[发明专利]一种低温等离子体协同催化剂脱除NOx的处理装置及其处理方法

说明书

技术领域

本发明属于氮氧化物脱除技术领域，具体涉及一种低温等离子体协同催化剂脱除NOx的处理装置及其处理方法。 

背景技术

氮氧化物（NO_x）是由氮、氧两种元素组成的化合物，它不仅是酸雨形成的主要原因，而且可与碳氢化物等反应形成光化学烟雾，是主要大气污染物之一。氮氧化物主要来自燃煤烟气（固定源）以及汽车尾气（移动源）。随着工业燃煤量增大和汽车保有量增加，其排放到大气中的NO_x含量也随之大量增加。因此，由NO_x引起的环境污染也越来越受到人们的重视。 

NO_x的水溶性和反应活性较差，治理较困难，技术要求高。常用的NO_x脱除方法包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法、电子束照射法、活性焦吸附法、尿素法、氨法和钴氨溶液脱除法等。NO_x选择性催化还原（SCR）技术是指在催化剂存在下使还原剂优先与废气中的NO_x反应并使其还原为N₂的催化过程。目前，用NH₃作还原剂，在TiO₂-V₂O₅-WO₃催化剂作用下选择性催化还原废气中的NO_x使之生成N₂，该方法在国外已经成功应用于治理固定源污染如硝酸厂尾气、发电厂烟道气、重油锅炉废气等；对于流动污染源如汽车等的尾气治理目前成熟的催化剂是以堇青石（2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂）蜂窝陶瓷为载体，用Al₂O₃和CeO₂为涂层，并用贵金属为活性组分，可同时脱除CO、HC及NO_x的三效催化剂。 

近年来迅速发展的低温等离子体催化（non-thermal plasma catalysis）技术是治理低浓度废气的有效方法之一，并得到深入研究和发展。国内外有关研究表明低温等离子体协同催化作用相比单个作用时能有效增强氮氧化物脱除效率。Stefan Broer等人在100～250℃下以氨为还原剂，采用介质阻挡放电产生低温等离子体，并和V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂作用于模拟机动车尾气（含82%N₂、13%O₂、5%H₂O、500mg/m³NO_x和500mg/m³NH₃），在低于140℃时不经过等离子体处理NO_X几乎没有脱除；当在催化转化前附加介质阻挡放电时约有70%的NO_x被还原，此时温度低于100℃；NO和NO₂在催化反应中共存，加强了催化反应的选择性。天津大学刘昌俊等人通过X射线光谱证明了交流介质阻挡放电等离子体能在沸石微孔内引发催化反应，等离子体不仅能降低催化剂表面活化能，而且还诱导表面催化反应。 

虽然低温等离子体协同催化脱除NO_X的催化剂种类很多，但大多采用贵重金属催化剂，并且需要还原剂，因而导致NO_X的脱除成本较高，同时NO_x的脱除效率也有待进一步提高。因此，随着NO_X污染的不断加剧，研发简洁高效的NO_X处理装置和低温活性较强的催化剂，是一个亟待解决的、同时具有十分重要的现实意义的技术问题。 

发明内容

本发明的目的之一是提供一种低温等离子体协同催化剂脱除NOx的处理装置。本处理装置对NO_X的处理效果较好，而且本处理装置易于小型化，便于在移动的汽车上安装使用，同时本处理装置的制造和运行费用均较低。