本发明涉及一种从废气中脱除氮氧化物的方法 ， 具体涉及一种微波催化反应脱硝的 方法。 背景技术

氮氧化物 NO _x 是严重危害人类健康的主要污染物之一、 其 95%以上成分为 NO。 据估 计， 2015年我国燃煤电厂 N(:) _x 排放量将达到 1310万吨， 可见控制 NO的排放量是极为重 要的。 随着人类生活水平的不断提高， 世界各国都非常重视对含有氮氧化物排放物治 理 的研究、 推广和应用

目前工业上应用的技术是以氨为还原剂的选择 性催化还原技术为 ( Hs-SCR法） ， NH ₃ -SCR 法是现有氮氣化物处理技术中最成熟的方法之 一， 该方法可在较低的温度下使 氮氣化物脱除率达到 80 ~ 90%, 其不足之处： 还原剂消耗量大， 催化剂易中毒, 管路设 备要求高和脱硝效率不高。

NO 的直接分解法因具有经济、 不消耗 NH ₃ 、 C()、 CH ₄ 等还原剂、 不产生二次污染 的特点， 被认为是最具吸引力的方法。 NO分解的反应为 2NO N ₂ 十 0 ₂ , NO直接分解 为 N ₂ 和 0 ₂ 在热力学范围内达到 99%是完全可行的， 但是反应活化能高达 364ki/mol, 因 此研究 NO 的分解实质是探讨其动力学的问题, 即找到一种合适的催化剂与一种高效的 能量来共同作用降低反应的活化能是 NO直接分解的关键。

如 Cu-ZSM-5分子筛催化剂是迄今为止发现的 NO低温分解活性最好的催化剂， 也是 当前最活跃的研究对象。 Cu-ZSM-5 分子筛催化剂的最佳活性温度在 450X：〜 550。C范围 内， 最佳转化率在 70%左右, 氧的存在抑制了催化剂的活性。 改性的 Cu-ZSM-5催化剂 如 Ce-Cu-ZSM-5较少受 0 ₂ 的阻抑 , 但其 NO转化率也只能保持在 75%。

微波能作为一种高效能已经得到普遍认可。 黄卡玛等人.做了长时间一系列的研究， 认为微波能够改变分子之间的相互诈用， 显著提高某些化学反应的速度和改变反应的机 制， 具有"特殊效应"。 张涛等人利用微波放电来处理 NO, 取得了很好的效果。 唐军旺在 徵波加热模式和常规加热模式下用 Fe/ZSM- 5催化 进行脱硝研究， 结果表明微波加热能 让本来不能催化分解的反应确实发生了， 并且 NO达到 70%的转化率。

上述研究虽然都很多 ,但是从公开的资料来看，最好的分解 NO率为 75%, Cu-ZSM-5 分子筛催化剂的最佳活性温度在 450。C〜550。C范围内 ,最佳转化率在 70%左右, 氧的存在 抑制了催化剂的活性 改性的 Cii- ZSM- 5催化剂如 Ce-Cu- ZSM- 5较少受 0 ₂ 的阻抑， 但其 NO转化率也只能保持在 75%。 脱除率不高， 受废气中氧含量影响大， 此方法达不到脱除 要求。 发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足， 提供一种效率高的、 节能环保的、 成本 低、 无二次污染的微波催化反应脱除氮氣化物方法 。

本发明提供了一种微波催化反应脱除氮氧化物 的方法， 所述方法包括：

1 )在微波催化反应器装置的反应管中填充能够� �收微波的微波催化剂形成微波催化 反应床层；

2 )所述 4 波催化反应床层经微波催化 ]吸收 4 波后温度上升至〗00 - 600Ό时， 将含 有氮氧化物的被处理气体在通过微波催化反应 床， 使其与所述微波催化躬发生气-固反 应， 将被处理气体中的氮氣化物脱除。

所述能够吸收微波的微波催化剂包括以下组份 ：

0催化剂活性组分 包括金属和 /或金属氧化物或活性炭；

ii )吸收微波纽分， 包括 CuO、 铁酸盐尖晶石或活性炭中的至少一种; 以及

Hi ) 载体。

所述金属选自选自 Cu、 Mn、 Ce、 Ti、 V、 Zr、 Mg或 Fe中的至少一种， 优选为 Cu; 所述金属氧化物选自金属氧化物选自 Cu、 Mn、 Ce, Ti、 V、 Zr、 Mg或 Fe的氧化物中的 至少一种， 优选为 Cu()。

