光催化氧化结合液相吸收处理氮氧化物的研究

发布时间：2021-10-30 23:03

　　本文围绕着烟气氮氧化物氧化这一湿法脱硝的关键技术问题，重点研究了NO的光催化氧化技术。系统研究了TiO₂光催化剂制备工艺（溶胶-凝胶法，水热法），考察了过渡金属离子、贵金属离子掺杂对TiO₂光催化氧化NO活性的影响。最后，提出了一种光催化氧化结合液相吸收的湿法脱硝新工艺。首先，采用模拟烟气，考察了氮氧化物在光催化氧化体系中的反应特性，讨论了水蒸气含量、氧气含量等主要因素的影响。研究结果表明，NO的光催化氧化符合Langmuir-Hinshelwood动力学模型。傅立叶红外光谱的分析结果表明，催化剂表面的硝酸、亚硝酸沉积是造成催化剂失效的主要原因，500℃下30 min的灼烧是一种比较简便、有效的催化剂再生方式。其次，以氮氧化物的光催化氧化活性为考察指标，结合XRD、TEM、TG-DSC、SEM、UV-Vis等表征手段，系统研究了纳米TiO₂的溶胶-凝胶法制备工艺，主要研究对象包括钛水比、钛醇比、钛酸比以及灼烧温度等。研究发现，溶胶制备的工艺条件对TiO₂催化剂的结构和催化活性存在较大的影响。同时本文... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
目录
摘要
Abstract
图表清单
主要符号说明
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 课题来源
    1.3 立题依据
    1.4 研究目标
    1.5 主要研究内容
第二章 文献综述
    2.1 烟气脱硝技术概况
    2.2 湿法烟气脱硝技术
        2.2.1 氧化吸收法
        2.2.2 液相催化氧化法
        2.2.3 络合吸收法
        2.2.4 还原吸收法
        2.2.5 杂多酸法
    2.3 TiO_2光催化技术基本原理
        2.3.1 半导体能带理论
        2.3.2 TiO_2的晶型结构和光催化活性
        2.3.3 TiO_2光催化机理
    2.4 纳米TiO_2制备工艺概述
        2.4.1 溶胶-凝胶法
        2.4.2 水热法
        2.4.3 钛醇盐水解法
        2.4.4 沉淀法
        2.4.5 微乳液法
    2.5 TiO_2光催化技术的研究进展及趋势
        2.5.1 降低TiO_2催化剂光生载流子复合率
        2.5.2 TiO_2催化剂的固定化研究
    2.6 本章小结
第三章 NO的光催化氧化及机理研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 负载纳米TiO_2催化剂的制备流程
        3.2.3 催化剂表面成分分析及分析方法
        3.2.4 光催化实验过程
    3.3 NO光催化氧化过程研究
    3.4 NO光催化氧化过程主要影响参数研究
        3.4.1 相对湿度
        3.4.2 氧含量
        3.4.3 停留时间
        3.4.4 进气浓度
    3.5 NO光催化氧化的动力学方程推导
        3.5.1 基元反应过程的推导
        3.5.2 反应动力学模型的推导
    3.6 催化剂失效原因以及再生方式探讨
    3.7 NO光催化氧化的机理分析
    3.8 本章小结
第四章 TiO_2光催化剂的溶胶-凝胶法制备
    4.1 引言
    4.2 实验材料与方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 溶胶-凝胶法制备流程
        4.2.3 催化剂的表征
        4.2.4 光催化实验过程
    4.3 溶胶-凝胶法制备工艺研究
        4.3.1 钛水比
        4.3.2 钛醇比
        4.3.3 钛酸比
        4.3.4 灼烧温度
        4.3.5 煅烧时间
    4.4 复合TiO_2膜的制备工艺研究
        4.4.1 复合TiO_2膜的TG-DSC分析结果
        4.4.2 复合TiO_2膜的XRD分析结果
        4.4.3 复合TiO_2膜的表面形貌研究
        4.4.4 复合TiO_2膜的催化效果比较
    4.5 本章小结
第五章 TiO_2催化剂的水热法制备
    5.1 引言
    5.2 实验材料与方法
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 催化剂的制备
        5.2.3 催化剂的表征
        5.2.4 光催化实验过程
    5.3 水热温度对催化性能的影响
    5.4 水热时间对催化性能的影响
    5.5 灼烧温度对催化性能的影响
    5.6 本章小结
