專利名稱：電輔助選擇性催化還原no脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于大氣污染控制工程與凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種在外加直流電壓條件下，能夠促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)主要包括NO和NO2兩種氣體，是化工工業(yè)、電力工業(yè)、內(nèi)燃機等排放氣體中有害物質(zhì)之一。在所有排放總量中，燃料燃燒排放出的NOx占有最大比重，約30% ；火山噴發(fā)、化工廠尾氣排放等其他因素共占約70%。燃料燃燒又包括固定源和流動源兩個方面，固定源(包括:火電廠、燃煤鍋爐及工業(yè)燃燒裝置等)排放量約占燃燒總排放的70%，其余主要來自機動車輛等流動源。NO占燃燒煙氣中NOx總量的90°/Γ95%。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，能源消耗逐年增加，NOx的排放量也迅速增加，2000年全國NOx排放總量約為1.2 X IO7t，2010年超過2Χ107 t。今后我國NOx的排放量將十分巨大，如果不加以控制直接排放到大氣中可能造成酸雨、臭氧空洞等環(huán)境問題，同時也可能對人體的呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害。NH3選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction, SCR)技術(shù)因其高效、穩(wěn)定等特點，是目前應(yīng)用最為廣泛的固定源脫硝技術(shù)。但該項技術(shù)需要較高的催化起活溫度，已商業(yè)化的釩鈦體系催化劑起活溫度一般高于300°C，難以在煙氣處理系統(tǒng)末端應(yīng)用。等離子體協(xié)同低溫催化氧化NO脫除氮氧化物是目前研究較為熱門的一項低溫脫硝技術(shù)，但其需要在高壓放電條件下才能實現(xiàn)，而且容易打火而產(chǎn)生爆炸事故。除此項技術(shù)外，其他針對低溫脫除氮氧化物的研究在國內(nèi)外尚未見突破性進展。因此，一種低溫、高效、安全、穩(wěn)定的脫硝技術(shù)成為目前大氣污染控制工程與凈化技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點話題。
發(fā)明內(nèi)容為了進一步提高氨選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的低溫效率，本實用新型提供一種在外加電壓條件下，能夠促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器。本實用新型是一種能夠?qū)崿F(xiàn)低溫、高效、安全、穩(wěn)定脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其包括進氣口 1、出氣口 2、金屬導(dǎo)線I 3、金屬導(dǎo)線II 4、橡膠塞5、圓形濾板6、外圓筒電極7、內(nèi)圓筒電極8、石英或玻璃管9，其中金屬導(dǎo)線I 3和金屬導(dǎo)線II 4通過橡膠塞5固定在石英或玻璃管9上，金屬導(dǎo)線I 3 —端與外圓筒電極7連接，另一端與直流電源負極相連，金屬導(dǎo)線II 4 一端與內(nèi)圓筒電極8連接，另一端與直流電源正極相連，內(nèi)圓筒電極8側(cè)面被有機隔膜材料包裹，內(nèi)圓筒電極8兩端面被有機隔膜材料密封，內(nèi)圓筒電極8設(shè)置外圓筒電極7內(nèi)，外圓筒電極7與石英或玻璃管內(nèi)壁緊密相靠，圓形濾板6固定于石英或玻璃管9內(nèi)，位于外圓筒電極7下方，進氣口 I和出氣口 2分別設(shè)置在石英或玻璃管9兩端。本實用新型所述有機隔膜材料為市售聚酰亞胺薄膜膠帶，可在155 220°C空氣中長期使用，膜厚度小于0.1mm。 本實用新型所述外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間間距為f4mm。本實用新型所述在外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間填充有炭基負載型金屬氧化物催化劑和石墨的混合物，炭基負載型金屬氧化物催化劑和石墨質(zhì)量比為1:廣15:1 ;炭基負載型金屬氧化物催化劑為采用常規(guī)浸潰法制得的催化劑，如:銅氧化物負載活性炭(CuO/AC)催化劑、錳氧化物負載活性炭(Mn02/AC)催化劑、鎳氧化物負載活性炭(NiO/AC)催化劑等；石墨為市售鱗片石墨。本實用新型所述金屬導(dǎo)線I 3和金屬導(dǎo)線II 4為鍍膜銅絲，內(nèi)外圓筒電極材料為拋光鐵片。