一種介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法技術

本發明專利技術公開了一種介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，此方法是將催化劑裝填在介質阻擋放電反應器中進行改性；將改性后的催化劑置于玻璃管式固定床反應器中，通入混合氣體，將NO催化氧化成NO2；改性后的催化劑具有較高的低溫催化活性，NO催化氧化效率最高可達75~85%；且采用圓柱形介質阻擋放電反應器，便于觀察催化劑的改性情況；實際操作簡單，改性條件易于控制；能耗較低；改性時間較短；產物NO2可用堿液吸收，得到副產物，可回收利用；方便實際生產應用，具有較高的工業應用價值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，屬于介質阻擋放電等離子體改性催化劑應用于大氣污染凈化

技術介紹
隨著經濟的迅猛發展，能源消耗所帶來的環境污染問題日益嚴重。目前，全世界NOx排放中超過95%來自于化石燃料的燃燒，而煙氣中所排放的NOx中，NO占90°/Γ95%。氮氧化物是引起酸雨，光化學煙霧等破壞地球生態環境和損害人體健康的主要大氣污染物。因此如何消除氮氧化物的污染是環境保護中一個非常令人關注的課題。 目前，脫除氮氧化物方面應用較多的是選擇性催化還原技術(SCR)，但是由于氨的加入可能會導致二次污染且反應溫度也較高。一種可替代的方法是將NO催化氧化成NO2,即選擇性催化氧化(SC0)，氧化后的NO2可用堿液進行吸收。這種方法操作簡單，成本較低。但是如何在較低的溫度下將NO氧化成NO2成為該技術的關鍵。同時，近年來，介質阻擋放電等離子體技術作為一種新的材料改性方法引起越來越多的研究人員在催化劑領域的關注。專利技術申請CN101773780A公開了一種等離子體協同低溫催化氧化NO脫除氮氧化物的方法，其特征在于將含NO、O2的待處理混合氣體，空速控制在ΙΟΟΟ ΤθΟΟΟΟΙΓ1之間，通過等離子體反應器活化，活化后的混合氣通過裝有錳基氧化物催化劑的固定床反應器，使混合氣中的NOx在50 150°C條件下定量的氧化為NO2。該專利技術在較低溫度下即可將NO定量的轉化為NO2，并進一步吸收利用，無二次污染，做到了資源化處理，并且氣體中CO、CO2, SO2雜質組分的不利影響小，處理NOx的濃度范圍寬。但是此方法為等離子體協同催化氧化NO，氣體需要先進行等離子體活化，活化后的氣體再進行催化氧化反應，實施過程不方便控制，實際操作較繁瑣，因此工業應用價值不高。專利技術專利CN101822945A公開了一種用低溫等離子體改性催化劑催化氧化氮氧化物的方法。將催化劑置于等離子體反應器中在一定條件下進行改性處理，催化劑的低溫催化氧化能力明顯提高，在5(Tl5(TC下，NO的轉化率可達8(Γ86 %左右，但是在較低溫度下(500C ^lOO0C )，該催化劑的NO催化氧化效率較低(15% 45%);同時等離子體能耗較高(輸入電壓1(T70V)，且改性時間較長(5飛h)。而且，該方法采用的等離子體反應器為同軸式介質阻擋放電反應器，所處理的催化劑須置于剛玉管與不銹鋼電極之間的縫隙處，處理時須頻繁拆裝反應器，操作起來極其不方便，并且外壁為不透明的剛玉管也無法觀察到催化劑的改性情況，因此，實際應用價值不高。專利CN101822983A公開了一種催化氧化煙氣中氮氧化物的催化劑，以介孔二氧化硅為載體，鉀、鑰的一種或兩種混合物為摻雜組分，鉬為活性組分，采用等體積分步浸潰法制備的催化劑。在此催化劑作用下，利用煙氣中本身含有的氧氣，將一氧化氮氧化成易于溶于水的二氧化氮，提高煙氣中氮氧化物的氧化度，再利用堿液吸收脫硝。本專利技術工藝所得經鉀、鑰摻雜的鉬基催化劑的催化氧化性能顯著優于未摻雜鉬基催化劑，脫硝效率高；在鉀、鑰摻雜的鉬基催化劑的催化氧化作用下，氧化后煙氣中NOx氧化度恰在45%-65%之間，可回收脫硝副產亞硝酸鹽，實現脫硝產物的資源化。但是反應溫度較高(200°C)，催化氧化活性較低，并且制備過程復雜，成本也較高。因此，為了實現低溫高效催化氧化氮氧化物，需要進一步開發催化劑的改性方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，經過介質阻擋放電等離子體改性后的催化劑具有較高的低溫活性，NO催化氧化效率最高可達75 85%。本專利技術通過控制介質阻擋放電等離子體的改性條件(改性氣氛、改性電壓、改性時間)，旨在尋找出一種較適合催化氧化NO的催化劑等離子體改性條件。 本專利技術介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法包括如下步驟 (1)將錳鈷氧化物Mn-Co-Ox催化劑置于等離子體反應器中進行改性，改性氣氛為氮氣、空氣、氧氣中一種，在輸出電壓4lkV條件下處理O. 