[发明专利]一种磁场-光催化多效耦合净化还原性尾气的方法

说明书

本发明公开了一种磁场‑光催化多效耦合净化还原性尾气的方法，具体包括以下步骤：(1)制备具有磁响应和光响应的双功能光催化剂，备用；(2)将还原性尾气通入装有双功能光催化剂的外加磁场的气固光催化反应装置中；(3)在光照条件下，H₂O和O₂生成强氧化性物质，从而氧化HCN、PH₃和H₂S发生光催化反应；(4)HCN、COS和CS₂与H₂O发生催化水解反应；(5)光催化反应过程中生成的H₂O一部分参加催化水解反应，剩余部分H₂O在光照条件下被空穴氧化成·OH并与催化水解反应过程中生成的H₂S继续参加光催化反应。本发明将光催化与磁场联用，能够脱除还原性尾气中的多种污染物。

技术领域

本发明涉及气体处理技术领域，更具体的说是涉及一种磁场-光催化多效耦合净化还原性尾气的方法。

背景技术

还原性尾气如黄磷尾气和密闭电石炉尾气中含有多种杂质气体，如不妥善处理会对环境及人类造成极大的危害。现以黄磷尾气为例展开说明。

我国是黄磷生产大国，有相关资料统计，我国黄磷的生产能力约200万t/a，占全球黄磷生产能力的85％；生产黄磷产生的黄磷尾气排放量超过20亿m³/a。黄磷生产尾气中含有丰富的CO，其含量约为85％-95％，此外还有少量的氰化氢(HCN)、磷化氢(PH₃)、硫化氢(H₂S)、二硫化碳(CS₂)、羰基硫(COS)和砷化氢(AsH₃)等有毒有害气体产生，其会对工业管道和设备产生腐蚀作用，如不合理处置这些气体，不仅会对大气环境造成严重威胁，还会危害人体健康。

CO可以合成各种具有经济价值的有机化合物，但是想充分利用还原性尾气中的CO，就必须对其中的杂质气体进行纯化处理。无论是从资源化利用还是从保护环境的层面上说，脱除黄磷尾气中HCN、PH₃、H₂S、CS₂和COS是势在必行的。目前，还原性尾气同时脱除HCN、PH₃、H₂S、CS₂、COS的部分在国内还没有现成的可借鉴的技术方案，在国家的低排放标准要求下，工厂迫切需要绿色环保、稳定、效果好的脱除工艺。

截止到目前，脱除还原性尾气中HCN、PH₃、H₂S、CS₂和COS的方法有干法(如分子筛法、金属氧化物法和活性炭法等)、湿法(如氯水法、浓硫酸法、次氯酸钠法和液相催化氧化法等)以及其他方法(燃烧法、电解氧化再生法、生物法和光催化法等)。

现有技术CN101732962A公开了一种黄磷尾气净化脱除PH₃、H₂S的方法，其具体操作方法如下：在碱洗单元中里面填充适当的瓷环；吸收剂为5-30％(质量分数)的碱溶液，由塔顶喷入，从底部回流到碱液槽中，循环利用。在催化氧化单元中，氧化反应在2个反应器中进行，反应器中充填催化剂，催化剂为贵金属钯铲在活性炭上，尾气在进入反应器前先预热到一定温度，然后由塔底进入，塔顶流出。然而在实际生产应用过程中，由于PH₃、H₂S的浓度高，需要频繁更换碱溶液，并且催化剂使用的是贵金属，造成投资运营成本过高。

现有技术CN104548926A公开了一种有机硫脱除工艺，该工艺首先是在氢气氛围中采用有机硫加氢催化剂对含COS的气体进行处理，以使COS转化为H₂S，而后再在脱硫剂的作用下将H₂S脱除，从而实现对硫化物的高效脱除。然而该工艺需在高温高压下，操作条件苛刻复杂，价格昂贵，成本较高。