一种气体净化剂的制备及净化方法和装置，用于从气流中除去氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和VOCs等有害物，属于大气污染控制和环境保护技术领域，其特征是把硫酸亚铁和氧化钙(或氧化镁、或氢氧化钙或氢氧化镁)等物料按一定比例和程序混合反应，经加热脱水，得到的一种固体混合化合物或络合物，即为制得的净化剂，把所述的净化剂导入气‑固反应筒后，气流中的所述有害物在一定温度下与所述的净化剂发生气固化学反应而被去除，具有操作简单、处理效率高、处理量大、运行费用低的特点，本发明专利技术还公布了相关净化装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种气体净化剂的制备及净化方法和装置，特别涉及从气流中除去氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和VOCs(含碳氢化合物)等有害物，属于大气污染控制和环境保护
技术介绍
人类活动产生的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx，主要为NO和NO2)有害气体，由燃料燃烧产生的占90％以上。二氧化硫和氮氧化物对人和生物都有致毒作用，是引起大气酸雨的主要原因。中国环境状况公报统计数据表明我国部分城市的酸雨污染性质已开始由硫酸型向硝酸根离子不断增加的复合型转化(国家环保部：2010年中国环境状况公报)。近年来，国家新制定了一些新的法律法规，对特别是火电等燃料燃烧过程排放的二氧化硫和氮氧化物等污染物作出了更加严格的控制和减排规定。汽车尾气排放的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和VOCs(含碳氢化合物)等有害物质是一些城市大气雾霾的主要成因。随着汽车保留量越来越多，由此引起的大气污染问题越来越严重，为此国家大大提高了汽车尾气的污染物排放标准和相关燃油品中硫等的污染物的含量标准。本专利技术目的是提供一种气体净化剂的制备及净化方法和装置，用于从气流中除去二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和VOCs(包括碳氢化合物)等有害物。
技术实现思路
本专利技术所要解决的首要技术问题是提供一种气体净化剂(以下简称净化剂)及其制备方法，用于分别或同时从气流中除去氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和VOCs(含碳氢化合物)等有害物，具有活性高，去除效率高的特点。本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供所述净化剂的净化方法和装置，具有操作简单、处理效率高和运行费用低的特点。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种气体净化剂，其特征在于所述的净化剂的主要成分是由铁(含II)、硫酸根、钙(II)(或镁II)、羟基(或水)和/或氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)组成的混合化合物或络合物，其中各组分的质量百分比为铁(含II)5-96％，硫酸根1-80％，钙(或镁)1-80％，羟基(或水)0.5-40％，氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)0-40％。一种所述的净化剂的制备方法，其特征是把硫酸亚铁和氧化钙(或氧化镁、或氢氧化钙、或氢氧化镁)物料按一定比例加入混合反应容器，并加入适量水(所述的硫酸亚铁为带结晶水固体时，如七水亚硫酸铁，可不加水)，充分搅拌，使物料混合均匀，这个过程硫酸亚铁与氧化钙(或氧化镁、或氢氧化钙、或氢氧化镁)发生化学反应，得到泥浆状的固体产物。上述混合反应过程放出热量，使物料有一定的升温。待反应完毕后，再把物料加热脱水。加热温度常压下一般为50℃-350℃，优选95℃-300℃，负压下加热温度可低一些，使物料中的多余水分挥发得到除去，加热温度高，脱水时间就短，在负压或抽真空条件下加热，加热时间可短些，脱水完毕后得到的固体粉状产物，即为一种本专利技术所述的净化剂。加热可采用电炉加热、导热介质加热、电磁加热和微波加热等多种手段，效果相当。加热脱水过程可在氮气等惰性气体保护氛围中进行，效果较在空气中为好，以减少二价铁的氧化。加热温度低，所述净化剂中氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)的含量就相对低(或不含氧)。本专利技术所述的净化剂的制备方法中，其中采用钙的氧化物或氢氧化物的效果比采用镁的氧化物或氢氧化物的效果好一些。也可采用其他碱金属或碱土金属氧化物或氢氧化物作为氧化钙的代替物，如氧化钡和氢氧化钡等，其他工艺同上，所得到的净化剂的性能效果要比上述采用钙和镁的化合物的效果差一些。所述的氧化钙(或氧化镁、或氢氧化钙、或氢氧化镁)或其他碱金属或碱土金属氧化物或氢氧化物投加量与硫酸亚铁物料的摩尔比一般为1∶0.1-1∶10，优选1∶0.3-1∶5，所述金属氧化物或氢氧化物过量时，对所述净化剂的性能影响不大。具体投加量也取决于气流中有害物的浓度，气流中二氧化硫浓度高，钙或镁的比例就大些，氮氧化物浓度高，铁的浓度就高些。本专利技术所述的净化剂的制备方法中，也可由其他硫酸亚铁盐衍生产品如聚合硫酸亚铁等代替硫酸亚铁，按上述方法制备，所得产物的效果同上述的制备方法。