[发明专利]一种微波催化直接分解NO反应脱硝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除废气中氮氧化物的方法，特别涉及一种微波催化直接分解废气中一氧化氮的方法。

背景技术

氮氧化物是严重危害人类健康的主要污染物之一，其95％以上成分为NO。据估计，2015年我国燃煤电厂NOx排放量将达到1310万吨，可见控制NO的排放是极为重要的。随着人类生活水平的不断提高，世界各国都非常重视对含有氮氧化物排放物治理的研究、推广和应用。

NO的直接分解法因具有经济、不消耗NH₃、CO、CH₄等还原剂、不产生二次污染的特点，被认为是最具吸引力的方法。NO分解的反应为NO直接分解为N₂和O₂在热力学范围内达到99％是完全可行的，但是反应活化能高达364kl/mol，因此研究NO的分解实质是探讨其动力学的问题，即找到一种合适的催化剂与一种高效的能量来共同作用降低反应的活化能是NO直接分解的关键。

如Cu-ZSM-5分子筛催化剂是迄今为止发现的NO低温分解活性最好的催化剂，也是当前最活跃的研究对象。Cu-ZSM-5分子筛催化剂的最佳活性温度在450℃～550℃范围内，最佳转化率在70％左右，氧的存在抑制了催化剂的活性。改性的Cu-ZSM-5催化剂如Ce-Cu-ZSM-5较少受O₂的阻抑，但其NO转化率也只能保持在75％。

微波能作为一种高效能已经得到普遍认可。黄卡玛等人做了长时间一系列的研究，认为微波能够改变分子之间的相互作用，显著提高某些化学反应的速度和改变反应的机制，具有“特殊效应”。张涛等人利用微波放电来处理NO，取得了很好的效果。唐军旺在微波加热模式和常规加热模式下用Fe/ZSM-5催化剂进行脱硝研究，结果表明微波加热能让本来不能催化分解的反应确实发生了，并且NO达到70％的转化率。

上述研究虽然都很多，但是从公开的资料来看，最好的分解NO率为75％，Cu-ZSM-5分子筛催化剂的最佳活性温度在450℃～550℃范围内，最佳转化率在70％左右，氧的存在抑制了催化剂的活性。改性的Cu-ZSM-5催化剂如Ce-Cu-ZSM-5较少受O₂的阻抑，但其NO转化率也只能保持在75％。脱除率不高，受废气中氧含量影响大，此方法达不到脱除要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的一氧化氮脱除率不高，工艺比较复杂的问题，本发明提供一种工艺简单易行、氮氧化物的脱除率高的，经济实用的脱除废气中氮氧化物的方法。

本发明的目的是通过如下方式实现的：

一种微波催化分解废气中一氧化氮的方法，包括如下步骤：

(1)将填充了催化剂的反应管安装在微波场中构成反应床层，所述反应管可透波，所述的催化剂为铜分子筛催化剂；

(2)将含一氧化氮的废气以一定的速度通过上述反应床层，在微波催化反应床层100℃～450℃的温度下，在微波场和催化剂的共同作用下进行气固微波催化反应。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述的铜分子筛催化剂为Cu-ZSM-5分子筛催化剂或CuO加Cu-ZSM-5分子筛催化剂。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述Cu-ZSM-5分子筛催化剂铜含量的重量比为0.1％～15％，优选5％～10％，分子筛基为ZSM-5，ZSM-5分子筛中的硅铝摩尔比为30～60。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述的CuO加Cu-ZSM-5分子筛催化剂中氧化铜的添加量为分子筛催化剂重量的10％～70％，优选25％～50％；Cu-ZSM-5分子筛催化剂铜含量的重量比为0.1％～10％，分子筛基ZSM-5分子筛中的硅铝摩尔比为30～60。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述的反应管为石英管。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述的催化剂在反应管中的填充量为反应管体积的50％-100％。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述微波场的微波频率为500-3000MHz。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述微波场的微波频率为500-2350MHz。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述微波场的微波频率为856-965MHz。

上述的微波催化分解废气中一氧化氮的方法，其中所述的气体空速为1000～8000h^-1。