5^3h,即得改性后催化劑； (2)將含有顯、02和隊的混合氣體通過裝有等離子體改性后的催化劑的固定床反應器，在5(T250°C下將混合氣體中的NO氧化成NO2,隨后氣體進入氨水吸收瓶，得到副產品硝酸銨可回收利用。本專利技術中等離子體反應器采用同軸式圓柱形介質阻擋反應器，在內徑8 12mm的介質玻璃管中插入一個直徑3 5_的不銹鋼高壓電極，介質玻璃管外壁裹上鋁箔紙作為接地電極，石英砂芯位于高壓電極的下方并固定在介質玻璃管內，催化劑置于石英砂芯上，并且完全覆蓋在放電區域內，具體見附圖I。本專利技術中N0、02和N2的混合氣體中NO的體積百分比濃度為O. 05%,O2的體積百分比濃度為3 5%，N2為平衡氣體，混合氣體空速為βΟΟΟΟ δΟΟΟΙΓ1。本專利技術中錳鈷氧化物催化劑采用常規方法制備，主要借鑒了專利技術CN101530795中公開的方法將醋酸錳、高錳酸鉀和硝酸鈷混合，并充分研磨3(T40min，置于7(T9(TC烘箱內恒溫反應36 48小時，產物用去離子水洗滌3 4次，抽濾，再用無水乙醇洗滌2 3次，抽濾；于100 1201下干燥8 12小時，經壓片、研磨、過篩制成4(Γ60目的顆粒，得錳鈷氧化物催化劑Mn-Co-Ox，其中醋酸錳和高錳酸鉀的摩爾比為O. 5^1 :l，Mn Co的摩爾比為5 10 1 ； 本專利技術相對于現有技術的優點如下 本專利技術采用圓柱形介質阻擋反應器，以玻璃管為放電介質，便于觀察催化劑的改性情況；實際操作簡單，無須拆卸反應器，改性條件易于控制；能耗較低；改性時間較短；在本專利技術改性條件下的催化劑的低溫催化活性較好，改性后的催化劑有較高的NO催化氧化活性，NO催化氧化效率最高可達75% 85%，比未經過等離子體改性的催化劑效率提高了 15% 25%。相比專利技術專利CNlO 1822945A，本專利技術制得的催化劑在低溫條件下(50°C 100°C) NO催化氧化效率提高了 5% 35%，在較高溫度時(250°C)提高了 45% 55% ;同時產物勵2可用堿液吸收，得到副產物，可回收利用；方便實際生產應用，具有較高的工業應用價值。附圖說明圖I介質阻擋放電等離子體反應器示意 圖2為本專利技術方法制得的錳鈷催化劑在不同改性氣氛條件下催化氧化NO的效率圖；圖3為本專利技術方法制得的錳鈷催化劑在不同改性電壓、時間下催化氧化NO的效率圖；圖中1是高壓電極、2是玻璃管、3是接地電極、4是石英砂芯、5是固定套、6是進氣口、7是出氣口、8是交流高壓電源、9是橡膠塞、10是催化劑。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步詳細說明，但本專利技術保護范圍不局限于所述內容。實施例I :介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，具體操作如下 (O催化劑制備將醋酸錳、高錳酸鉀和硝酸鈷混合，并充分研磨30min，置于70°C烘箱內恒溫反應48小時，產物用去離子水洗滌3次，抽濾，再用無水乙醇洗滌3次，抽濾；固 體于100°C下干燥12小時，經壓片、研磨、過篩制成4(Γ60目的顆粒，得錳鈷氧化物催化劑Mn-Co-Ox，其中醋酸錳和高錳酸鉀的摩爾比為2:3，Mn:Co的摩爾比為9:1 ； (2)將Mn-Co-Ox催化劑置本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，其特征在于按如下步驟進行：將錳鈷氧化物催化劑置于等離子體反應器中進行改性，改性氣氛為氮氣、空氣、氧氣中的一種，在輸出電壓4~8kV條件下處理0.5~3h，即得改性后催化劑；將含有NO、O2和N2的混合氣體通過裝有等離子體改性后的催化劑的固定床反應器，在50~250℃下將混合氣體中的NO氧化成NO2，產物NO2用堿液吸收，回收利用。

【技術特征摘要】
1.一種介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，其特征在于按如下步驟進行 將錳鈷氧化物催化劑置于等離子體反應器中進行改性，改性氣氛為氮氣、空氣、氧氣中的一種，在輸出電壓4lkV條件下處理O. 5^3h,即得改性后催化劑； 將含有NO、O2和N2的混合氣體通過裝有等離子體改性后的催化劑的固定床反應器，在5(T250°C下將混合氣體中的NO氧化成NO2，產物NO2用堿液吸收，回收利用。2.根據權利要求I所述的介質阻擋放電等離子體改性催化劑催化氧化NO的方法，其特征在于等離...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐曉龍，向瑛，易紅宏，李凱，王建根，馬潔云，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：