所述载体具有可吸收 波的多礼结构， 优选活性炭和 /或分子筛。

所述分子筛为 ZSM型分子筛、 Y型分子筛或 β型分子筛， 优选为 ZSM-5分子筛 . 在本发明的微波催化剂中， 所述的组份 ii ) 的质量占催化剂总廣量的 10〜 70%。 所述被处理气体的气体空速为 1000 ~ 8000b- ¹ .

所述催化还原反应的微波频率为 500 - 3000MHz , 优选 500 ~ 2350MHz, 更优选 856 ~ 965 MHz。

所述被处理气体通过所述反应床时停留反应时 间 0,5 - 10秒， 优选 1-6秒。

在本发明的一个优选实施方式中， 所述微波催化反应床为两个独立的相互串联的 微 波催化反应床， 分别为第一段微波催化反应床和第二段微波催 化反应床； 被处理气体顺 序通过第一段微波催化反应床和笫二段微波摧 化反应床， 先与第一段的催化剂发生直接 分解反应， 然后与第二段的催化 发生选择性还原反应， 将氮氧化物脱除。

在上述的优选实施方式中， 所述第一段微波催化反应床层的温度为 250 - 550 Γ。

所述被处理气体通过第 -段微波催化剂反应床层停留时间为 i ~ 5秒。

所述第二段微波催化反应床层的温度为 300 ~ 600。C。

所述被处理气体通过笫二段微波催化剂反应床 层停留时间为 1 ~ 6秒。

所述第二段微波催化反应床的催化 为以活性炭为载体、 且在所述活性炭上负载 M:nO、 CuO或 CeO- CuO、 MgO- FeO _x 、 CeO- Zr() ₂ 的催化剂

所迷第一段微波催化 反应床层中还混合有氧化铜， 所述氧化铜的加入量为第一段 微波.反应催化反应床层中催化剂总质量的的 10 - 70%。

所述第一段微波催化剂反应床层中还混合有氧 化铜， 所述氧化铜的加入量为第一段 微波反应催化反应床层中催化剂的 10 - 70%.

在本发明的微波催化反应脱除氮氧化物的方法 中， 当微波催化反应床层经微波催化 剂吸收微波后温度上升至 100 ~ 600 C时， 能达到最佳的微波催化脱除氮氧化物的效果， 温度低于 100°C时， 不能将催化活性激发至最佳， 温度高于 600°C时， 能耗大， 且还原剂 消耗大， 工业上不经济。

在本发明的微波催化反应脱除氮氧化物的方法 中， 所述被处理气体的气体空速为 1000 ~ 8000h" ^! , 被处理气体空速小于 1000 h" ¹ 时， 处理成本高， 工业不经济， 被处理气 体空速大于 8000 h-i时, 催化床层压降太大， 对设备有损害、 且不能达到理想的催化效 果。

在本发明的微波催化反应脱除氮氣化物的方法 中， 所述微波催化反应的微波频率为 500 - 3000MHz, 优选 500 ~ 2350MHz, 更优选 856 ~ 965MHz。 微波频率小于 500MHz 时， 不能激发催化剂的最佳活性， 不能达到理想的催化效果， 微波频率大于 3000MHz 时， 会发生耗能高， 成本高， 且工业上不经济。

在本发明中， 当所述徵波催化剂中含有活性炭组份的时候， 所述的催化反应发生的 是催化所述活性炭与氮氧化物发生选择还原反 应 , 得到的产物为 N ₂ 和 C0 ₂ 。 当催化剂中 不含有活性炭成分时， 所述催化反应发生的是直接催化分解氮氧化物 的反应， 即， 直接 将氮氧化物催化分解为 N ₂ 和 0 ₂ „ 两种情况均能达到催化脱除氮氧化物的目的„

