)3 2+ 易被氧化形成更 稳定的 Co(en)3+

3 .在一定条件下,测定电压与水流 量、SO2 与NO 初始浓度、pH、乙二胺合钴浓度、烟气 流量等因素对去除效率影响.除特别说明外,NO 和SO2的初始浓度分别为

300 mg ・ m-3 和1200 mg ・ m-3 , 烟气流量和水流量分别为

1 m3 ........