第5章 环境保护催化与环境友好催化技术_精品.ppt

第五章 环境催化 制备高效催化剂，提高光催化剂的量子转化效率； 扩大光催化剂的吸收波长范围，尤其是开发可见光光催化剂，以便充分利用太阳光。 寻找合适的载体和固定化方法，大型光催化氧化反应器的设计。 反应机理研究中尚缺乏中间产物及活性物种的鉴定，机理研究仍处于设想与推测阶段。 光催化展望 第五章 环境催化 SCR反应器置于空气预热器与静电除尘器之间 锅炉 静电除尘器 SCR反应器 空气预热器 NH3 NH3+空气 湿法烟气脱硫系统 空气 去烟囱 空气 NH3储罐蒸发器 第五章 环境催化 SCR反应器布置在FGD(湿法烟气脱硫装置)之后 锅炉 静电除尘器 SCR反应器 空气预热器 NH3 NH3+空气 湿法烟气脱硫系统 空气 气/气加热器 去烟囱 空气 气/油燃烧器或蒸汽换热器 NH3储罐蒸发器 第五章 环境催化 除TiO2或TiO2/SiO2担载的V2O5非贵金属催化剂外，也可用贵金属作SCR反应催化剂。但贵金属催化剂容易因重金属、磷和砷而中毒，因SOx、卤素而失活，因飞尘而被污染，因而在SCR反应中受到限制。此外，还有一些新型催化剂，如分子筛催化剂、碳作载体的催化剂、氧化铬催化剂、混合氧化物催化剂等。用NH3作还原剂的催化剂，由于NH3价格较高，而且在未完全反应的情况下会带来二次污染，还需进一步开发新的催化技术。 第五章 环境催化 工业上催化法脱硫消除烟道气中的O2 用钒催化剂的催化氧化法 活性炭催化法 第五章 环境催化 催化脱硫催化剂 单一金属氧化物脱硫 尖晶石型复合金属氧化物脱硫 层状双羟基复合金属氧化物（LDH） 目前正在研究的催化剂有以下几种： 第五章 环境催化 由于热电厂烟道气中同时含NOx和SOx，因而迫切需要开发同时消除NOx和SOx的技术。但目前实际使用的装置仍是分步进行。 例如以煤为燃料的电厂一般可先用前述的SCR法除去NOx，然后用石灰石法除去SOx，但此类装置的设计十分复杂。 ? 亟待开发出一种新的NOx/SOx消除技术，将SCR和SO2氧化成H2SO4相结合。 同时催化脱除SOx和NOx 第五章 环境催化 ?V2O5在400～450℃对SOx氧化反应转化率高且稳定，能与SCR除NOx二催化剂相配合。 烟道气先经高温电除尘装置（460℃） ? 进入除NOx反应器 ? 进入反应器的后半段，进行SO2氧化为SO3的转化 ? 经几段冷却，其中SOx与水蒸气结合产生硫酸，然后用冷凝法 回收，可得到70%的工业硫酸 第五章 环境催化 5.3 工业废液的催化净化技术 5.3.1 工业废水对环境的冲击 工业的发展造成了越来越严重的环境污染，水体中大量污染物严重威胁着人类自身的健康。 1994年以来，美国在饮用水中发现了100多种合成有机物，如多氯联苯、多环芳烃等，具有“三致”作用(致癌、致突变、致畸)。 根据我国1998年对全国109700公里河流进行的评价，我国河流长度有70.6%被污染，其中有机污染是一个不可忽视的因素。 第五章 环境催化 第五章 环境催化 第五章 环境催化 第五章 环境催化 5.3.2 催化处理趋于废弃物最少 遵循4R原则： 减少（reduction） 再用 (reuse) 再循环(recycling) 再回收(recovery) 零排放 第五章 环境催化 5.3.3 WAO和CWAO 湿空气氧化（WAO）是处理含有毒物或高有机物废水的重要技术。 WAO是在高温（125~320℃）、加压（0.5~20MPa）条件下的液相氧化，采用气相氧源（常用空气）。 高温加压目的：强化氧在液相中的溶解度、保持水处于液相。 第五章 环境催化 有机废弃物经WAO氧化成CO2和H2O，氮转化成NH3 、NO2或N2，卤素和硫转化成无机卤化物和硫酸盐。 影响氧化程度因素： 温度、氧分压、停留时间和污染物在反应条件下的可氧化程度。 第五章 环境催化 WAO的优点： 作为清洁氧化剂，适用于COD10~100g/L 自成封闭系统，与环境无相互作用 无任何的污染转移 应用于高有机含氮和氨体系，可回收机械能，并且不需要任何辅助燃料，成为自维持体系 对比于其他热氧化法，WAO需要很少的燃料，燃料主要消耗于压缩空气动力和高压液泵，采用合适的催化剂，耗能更少 第五章 环境催化 CWAO催化剂： 对于液相氧化反应，常以过渡金属盐作氧化催化剂，如Fe3+/Fe2+ 。 均相铜盐也是最活跃的均相氧化催化剂 第五章 环境催化 5.4 大气层保护与催化技术 5.4.1 保护臭氧层的催化技术 臭氧层的破坏：O3 在一些自由基（FR?）存在下，可以发生反应，再度转化为O2