低溫等離子體－催化還原煙氣脫硫的研究
摘要：選用4種有代表性的催化劑Fe2O3-Al2O3(Fe8%)、Co2O3-MoO3-Al2O3(Co5%、Mo15%)、LaCoO3、Co3O4-TiO2，利用低溫等離子體－催化還原法對影響催化效果的電壓、時間和活性成分進行煙氣脫硫的研究。結果表明，在一種催化劑作用下，電壓在12～13 kV，氣體在反應器內的停留時間越長，脫硫率越高，但是存在一個峰值(45%)，脫硫率一般不會超過這個峰值。對4種催化劑進行顯微分析，催化性能從高到低依次為：LaCoO3、Co2O3- MoO3- Al2O3、Co3O4-TiO2、Fe2O3- Al2O3，且LaCoO3催化壽命較長、能耗較小。
關鍵詞：等離子體 催化還原 煙氣脫硫 選擇活性 催化劑
隨著我國經濟的快速發展，電力、煤炭等能源供不應求。高能耗、高污染行業的快速發展對環境產生了巨大的壓力。大氣污染物中，SO2和煙塵是最主要的污染物。SO2來源主要以火電廠發電、冶煉金屬、生活燃煤為主。這些硫在燃燒過程中有90％以SO2的形式進入到大氣中。據2005年全國環境統計公報，當年全國廢氣中SO2排放量2549.3萬t，其中工業SO2排放量為2168.4萬t，占SO2排放總量的85.1％；生活SO2排放量380.9萬t，占SO2排放總量的14.9％。隨著我國居民生活能源結構的改變，生活SO2的排放量隨之減少，而工業排放量和所占的比重在逐年增加。以SO2為主的酸雨影響區域的面積也在逐年擴大。因此，降低大氣中SO2的含量對我國社會、經濟和環境的可持續發展有著重要意義。
1 研究現狀及存在問題
1.1 低溫等離子體脫硫的研究現狀
等離子體脫硫技術的研究已有近20年的歷史，它是在煙氣中加入NH3，再經過反應器放電處理，使煙氣中的SO2變成（NH4）2SO4，并回收（NH4）2SO4作為化肥使用。該技術的脫硫裝置一次性投資低，適用范圍廣，能同時脫除SO2和NOx，對環境無二次污染，實現了硫氮資源的綜合利用和自然生態循環，是一種資源化的污染治理技術，并可在常溫下進行反應。但由于反應中需加入大量NH3，在進行銨鹽回收時需要較高的溫度[1,2]。
李勁等首先將催化還原技術引入等離子體脫硫研究。利用高能電子轟擊CO2分子，經過一系列復雜反應產生還原劑CO。在催化劑作用下，將SO2在常溫下還原為元素S。在無催化劑存在時，CO生成量隨CO2初始濃度增大而增大；在有催化劑存在時，當CO2濃度在3.40%～13.75%（體積分數）時，CO生成量幾乎不受CO2初始濃度的影響，適當的催化劑有助于CO的生成[3]。
吳迪鏞等發現，在常溫常壓下，利用非均布的Fe2O3-Al2O3催化劑，無論有無O2，SO2最高脫除效率可達到85％～91％，但選擇性不理想[2]。因此，如何提高催化劑的選擇性是該技術的一個關鍵問題。
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