第六章 过渡金属离子改性对光催化活性的影响
    6.1 引言
    6.2 实验材料与方法
        6.2.1 实验材料
        6.2.2 催化剂制备过程
        6.2.3 催化剂表征及分析方法
        6.2.4 光催化实验过程
    6.3 过渡金属离子掺杂对催化活性的影响
        6.3.1 XRD分析结果
        6.3.2 TEM以及EDS分析结果
        6.3.3 UV-Vis分析结果
        6.3.4 金属离子掺杂的纳米TiO_2的效果比较
    6.4 过渡金属离子表面沉积对催化活性的影响
        6.4.1 XRD分析结果
        6.4.2 TEM、HR-TEM分析结果
        6.4.3 UV-ViS分析结果
        6.4.4 浸渍沉淀法制备的Zn/TiO_2的X射线光电子能谱分析
        6.4.5 过渡金属离子表面沉积的TiO_2的效果比较
    6.5 金属离子改性对催化活性影响的机理探讨
    6.6 本章小结
第七章 贵金属表面沉积对光催化活性的影响
    7.1 引言
    7.2 实验材料与方法
        7.2.1 实验材料
        7.2.2 催化剂制备过程
        7.2.3 催化剂表征及分析方法
        7.2.4 光催化实验过程
    7.3 XRD分析结果
    7.4 TEM、HR-TEM以及能谱分析结果
    7.5 UV-Vis分析结果
    7.6 贵金属掺杂TiO_2的光电子能谱分析结果
    7.7 贵金属离子表面沉积的纳米TiO_2对NO光催化氧化效果
    7.8 本章小结
第八章 光催化氧化结合液相吸收处理NO_X的联合工艺开发
    8.1 引言
    8.2 实验材料与方法
        8.2.1 实验材料
        8.2.2 负载纳米TiO_2催化剂的制备流程
        8.2.3 固体样品组成分析以及分析方法
        8.2.4 光催化氧化结合液相Na_2SO_3吸收处理NOX实验过程
    8.3 光催化氧化部分主要操作参数研究
        8.3.1 停留时间
        8.3.2 进气浓度
        8.3.3 相对湿度
        8.3.4 氧含量
        8.3.5 催化剂失效考察
    8.4 液相Na_2SO_3吸收部分主要操作参数研究
        8.4.1 吸收液浓度
        8.4.2 吸收液温度
        8.4.3 吸收液pH值
    8.5 吸收液的氧化抑制研究
        8.5.1 不同浓度抑制剂对吸收液使用时间的影响
        8.5.2 吸收产物的FT-IR分析以及结果讨论
    8.6 联合吸收工艺的反应历程推导
    8.7 本章小结
第九章 结论与建议
    9.1 主要结论
    9.2 对未来工作的建议
参考文献
论文的创新点
攻博期间发表的论文
攻博期间申请的发明专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]利用臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的氧化机理研究[J]. 王智化,周俊虎,温正城,张彦威,岑可法.  浙江大学学报(工学版). 2007(05)
[2]用臭氧氧化技术同时脱除锅炉烟气中NOx及SO2的试验研究[J]. 王智化,周俊虎,魏林生,温正城,岑可法.  中国电机工程学报. 2007(11)
[3]臭氧氧化结合化学吸收同时脱硫脱硝的研究[J]. 魏林生,周俊虎,王智化,岑可法.  动力工程. 2006(04)
[4]NaClO2湿法烟气脱硫脱硝技术研究[J]. 王琼,胡将军,邹鹏.  电力环境保护. 2005(02)
[5]纳米二氧化钛的制备工艺与应用进展[J]. 吴迪,王鼎聪,赵德智.  河北化工. 2005(02)
[6]二氧化钛可见光光催化剂研究进展[J]. 唐剑文,吴平霄,曾少雁,刘云.  现代化工. 2005(02)
[7]燃煤烟气SOx/NOx污染控制技术[J]. 赵海红,谢国勇.  化学工业与工程技术. 2004(01)
[8]溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛的工艺研究[J]. 廖东亮,肖新颜,张会平,万彩霞,陈焕钦.  化学工业与工程. 2003(05)
[9]TiO2光催化剂的制备过程与配方优化[J]. 程小苏,曾令可,黄浪欢,王慧.  华南理工大学学报(自然科学版). 2003(02)
[10]燃煤锅炉烟气NOx污染等离子体治理技术[J]. 魏恩宗,林赫,高翔,骆仲泱,倪明江,岑可法.  环境污染治理技术与设备. 2003(01)

博士论文
[1]宽光谱激发的锐钛矿溶胶的低温制备及结构、性能表征[D]. 高基伟.浙江大学 2006



本文编号：3467586