本发明专利技术公开了一种NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法；该方法采用Fe2+配合物络合吸收NO，Fe2+配合物络合吸收的NO通过二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂电催化还原成NH4+；该方法实现NO高效吸收以及高效率、高选择性还原为NH4+，可有效抑制N2O的产生，防止二次污染；且还原过程无需添加还原剂，过程易于自动化，可适用于冶炼、化工、燃煤等行业排放的NO无害化及资源化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种从NO中回收氮的方法，特别涉及一种含氮氧化物烟气通过络合吸收及电催化还原生成NH4+的方法，以实现工业生产过程中燃煤锅炉产生的氮氧化物的无害化及资源化处理方法，属于废气污染物治理的环保领域。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，在追求经济发展的同时，也致使我国生态环境遭到严重破坏。其中，电力行业，冶金行业为典型固定污染源排放出大量的氮氧化物(NOX)，造成了严重的大气污染，由此引发了大面积的酸雨，并成为雾霾天气频发的根源。NOX污染创伤了国民经济的同时也威胁着人民的健康。NOX引起的环境问题逐渐受到了国家层面的关注，其治理工作成为生态文明建设的重要内容。据统计，脱硝技术约有几十种，随着研究的进一步发展，越来越多的新技术将被应用于烟气脱硝领域。根据脱硝的原理，将脱硫脱硝技术分为五个方面：固相吸附/再生、异相催化脱硝、高能电子活化氧化、液相氧化及液相络合吸收。固相吸附/再生技术设备规模庞大、吸附剂用量大；异相催化脱硝技术包括SCR与SNCR，SCR技术可以取得较好的脱硝效果，但催化剂的成本十分昂贵，催化剂因SO2的存在而失活，催化剂的回收成本较高，只能部分应用于经济效益好的电力行业；且需要加入大量还原剂如氨气、尿素等，还原剂的逃逸还会造成二次污染；高能电子活化氧化技术脱硝效果较好，但是技术成本高，运行成本高，且存在辐射污染；液相氧化法需要通过外加氧化剂才能有效吸收氮氧化物，氧化剂的利用率不高，消耗较大，成本较高。近年来，络合脱硝法因其能与目前主流的湿法脱硫工艺很好地兼容，无需额外的设备投资，工艺过程简单，有望实现烟气同时脱硫脱硝，因此受到国内外众多研究团队的关注与研究。络合脱硝的主要难题在于络合了NO的Fe(II)EDTA-NO需要及时将NO脱除。为了解决该难题，经过30余年的发展，目前已经衍生出了化学还原法、微生物还原和电化学法。化学还原法是通过加入外部的还原剂将NO还原，由于氧气的存在，还原剂的利用率低；微生物还原法目前比较热门，但微生物的生长条件较为苛刻，且需添加养料，同时还存在微生物的长时间生长造成脱硝设备堵塞的问题。以上两类方法均难以解决NO还原过程中产生的N2O而造成二次污染的问题。目前电化学法虽然解决了NO还原过程产生N2O的问题，但其还原产物为N2而造成了氮资源的流失。
技术实现思路
针对现有脱硝技术存在的不足，本专利技术的目的是在于提供一种简单、高效的实现NO吸收并转化为NH4+的方法，该方法使含氮氧化物的有害工业废气资源化利用，有利于推广应用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，该方法是采用Fe2+配合物络合吸收NO，Fe2+配合物络合吸收的NO通过二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂电催化还原成NH4+。优选的方案，采用含Fe2+配合物的溶液吸收含NO的气体，实现Fe2+配合物络合吸收NO。较优选的方案，含Fe2+配合物的溶液浓度为5～50mmol/L。含Fe2+配合物的溶液是以Fe2+为主过渡金属中心离子与以EDTA为代表的氨基羧酸类配体组成的低价配合物水溶液，吸收液中Fe2+与EDTA的摩尔配比一般为1:1。含Fe2+配合物的溶液的配制方法：将硫酸亚铁盐与乙二胺四乙酸二钠按摩尔比1:1溶于水配制成10～50mmol/L的溶液。进一步优选的方案，Fe2+配合物的配体为有机羧酸类化合物；最优选的有机羧酸类化合物为EDTA，Fe2+与EDTA的摩尔配比一般为1:1。优选的方案，采用包含二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂的电催化还原体系，实现NO电催化还原成NH4+。较优选的方案，电催化还原体系包括电解池、石墨阳极、质子选择性透过膜，以及由二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂和碳纤维纸载体构成的阴极。本专利技术的二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂的合成方法如下：以四水合醋酸钴(Co(CH3COO)2·4H2O)0.500g、亚硒酸钠(Na2SeO3)0.1733g与二乙烯三胺(DETA)26.7mL，H2O 13.3mL充分搅拌混合并使亚硒酸钠完全溶解，得到酒红色的溶液，再超声30min。