本发明的有益效果：

与现有技术相比， 本发明具体有如下特点：

1 )本发明微波催化反应方法可在较 ί氏的催化剂床层温度发挥较高的催化效率。 且被 处理气体不必加热到较高的温度， 即使是室温也可以。 本发明方法可适用于处理从低温 至较高温度的排放气体。 且被楚理气体中的氧含量和水分含量不会本发 明的催化效果。

2 )使用本发明微波催化反应方法脱除率可达 99%以上， 相对于现有技术具有转化率 高， 耗能小， 节能环保且成本低等优点。 不需要消耗还原剂或较少消耗固体还原剂。 具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的 实施方式， 借此对本发明如何应用技 术手段来解决技术问题， 并达成技术效果的实现过.程能充分理解并据� �实施。 需要说明 的是， 只要不构成冲突, 本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个 特征可以相互结 合， 所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内 。

本发明使用的仪器和装置如下：

1 )天津市泰斯特仅器有限公司生产的马弗炉、 电热鼓风千燥箱；

2 )德国赛多利斯集团生产的 CPA系列电子天平；

3 ) 台湾亚翔集团生产的 AWL-1001-U型纯水机;

4 )梅特勒 -托利多仪器上海有限公司生产的 DGG-9030B型精密 pH计；

5 ) 常规加热下的催化反应实验装置为： MRT- 6123型微反实验装置；

6 ) 气体分祈仪为美国制造的 42C ΝΟ-Ν0 ₂ -ΝΟχ Analyzer,

模拟废气为大连大特气体有限公司提供的为 N ₂ 和 NO组成的混合气， 其中 NO浓度 为 1000ppm。

本发明所述的微波催化反应脱除氮氧化物的方 法包括以下步驟：

1 )在微波催化反应器装置的反应管中填充能够� �收微波的微波催化剂形成微波催化 反应.床层；

2 )当所述微波催化反应床层经微波催化剂吸收� �波后温度上升至 100 ~ 600 C时， 将 含有氮氧化物的被楚理气体在通过在微波催化 反应床层 , 使其与所述微波催化躬发生气- 固反应 将被处理气体中的氮氣化物脱除。

实施例 1 仅用活性炭作为微波吸收组分和载体

称取 10ml活性炭填装在新型微波催化反应器的石英� �应管内， 通过考察反应温度， 氧气含量， 一氧化氮的空速， 微波功率等来测试微波与活性炭协同催化还原 脱硝的效 微波催化活性炭催化剂还原脱硝的结果参见表 1。

反应条件: 活性炭填装量 10 m! , 气体流量謂 ml/rain, 空速为 1920h ; 氧气流量 10 ml/fflin, 氧含量为 5.88%, 一氧化氮的进气含量为 1000ppm。

表 1 反应温度对微波与活性炭协同催化还原 NO活性的影响

3 5001; 2.16 ppm 99,78%

4 600 °C 1.81 ppm 99.82%

5 27 "C 890 ppm 1% 备注 1 备注 1： 减少的一氧化氮是被活性炭吸附所致。

结论： 随温度的升高， 一氧化氮的转化率增加。

实施例 2催化活性组分为 M ■波吸收组分和载体为活性炭

催化剂的制备：

采用等体积浸渍法制备 Mn/活性碳， 称取 15g活性炭颗粒， 置于 50ml烧杯中， 用量 筒量取 20ml的去离子水， 溶解 i.03gMiiCl ₂ ,将溶液倒入活性炭中， 均匀棍拌， 在超声波 发生装置中振动 2小时， 常温下浸渍 12小时， 在 50°C千燥箱中千燥 12小时， 在 110°C千 燥箱中千燥 12 小时， 即制得负载量为 3%的 Mn/活性碳催化剂。 使用同种方法制备 5%Mn/AC和 10%Mn/AC催化剂。

还原 NO:

填装〗0ml活性炭在新型微波催化反.应器的石� �反应管内， 通过考察反.应温度， 模拟 废气中的氧气含量， 载 Mn量条件测试 Μτι改性活性炭在微波下催化还原 NO的催化性 能。