本實用新型是根據(jù)電容器工作原理設(shè)計，其借助內(nèi)外圓筒電極間電勢差，強迫電子從外圓筒電極板泵入炭基負載型金屬氧化物催化劑，增加催化劑表面負電荷富集量，從而降低反應(yīng)活化能，提高催化劑低溫活性，達到促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的目的。為方便電子在催化劑內(nèi)的傳導(dǎo)，適當(dāng)比例的石墨被添加進去。在操作過程中，由于有機隔膜材料的絕緣作用，催化系統(tǒng)并沒有形成閉合回路，催化劑表面額外電子以直接參與反應(yīng)的形式促進催化過程，因此，在整個歷程中，并不會有電流產(chǎn)生，從而降低了電損耗。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有能耗低、效率高、無安全隱患等優(yōu)點；其操作電壓為5 30V，在8(Tl50°C范圍內(nèi)可以提高10% 20%左右的NO轉(zhuǎn)化率，且在催化反應(yīng)過程中，NO和NH3發(fā)生作用，并以氮氣和水蒸氣的形式排出，不會對環(huán)境造成二次污染。本實用新型適用于大氣污染控制工程與凈化技術(shù)領(lǐng)域，操作過程中，無電流產(chǎn)生，在外加電勢影響下，電子進入催化劑，從而達到促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的目的。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型內(nèi)外圓筒電極結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:1是進氣口 ；2是出氣口 ；3是金屬導(dǎo)線I ;4是金屬導(dǎo)線II ;5是橡膠塞；6是圓形濾板；7是外圓筒電極；8 是內(nèi)圓筒電極；9是石英或玻璃管，10是有機隔膜材料。
具體實施方式
下面通過實施例對本實用新型作進一步詳細說明，但本實用新型的保護范圍不局限于以下所述內(nèi)容。實施例1:本實用新型電容式反應(yīng)器包括進氣口 1、出氣口 2、金屬導(dǎo)線I 3、金屬導(dǎo)線II 4、橡膠塞5、圓形濾板6、外圓筒電極7、內(nèi)圓筒電極8、石英或玻璃管9，其中金屬導(dǎo)線I 3和金屬導(dǎo)線II 4通過橡膠塞5固定在石英或玻璃管9上，金屬導(dǎo)線I 3—端與外圓筒電極7連接，另一端與直流電源負極相連，金屬導(dǎo)線II 4 一端與內(nèi)圓筒電極8連接，另一端與直流電源正極相連，內(nèi)圓筒電極8側(cè)面被市售聚酰亞胺薄膜膠帶(膜厚度0.06mm)包裹，內(nèi)圓筒電極8兩端面被市售聚酰亞胺薄膜膠帶密封，內(nèi)圓筒電極8設(shè)置外圓筒電極7內(nèi)，夕卜圓筒電極7與石英或玻璃管內(nèi)壁緊密相靠，圓形濾板6固定于石英或玻璃管9內(nèi)并位于外圓筒電極7下方，進氣口 I和出氣口 2分別設(shè)置在石英或玻璃管9兩端，外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間間距為2mm;該電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器應(yīng)用中，將按常規(guī)浸潰法制得的錳氧化物負載活性炭(MnO2AC)催化劑和鱗片石墨以1:1的質(zhì)量比混合后填充于外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間，金屬導(dǎo)線I 3與5V直流電源負極相連，金屬導(dǎo)線I4與該直流電源正極相連，氣體污染物從進氣口 I進入反應(yīng)器，并在反應(yīng)器核心部件內(nèi)完成氧化還原反應(yīng)，經(jīng)出氣口 2排出。實驗中，NO體積百分比為0.05%，NH3體積百分比為0.06%,O2體積百分比為3%，載氣為N2,流速為500cm3/min，空速為3000( '結(jié)果表明:在80°C范圍內(nèi)，與通電前相比，可提高12%左右的NO轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率達到62%。實施例2:本實用新型結(jié)構(gòu)同實施例1，不同在于外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間間距為2mm ;金屬導(dǎo)線I 3與20V直流電源負極相連，將按常規(guī)浸潰法制得的銅氧化物負載活性炭(CuO/AC)催化劑和鱗片石墨以10:1的質(zhì)量比混合后填充于外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間，實驗中，NO體積百分比為0.05%, NH3體積百分比為0.06%, O2體積百分比為3%，載氣為N2,流速為500cm3/min，空速為3000( '結(jié)果表明:在100°C范圍內(nèi)，與通電前相比，可提高15%左右的NO轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率達到83%。