加入24mg酸化碳纳米管，继续超声30min使碳纳米管完全分散，然后将溶液转移至40mL的玻璃瓶中，将玻璃瓶置于密封的高压反应釜中，200℃持续加热10h。反应所得黑色粉末即CoSe2@CNTs样品。本专利技术的电催化还原体系中的阴极的制备方法：将CoSe2@CNTs制备成均匀分散的悬浮液；取上述悬浮液均匀滴涂在干燥的酸化处理的碳纤维纸上，自然风干，CoSe2@CNTs催化剂的负载量可以根据悬浮液中CoSe2@CNTs的浓度来调节。进一步优选的方案，二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂在碳纤维纸上的负载量控制在0.050～0.125mg/cm2。进一步优选的方案，电催化还原过程中，电催化还原系统的工作电压为2.5～3.0V。本专利技术的吸收净化NO并转化为NH4+的过程具体如下:将含Fe2+配合物的溶液作为吸收液转移至气体吸收瓶内，通入任意浓度的含NO气体，待吸收液颜色不再发生变化，说明溶液吸收至饱和，将上述溶液泵至电解池阴极室进行电解，通过电还原，络合态NO被还原为NH4+，同时再生了络合吸收液，可供循环使用。本专利技术的技术方案中，涉及的原理主要包括如下反应(以Fe(II)EDTA为例进行具体说明)：1)吸收阶段：2)电解还原阶段：NO(ads)+6H++5e-→NH4++H2O。与现有技术相比，本专利技术的技术方案带来的有益技术效果：1)本专利技术的技术方案采用Fe2+配合物吸收NO，对一氧化氮的吸收能力强，可以处理任意浓度的氮氧化合物，吸收效率高，可达99％；2)本专利技术的技术方案的电催化还原过程中，将Fe(II)EDTA-NO络合物采用二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂催化还原，可以将一氧化氮高效选择性还原成NH4+，且设备简单，工艺流程短，只需通过控制电压即可控制反应的进行；3)本专利技术的技术方案通过电催化还原过程，中间体Fe(II)EDTA-NO络合物释放一氧化氮后，可以再生含Fe2+配合物的吸收液，可以循环使用，有效降低了吸收剂的成本；4)本专利技术的技术方案可以控制还原产物为有价资源NH4+，有效抑制了N2O的产生，不存在二次污染，实现了资源化利用；5)本专利技术的技术方案电催化还原过程，工作电压低，能耗低。附图说明【图1】为实施例1中不同工作电压下NO还原产物选择性的对比；【图2】为实施例2中二硒化钴/碳纳米管复合催化剂不同负载量下NO还原产物选择性的对比；【图3】为实施例3中不同电催化剂下还原NO为NH4+的效果对比。具体实施方式以下结合实施例子旨在进一步说明本专利技术，并非限制本专利技术。在不脱离本专利技术构思的前提下做出的相应调整与改进，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术的二硒化钴/碳纳米管复合催化剂的制备方法如说明书中陈述的方法制备得到。实施例1本实施例方法包括如下步骤：将硫酸亚铁盐与乙二胺四乙酸二钠按摩尔比1:1溶于水配制成5mmol/L的溶液。然后500mL将上述配制好的溶液作为吸收液转移至气体吸收瓶内，通入30mL/min 0.3％纯度的NO气体，待吸收液颜色不再发生变化，说明溶液吸收至饱和。使用气相色谱仪分析尾气中NO的浓度。通过水热法合成二硒化钴本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，其特征在于：采用Fe2+配合物络合吸收NO，Fe2+配合物络合吸收的NO通过二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂电催化还原成NH4+。
【技术特征摘要】
1.一种NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，其特征在于：采用Fe2+配合物络合吸收NO，Fe2+配合物络合吸收的NO通过二硒化钴/碳纳米管复合电催化剂电催化还原成NH4+。2.根据权利要求1所述NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，其特征在于：采用含Fe2+配合物的溶液吸收含NO的气体，实现Fe2+配合物络合吸收NO。3.根据权利要求2所述NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，其特征在于：所述含Fe2+配合物的溶液浓度为5～50mmol/L。4.根据权利要求1～3任一项所述的NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，其特征在于：所述Fe2+配合物的配体为有机羧酸类化合物。5.根据权利要求4所述的NO的高效络合吸收/电催化还原回收氮资源的方法，其特征在于：所述Fe2+配合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘恢，向开松，柴立元，杨本涛，张聪，闵小波，杨志辉，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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