( 1 ) 氧含量对 Mn/AC催化剂微波催化还原 NO结果参见表 2。

反应条件: 3% n/AC 填装量 10ml, 气体流量 160ml/min, 一氧化氮的进气含量 lOOOppm.温度 400 C。

表 2模拟废气中的氧含量对催化还原 NO的影响

结论： 模拟废气中的氧含量对 Mn/AC镇化 微波催化还原 NO转化率无明显影响。

( 2 ) 不同载 Mn量对 Mn/AC催化剂微波催化还原 NO结果参见表 3。

条件: 填装量都是 10ml, NO浓度 lOOOppm, 流量 160ral/min, 温度 400。C , 氧含量 分另 ¹ j为 0 mi/min、 10 mi/min、 16 ml/min、 25 ml/mi'n。

表 3不同载 Μτι量对 Mn/AC催化剂 波催化还原 NO结果 0 mLrnin" ¹ 91.48% 99.25% 97.66%

10 ml.min" ¹ 99,2% 99.65% 97.74%

16 ml.miii' ¹ 99.3% 99.72% 98,85% 95,24%

25 ml.min" ¹ 99.4% 99.67% 99,04% 97,36% 反应 4小时后活 43.42% 16.5% 21.03%

性炭的损失率

结论: Mn含量为 3%NO转化率最优, 并且在相同的反应时间内， 3%Mn/活性碳的 活性碳的损失率最低。

( 3 )反应床层温度对 Mn/AC催化剂微波催化还原反应影响参见表 4。

表 4反.应床层温度对 O转化率的影响

1

结论： 反应床层温度对 Mn/AC催化剂微波催化还原反应影响显著， 使用 Mil载量为 3%的活性炭负载催化剂 , 反应床层温度 380。C时 NO转化率 99.12%, 反应床层温度达到 400 °C时 NO转化率可达到 99.65%; 使用 AC催化剂达不到高的转化率。

对比例 i 常规加热活性炭还原脱確（电加热或其他通过 热传导的加热方式） 称取 10g活性炭颗粒填充在反应管, 通入浓度为 lOOOppm的一氧化氮混合气体, 其 中氧气浓度为 5.88%, 常规加热下的反应实验装置采用 MRT- 6123型微反实验装置， 釆用 电方式加热反应管， 使用热电偶记录反应管床层中心温度， 在反应温度分别为摄氏 250 度、 300度， 400度、 500度和 600度时， 使用集气瓶收集反应管排出的尾气， 使用气体 分析仪测量尾气中一氣化氮的含量。 实验结果参见表 5。

表 5

结论： 实验结果表明， 反应温度越高， 转化率越高， 同时， 尾气排放温度也高 以上实施例表明：

( 1 ) 采用新型微波催化反应器装置 活性炭为催化剂进行了微波催化还原 NO 实 验， 在 400°C , 活性炭填装量 10ml, NO气体流量 160mi/min, 空速 1020 h" ¹ , NO含量 l OOOppra, 氧气流量 lO ml/min, 氧含量 5,88% , 进气 NO浓度为 lOOOppm时， NO转化率 为 92.4%。 与常规加热条件下的活性炭还原 NO反应进行了对比， 在相同的反应参数下， 微波催化 NO的转化率大大高于常规加热条件下 NO的转化率 , 证明具有微波催化效应。

( 2 )使用载 Mn活性炭为催化剂， 微波选择性催化还原 NO反应 , 在相同反应条件 下， 脱除率达到 99.7%， 活性炭的损失可大大降低。 表明载 Mn活性炭选择性催化还原 NO较活性炭非选择性催化还原 NO的效率高 « Mn与 V比较， 价格更便宜。

( 3 )使用活性炭为还原 ] , 消除了使用氨为还原剂的二次污染。

实施例 3

催化活性组分为 Cii， 微波吸收组分为活性炭， 载体为 ZSM 5。

C代表活性炭， 复合型催化躬的质量组分为 30%C+5%Cu- ZSM- 5。

反应条件: 活性炭填装量 10ml , 气体流量 160ml/min, 空速 1020h" ¹ ; 氧气流量 lOnil/min (含氧量 5.88% ) , 进气 NO含量 1000ppm。

将模拟废气经过装有本实施例所述复合型催化 剂的复合型微波催化反应床， 所述反 应床工作温度为 150 - 600 , 优选 380 ~ 6001； , 所述模拟废气在反应床的停留时间为 1 5秒， 优选〗 .5 ~ 4秒。 表 6表示的是不同温度对所述复合型催化剂脱除 NO活性的影 响。