實施例3:本實用新型結(jié)構(gòu)同實施例1，不同在于外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間間距為Imm ;金屬導(dǎo)線I 3與30V直流電源負極相連，將按常規(guī)浸潰法制得的銅氧化物負載活性炭(CuO/AC)催化劑和鱗片石墨以15:1的質(zhì)量比混合后填充于外圓筒電極7和內(nèi)圓筒電極8之間，實驗混合氣中，NO體積百分比為0.05%, NH3體積百分比為0.06%, O2體積百分比為3%，載氣為N2，流速為500cm3/min，空速為3000( '結(jié)果表明:在150°C范圍內(nèi)，與通電前相比，可提高20%左右的N·O轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率達到92%。
權(quán)利要求1.一種電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其特征在于:其包括進氣口(I)、出氣口(2)、金屬導(dǎo)線I (3)、金屬導(dǎo)線II (4)、橡膠塞(5)、圓形濾板(6)、外圓筒電極(7)、內(nèi)圓筒電極(8)、石英或玻璃管(9)，金屬導(dǎo)線I (3)和金屬導(dǎo)線II (4)通過橡膠塞(5)固定在石英或玻璃管(9)上，金屬導(dǎo)線I (3)—端與外圓筒電極(7)連接，另一端與直流電源負極相連，金屬導(dǎo)線II (4) 一端與內(nèi)圓筒電極(8)連接，另一端與直流電源正極相連，內(nèi)圓筒電極(8)兩端面及側(cè)面被有機隔膜材料(10)包裹，內(nèi)圓筒電極(8)設(shè)置外圓筒電極(7)內(nèi)，外圓筒電極(7)與石英或玻璃管內(nèi)壁緊密相靠，圓形濾板(6)固定于石英或玻璃管(9 )內(nèi)并位于外圓筒電極(7 )下方，進氣口( I)和出氣口( 2 )分別設(shè)置在石英或玻璃管(9)兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其特征在于:有機隔膜材料(10)為聚酰亞胺薄膜膠帶，膜厚度小于0.1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其特征在于:外圓筒電極(7)和內(nèi)圓筒電極(8)之間間距為f4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其特征在于:在外圓筒電極(7)和內(nèi)圓筒電極(8)之間填充有炭基負載型金屬氧化物催化劑和石墨的混合物，炭基負載型金屬氧化物催化劑和石墨質(zhì)量比為1: Γ15:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其特征在于:金屬導(dǎo) 線I (3)和金屬導(dǎo)線II (4)為鍍膜銅絲，內(nèi)外圓筒電極材料為拋光鐵片。
專利摘要本實用新型公開了一種電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應(yīng)器，其包括進氣口、出氣口、外圓筒電極、內(nèi)圓筒電極、金屬導(dǎo)線I、金屬導(dǎo)線II、圓形濾板、橡膠塞、石英或玻璃管；金屬導(dǎo)線I和金屬導(dǎo)線II通過橡膠塞固定在石英或玻璃管上，金屬導(dǎo)線I一端與外圓筒電極連接，金屬導(dǎo)線II一端與內(nèi)圓筒電極連接，內(nèi)圓筒電極側(cè)面被有機隔膜材料包裹，內(nèi)圓筒電極兩端面被有機隔膜材料密封，內(nèi)圓筒電極設(shè)置外圓筒電極內(nèi)，緊靠石英或玻璃管內(nèi)壁，圓形濾板固定于外圓筒電極下方，進氣口和出氣口分別設(shè)置在石英或玻璃管兩端；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，與通電前相比，在80~150℃范圍內(nèi)可提高10~20%左右的NO轉(zhuǎn)化效率，進一步提高了選擇性催化還原NO的低溫效率。
文檔編號B01D53/86GK203090724SQ201320038190
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者唐曉龍, 徐先莽, 易紅宏, 孫鑫, 陳晨, 李凱, 王川, 胡景麗, 王盼 申請人:昆明理工大學(xué)