[发明专利]一种铁基螯合物液相络合吸收NO的工艺

说明书

所属技术领域

本发明涉及工业烟气中NOx污染物的治理方法。

背景技术

氮氧化物（NO_X）是造成大气污染的主要污染物之一，和SO₂一样，是形成酸雨和酸雾的大气污染物，并引起土壤酸化、水资源污染等环境问题，对生态环境和人体健康有着巨大危害。NOx的危害还体现在对大气环境的破坏，NO能够像氟氯烃一样显著破坏臭氧层，同时NO和N₂O也是温室气体，另外，NO与烃类物质在阳光的作用下可发生化学反应，造成光化学污染。

烟气脱硝工艺按吸收剂和脱除产物状态不同可分为湿法和干法脱硝技术。干法脱硝技术如SCR法、SNCR法、活性炭吸附法和电子束照射法等分别存在着应用范围窄、烟气处理系统复杂、建设运行费用高、废弃催化剂形成二次污染、电力消耗大等缺点；而湿法脱硝技术作为另一种选择，往往可实现SO₂与NOx的同时去除，具有烟气治理工艺流程短、设备简单等优点。但是烟气中的NOx污染物中95%是NO，非常难于溶于水（50℃时NO在水中的溶解度为38mg/L，是SO₂和NO₂的1/1000以下），因此常规碱液吸收工艺对NO基本无效。有研究表明，铁、钴、镍等过渡金属可与NO形成π-酸配位体的络合物（参考文献：Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1978, 17, 321-324；Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1985, 24, 149-152），而这些过渡金属与某些配体形成螯合物后，可极大地促进金属与NO络合物的形成，而其中以亚铁螯合物与NO的络合速度最快（参考文献：Ind. Eng. Chem. Res. 1987, 26, 2016-2019）。亚铁的螯合物是与水溶液中的NO形成亚硝酰络合物而络合NO（参考文献：Ind. Eng. Chem. Fundam. 1984, 23, 60-64）。后续的研究中，人们发现了两类配体与亚铁形成螯合物后可以快速络合NO：一类是氨基羧酸类配体，如乙二胺四乙酸(EDTA)，二三胺五乙酸（DTPA）、次氮基三乙酸（NTA）等。例如，EDTA与Fe(II)形成的螯合物Fe²⁺-EDTA可以按下式快速络合NO：

另一类是含SH-的巯基类配体，如半胱氨酸(CySH)、谷胱甘肽（GSH）、二巯基丙烷基磺酸盐（DMPS）等。例如，DMPS与亚铁的螯合物Fe²⁺-(DMPS)₂与NO按下式络合NO（参考文献：Nature, 1994, 369:139-141）：

不同的配体对亚铁螯合物络合NO的性能有显著影响。第一类氨基羧酸类亚铁螯合物具有较快的络合NO能力，但螯合物中的亚铁极易受氧的影响，会导致亚铁螯合物中的亚铁迅速被氧化成三价铁，失去络合NO的能力（参考文献：Ind. Eng. Chem. Res., 1987, 26:1468-1472, Ind. Eng. Chem. Res., 1993, 32:2580-2594）。虽然人们曾尝试生物法再生、催化再生、还原剂再生等方法，但总体再生困难，难以工业应用。另外，这类配体本身也易被氧化，使得亚铁螯合物损失量大。为了提高亚铁螯合物的抗氧性能，人们发现了第二类配体，即含SH-的氨酸或缩氨酸的亚铁鳌合物（参考文献：Ind. Eng. Chem. Res., 1988, 27:2156-2161；Environ. Prog. 1997, 16:301-306），由于SH-基团的作用，其可以稳定碱性溶液中的亚铁离子，能将氧化生成的铁离子还原成亚铁离子。但这类配体还处于实验室研究阶段，一些问题还有待解决，例如，该类络合吸收剂在吸收NO和还原Fe³⁺的时候，巯基化合物不断被氧化需要及时还原，同时此类螯合物合成工艺复杂，价格昂贵，工业应用困难。

本发明是公开一种可促进亚铁络合NO效率的螯合配体，以及使用该螯合配体的亚铁螯合物络合吸收NO的方法，以克服现有技术上的缺陷，实现低成本治理氮氧化物污染。

发明内容

本发明是公开一种可促进亚铁络合NO效率的螯合配体：三乙醇胺（TEA），以及使用三乙醇胺与亚铁的螯合物作为吸收剂，络合吸收NO的方法。该方法可以用于硝酸工业、有色工业、硝化工序等工业过程的NO污染治理，以及燃烧烟气中NOx污染的高效净化。