表 6 反应温度对 30%C+5%Cu-ZSM-5脱除 NO活性的影响

结论： 随温度的升高， NO的转化率增加， 但在 250"C至 400Ό区间转化率增加不明 显。

实施例 4

催化剂和反应步骤同实施例 3。 考察不同氧含量的废气对催化剂脱除 NO活性的影响 反应条件: 催化剂填装量 10 ml, 气体流量 250 ml/min (空速为 1500 h-〗 ) , NO含量 lOOOppm, 反应温度 400 °C。 表 7表示的是不同氧含量对本实施例所述催化剖� �除 NO活 性的影响。 表 7不同氧含量对所述催化剂脱除 NO活性的影响。

结论: 氧含量的提高增加了活性的消耗， 同时也提高了 NO的转化率。

实旅例 5

催化剂和反应步骤同实施例 3。 考察模拟废气以不同空速进入反应体系时对催 化剂 脱除 NO活性的影响。

反应条件： 填装量 〗0 ml, 催化劑床层温度： 400。C , 氧气流量 10 mi/min (氧含量 5.88% ) , 进气 O含量 画 0ppm。 表 8表示的是不同空速对本实施例所迷催化剂脱� � NO活性的影响。

表 8不同空速的模拟废气对所述催化剂脱除 NO活性的影响

结论： NO的转化率随空速的增加而减低。

实施例 6

镇化 和反应步骤同实施例 3。 考察不同徵波功率对催化剂脱除 NO活性的影响。 反应条件： 催化剂填装量 10ml、 气体流量 160ml/min. NO含量 lOOOppm, 氧含量】2 ml/mii 表 9表示的是不同微波功率对本实施例所述催化� �脱除 NO活性的影响。

表 9不同微波功率对所迷催化剂脱除 NO活性的影响

实施例 7

催化剂和反应步骤同实施例 3。 考察不同水含量的废气对催化剂脱除 NO活性的影响 反应条件： 气体流量 160ml/min, 温度 400 °C , NO 含量 lOOOppm, 氧含量 10 ml/mii 考察催化剂填装量 10ml。 在反应前向催化劑中加入水。

催化剂加水前 10mU 6.67g。 加水后 9.47g。 加水量 2.8 g。

表 10表示的不同水含量对本实施例所述催化剂脱� �� NO活性的影响。

表 10不同水含量对催化剂脱除 NO活性的影响

结论： 水含量的增加提高了 NO的转化率。

实施例 8

催化剂和反应步骤同实施例 3。 改变催化剂床层的温度， 考察催化剂床层温度与处 理后的废气的出口温度的关系

反应条件: 催化剂填装量 iOmi, 气体流量 i60ml/min。 NO含量 lOOOppm, 氧含量 12 ml/min。 所述模拟废气的进口温度为 30 。 表 11表示的是催化剂床层温度与模 ¾废气的 出口温度的关系。

表 11 催化剂床屋温度与被处理后的气体的出口温度 的关系

结论： 由于气体的反应床层中的停留时间很短， 被处理后的气体的温度没有随催化 剖床层温度的上升成比例上升。 说明微波能量主要或几乎全部用于催化 的催化反应过 程， 而没有加热不参与反应的气体， 微波能量几乎全部未加热排出的气体而随气体 排出 浪费掉

实施例 9

反应步骤同实施例 3。 催化剂组分中的 C含量与实施例 3中的不同。 考察不同 C含 量对催化剂脱除 NO活性的影响„

反应条件： 气体流量 : 60ml/min， 温度 400 (含量为 0的升温不能到 40CTC ) ， NO 含量 lOOOppm, 氧含量 10 mi/min。 考察催化剂填装量 10mL 催化剂成分同实施例 3 , 不 同的是催化剂中的 C的含量。 表 12表示的是不同 C含量对本实施例催化 ]脱除 NO活 性的影响。