一种所述净化剂的制备方法，也可以由氢氧化亚铁、硫酸钙(或硫酸镁)和适量水混合配制得到，其中硫酸钙(或硫酸镁)与氢氧化亚铁摩尔比一般为0.5∶1以上，优选1.2∶1～2∶1，其他制备工艺基本同前述过程，但所得净化剂的性能较上述以硫酸亚铁和氧化钙或氢氧化钙为原料制备的要差一些。本专利技术所述的净化剂的制备过程中，所述适量水的加入主要作用使物料能够湿润，物料之间充分混合和反应，加入量一般为硫酸亚铁的1到10倍(摩尔比，下同)，优选2-5倍。本专利技术所述的净化剂的制备过程中，也可在所述物料加热脱水工艺前加入一定量的丙酮、丁酮、乙醇或丙醇等溶剂(如5～50％体积比)，和物料搅拌混合，加热后所述的溶剂挥发，能增加所述净化剂的比表面积，提高净化剂的利用效率。本专利技术所述净化剂的制备过程中，也可以在物料中添加少量具有催化作用的金属氧化物，如二氧化钛、二氧化锰、三氧化钨、五氧化二钒、氧化铝或其他过渡元素氧化物等作为助剂，加入量无特殊要求，一般质量比为20％以下，以促进气流中的有害物的吸附和转化，这些金属氧化物的效果大体相当。本专利技术所述的净化剂的制备过程中，也可以把净化剂负载在氧化铝颗粒、蜂窝陶瓷等通用催化剂的载体上，效果相当，制备工艺也类同相关催化剂的制备，可参看相关化工手册。本专利技术所述的净化剂的制备过程中，也可以添加一定量的粘合成型剂，如硫酸钙、碳酸钙、二氧化硅及相关盐类和粘土等，效果相当，所述成型剂的添加量一般为1-50％(质量比)，把所述的净化剂预制成型，可以制成如球、板或蜂窝陶瓷等形状，其制备工艺类似于SCR脱硝催化剂的制备，具体可参看相关化工手册，成型后的净化剂的加热脱水温度同前述温度范围。也可以在物料中加入铁粉作为配合剂，但铁粉在净化剂制备过程不参加反应。本专利技术所述的净化剂的净化方法是把上述制备方法得到的净化剂导入气-固反应筒，在气-固反应筒内，气流中的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和VOCs(含碳氢化合物)等有害物与所述的净化剂发生化学反应而被去除，从而达到气体净化目的。其中氮氧化物被所述的净化剂还原为氮气得到净化，二氧化硫被净化剂化学吸附和吸收得到净化，一氧化碳、碳氢化合物等VOCs被催化氧化而得到净化。本专利技术所述的气-固反应筒可采用化工单元操作常用的固定床、移动床、沸腾床、流化床和循环流化床等气-固接触反应器，可采用顺流、逆流和错流等多种形式，效果大体相当，具体可参看相关化工设备手册。以循环流化床反应筒系统为例，所述的气-固反应筒的侧下部设置有连接所述气流的气体进口，中部设置有净化剂颗粒加入口，所述净化剂颗粒加入方式可采用机械进料或气力进料等方式，效果相当，在筒体的下部气体进口上方设置有气流分布器，使筒内气固充分混合接触，筒体的上部设置有连接管，所述的气流通过连接管与气固分离器连通，经气固分离器气固分离后，气流从气固分离器的上部排出，净化剂颗粒从气固分离器下部排出，其中部分净化剂可返回筒内参加反应(也可不返回)，具体可根据反应程度调节所述物料返回筒内参加反应的比例(范围可为0-100％)。本专利技术所述的气-固反应筒内的净化剂的净化温度范围一般为25℃-350℃，优选温度范围为100℃-300℃。如进入气-固反应筒的气流温度低于5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体净化剂，其特征在于所述的净化剂的主要成分是由铁(含II)、硫酸根、钙(II)(或镁II)、羟基(或水)和/或氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)组成的混合化合物或络合物，其中各组分的质量百分比为铁(含II)5‑96％，硫酸根1‑80％，钙(或镁)1‑80％，羟基(或水)0.5‑40％，氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)0‑40％。
【技术特征摘要】
1.一种气体净化剂，其特征在于所述的净化剂的主要成分是由铁(含II)、硫酸根、钙(II)(或镁II)、羟基(或水)和/或氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)组成的混合化合物或络合物，其中各组分的质量百分比为铁(含II)5-96％，硫酸根1-80％，钙(或镁)1-80％，羟基(或水)0.5-40％，氧(不包含硫酸根和羟基中的氧)0-40％。2.一种根据权利要求1所述的净化剂，其特征在于所述的净化剂的制备方法是把硫酸亚铁、氧化钙(或氧化镁、或氢氧化钙、或氢氧化镁)和适量水(所述的硫酸亚铁为带结晶水固体时，可不加水)混合后发生化学反应后得到的固体产物，经加热脱水后得到的产物。3.一种根据权利要求1所述的净化剂，其特征在于所述的净化剂的制备方法是把氢氧化亚铁、硫酸钙(或硫酸镁)和适量水混合配制得到固体产物，经加热脱水后得到的产物，其中硫酸钙(或硫酸镁)与氢氧化亚铁摩尔比为0.5∶1以上。4.根据权利要求2或3所述的净化剂的制备方法，其特征在于所述的净化剂制备过程中，在所述的固体产物加热脱水前加入5～50％(体积比)的丙酮、丁酮、乙醇或丙醇溶剂；也可以在所述的固体产物中添加金属氧化物催化助剂，包括二氧化钛、二氧化锰、三氧化钨、五氧化二钒或氧化铝，含量为20％以下(质量比)；所述适量水的加入量为所述硫酸亚铁量的...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄立维，黄华丽，
申请(专利权)人：黄华丽，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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