[发明专利]一种烟气中硫氮转化为铵盐肥料的方法

说明书

本发明公开了一种烟气中硫氮转化为铵盐肥料的方法，包括以下步骤：S1、构建电化学反应吸收池，其中包括阴极电极和阳极电极，其中阴极电极为三维多孔泡沫金属电极或多孔的金属网电极；S2、将含有二氧化硫和氮氧化物的高温烟气通入含有过硫酸铵的电化学反应吸收池；S3、在反应过程中实现换热，过硫酸铵被电‑热‑金属离子活化产生具有强氧化的活性自由基，将烟气中的SO₂和NO_X氧化去除，溶液中的氮氧化物转化为硝酸根，二氧化硫转化为硫酸根；S4、烟气处理后，含有高浓度的硫酸铵、硝酸铵反应溶液被引出，然后蒸发结晶得到副产物。本发明处理效率高，脱硫脱硝不产生二次污染，环境友好，能将烟气中的N、S元素高效实现资源化利用，具有工业应用潜力。

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种烟气中硫氮转化为铵盐肥料的方法。

背景技术

在化石燃料的燃烧过程中会产生高浓度的NO_x和SO₂，引发一系列空气污染等环境问题。因此，脱硫脱硝需求迫切。其中，湿式的脱硫脱硝法比较常见，但是氮氧化物和二氧化硫会溶解到水中转化为硫酸盐和硝酸盐的废水，水中过量硫酸盐和硝酸盐的积累和排放会对环境造成一定的损害，并对人类健康造成风险。因此，控制硫酸盐和硝酸盐向环境中的排放具有十分重要的意义。再者，脱硫脱硝后的溶液中N、S也是资源，应该被回收利用，将其转化为铵盐是一条比较可行的路径。先前关于硝酸盐修复有生物去除、离子交换、反渗透、化学催化法、生物脱氮法，以上技术都能对硝酸盐进进行去除，但还原效率低，流程复杂使其存在一定的局限性。目前，电化学还原法以其处理效率高、占地面积小、环境友好等优点吸引了大量的研究人员，是一种非常有效的方式，可以实现硝酸盐还原为铵盐，最终生成硫酸铵的产物，实现资源化。CN 106986440A公开“一种地下水硝酸盐去除方法及反硝化反应器”，该方法电化学、异养型好氧反硝化与厌氧自氧反硝化相结合去除硝酸盐。但该方法设备占地面积大，成本昂贵及还原效率低。CN101624226A公开了“催化电化学生物氢自养反硝化去除硝酸盐的方法和反应器”，该方法将具有催化活性的电极作为阴极，同时将反硝化细菌直接与阴极接触，电化学高选择性还原硝酸根。但该方法反应条件苛刻，接触面积小，反应位点少，存在电流效率不高的缺陷。CN113603189 A公开了“一种用于去除水中硝酸盐的电催化滤膜及其制备方法和应用”，该方法将铜网进行一定的改性，制备一种富含表面氧空位的电催化滤膜高效率还原硝酸盐，该方法工艺复杂，同时还会引起催化剂的失活及中毒，具有一定的局限性。为了实现更好的效率，同时还能降低成本，是一件急需要去关注的事情。所以，为实现烟气中高效的N、S资源转化问题，有必要研发一种电化学高温烟气余热活化过硫酸盐净化烟气中脱氮除硫，将二氧化物和氮氧化物氧化为离子态，再利用泡沫铁阴极电化学还原技术将硝酸根还原为铵的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟气中硫氮转化为铵盐肥料的方法。

本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：

S1、构建电化学反应吸收池，其中包括阴极电极和阳极电极，其中阴极电极为三维多孔泡沫金属电极或多孔的金属网电极；

S2、将含有二氧化硫和氮氧化物的高温烟气通入含有过硫酸铵的电化学反应吸收池；

S3、在反应过程中实现换热，过硫酸铵被电-热-金属离子活化产生具有强氧化的活性自由基，将烟气中的SO₂和NO_X氧化去除，溶液中的氮氧化物转化为硝酸根，二氧化硫转化为硫酸根，其中，三维多孔泡沫金属阴极将硝酸根在零价金属作用下还原为铵离子；

S4、烟气处理后，含有高浓度的硫酸铵、硝酸铵反应溶液被引出，然后蒸发结晶得到副产物。

在本方法的处理过程中，以Fe⁰金属离子为例，所涉及到的部分化学反应如下：

硝酸盐还原为铵原理如下：

阴极：

阳极：