表 12不同 C含量对催化剂脱除 NO活性的影响。

结论： 随着活性炭^^量增加 NO转化率升高， 活性炭含量增加 30%时 NO转化率达到 96.02%, 这表明活性炭含量增加有利于提高 NO转化率。

对比例 2

微波场的功率 0-1000w 连续可调， 频率为 2400- 2500MHz。 石英管反应器为 WGl/2.45-05.4x54 本实验所用的石英管长 535mm, 内径 10mm。

催化剂填充在石英管反应器内组成^ ¾波催化剂床层， 上述试验用的废气经过微波催 化剂床层进行微波催化直接分解 NO反应

催化剂的填装量为 4g， Cii的质量分数为 5%。 进气 NO浓度为 lOOOppm, 流量控制 在 160ml/min, 氧含量为 5,88%, 对微波功率自动挡控制, 使催化剂床层温度分别维持在 120。C、 150。C、 180 C , 反应压力为常压。 进行微波催化脱除 NO的实验, 改变不同温度 的反.应结果如表 13:

表 3 不同催化剂床层温度的反应结果

在催化剂床层温度为 18CTC时， NO的转化率已经达到 82.4%, 可见低温的情况下， 微波催化 Cu-ZSM-5分子筛催化剂分解 NO有很好的效果。

实施例 1 ί

所述废气为大连大特气体有限公司提供的为 Ν ₂ 和 NO组成的混合气， 其中 NO浓度 为 1000ppm。

微波场的功率 0-lOOOw 连续可调， 频率为 2400- 2500MHz。 石英管反应器为 WGl/2,45-05.4x54 ₀ 本实验所用的石英管长 535mm, 内径 10mm。

催化剂填充在石英管反应器内组成微波催化剖 床层， 上述废气经过微波 化剂床层 进行微波催化直接分解 NO的反应。

填装的催化剂为 5g CuO-Cu-ZSM-5 , Cu-ZSM-5 中 Cu 的质量分数为 5% , CuO-Cu-ZSM-5 中 CuO 的质量分数为 40%。 进气 NO 浓度为 lOOOppm, 流量控制在 160ml/min, 氧含量为 5.88%, 对微波功率自动挡控制, 使催化剂床层温度分别维持在 180。C、 3001; > 380。C , 反应压力为常压。 进行微波催化脱除 NO的实验， 改变不同温度 的反应结果如表 14:

表 4 不同催化剂床层温

当催化剂床层温度 380 °C时, CuO-Cu-ZSM-5 在微波催化反应器内具有优异的分解 NO的效果， NO转化率达到 98.93%。

实旅例 12

基本同实施例 11 , 其中反应温度设定在 300。C , 即催化剂床层温度维持在 300Ό , 改 变废气中的氧气的含量， 考察此摧化剂在微波催化分解 NO时的抗氧性。 结果如表 15。

表 15 氧气含量对微波催化分解 NO的影响

其中， 进口 NO含量为 1 OOOppm , 氧气存在时， O几乎全部转化为安全的 Ν ₂ , 催化 剖床层温度控制在 300°C , NO转化率都在 98%以上； 氧气含量对微波 .化分解 NO转化 率无影响， 微波催化时催化剂具有良好的抗氧性。

实施例 13

基本同实施例 11， 改变 CuO-Cu-ZSM-5催化剂中 CuO的质量分数为 50%, 改变微波 功率， 即在微波反应器上选择"手动控制 设置微波功率为 400w、 600w, 反应结果列于 表 16。

表 16微波功率的影响

微波功率为 600 瓦时, NO 脱除率达到 88.1% , 此时催化剂床层的平衡温度为

365 ΐ〕

对比例 3

所述废气为大连大特气体有限公司提供的为 Ν ₂ 和 NO组成的混合气， 其中 NO浓度 为 1000ppm。

Cu-ZSM-5催化剂的填装量为 4g, C 的质量分数为 5%。 进气 NO浓度为 lOOOppm, 流量控制在 160mi/min， 氧含量为 5.88%, 选择常规电加热方式在北京欣航盾公司制备 MRT-6123微型反应实验装置上进行 '催化分解 NO的实验， 将常规力热与微波催化在分解 NO的实验中进行对比， 反应结果如表 17:

表 17 Cu-ZSM-5催化剂在电加热装置上催化分解 NO实验结果

电加热方式， 最佳反应温度为 550°C , 最高的 NO转化率为 53.6%。 脱除率不能达到 实际应用的要求。 即使反应温度高达 550Ό时， NO 转化率也只有 53.6%, 而微波催化 Cu-ZSM-5催化剂直接分解 NO在催化剂床屋温度为 180。C时, NO转化率就可达到 82.4%

(参见表 13 ) 。

对比例 4

背景技术公开的资料 其最好的分解 NO率为 75%。

Cu-ZSM-5分子筛催化剂的最佳活性温度在 450Γ〜550Γ范围内 , 最佳转化率在 70% 左右， 氧的存在抑制了催化剂的活性。 改性的 Cu-ZSM-5催化剂如 Ce-Cu-ZSM-5较少受

0 ₂ 的阻押， 但在较高反应温度 550Ό时其 NO转化率也只能达到 75%。

从对比例 3和 4可见， 本发明的方法的脱除率可达到 98.93%。 比现有的技术的脱除 率高。 使用本发明的方法可高效直接催化分解 NO从而脱除废气 /烟气的氮氧化物„ 实旅例 14

微波场的功率 Ο-lOOOw 连续可调， 频率为 2400- 2500MHz。 石英管反应器为 WG 1/2,45- Φ5,4χ54。 本实验所用的石英管长 535mm, 内径 10mm。 AC代表活性炭。

微波催化反应床为两个独立的相互串联的微波 催化反应床， 分别为第一段微波 化 反应床和笫二段微波催化反应床, 第一段微波催化反应床的催化剂为 Cu-HZSM-5 或 Mn/MgFe ₂ 0 ₄ 催化剂； 第二段微波催化反应床的催化剂为活性炭负载 MnO、 CuO 或 CeO-CuO、 MgO- FeO _x 、 CeO-Zr0 ₂ 的催化剂; 被处理气体顺序通过第一段微波催化反应 床和第二段微波催化反应床， 先与第一段的催化剂发生直接分解反应， 然后与第二段的 催化剖发生选择性还原反应， 将氮氧化物脱除。

其中， 第一段微波 .化反应床微波催化直接分解 NO反应。

填装的催化剂为 5g 的 CuO-Cu-ZSM-5 , Cu-ZSM-5 中 Cu 的质量分数为 5% , CuO-Cii-ZSM-5 中的 CuO 的膚量为 40%。 进气 NO 流量控制在 160mi/min, 氧含量为 5.88%.,

对微波功率自动挡控制, 使催化剂床层温度分别维持在 180。C、 300°C、 3801; , 反 应压力为常压。 结果如表 18所示。

表 18 不同催化剂床层温度的反应结果

结论： 当催化剂床层温度 380 , CuO- Cu- ZSM- 5在微波催化反应器内具有显著的分 解 NO的效果, 第一段微波催化反应床的 NO转化率达到 98.93%。

第二段微波催化反应床微波催化还原 NO。

填装 ΙΟηύ活性炭在新型微波催化反应器的石英反� ��管内、 考察氧气含量测试 Μι 改 性活性炭在微波下催化还原 NO的性能。 氧含量对 Mn/AC催化劑微波催化还原 NO结果 参见表 20。

反应条件： 3%Mn/AC 填装量 10ml , 气体流量 160ml/min, 一氣化氮的进气含量 lOppm, 温度 400。C 催化还原 NO的影响

结论： 氧含量对 Mn/AC催化剂微波催化还原 NO转化率无明显影响。 经过第二段微 波催化反应床进行微波催化还原 NO反应， 经第二段微波催化反应床后 , NO转化率可以 提高到 99.72%。

实施例 15

反.应步¾如实施例 〗4。 不同的是第一段催化剂床层温度维持在 300Ό , 改变氧气流 量和含量， 考察催化剂在微波催化分解 NO时的抗氧性， 结果如表 19所示

表 19 氧气含量对微波催化分解 NO的影响

其中， 进口 NO含量为 lOOOppm, 氧气存在时， NO几乎全部转化为安全的 N ₂ , 催化 剖床层温度控制在 300。C， 经第一段徵波催化反应床后 NO转化率都在 98%以上； 氧气含 量对微波催化分解 NO转化率无影响， 微波催化时催化剂具有良好的抗氣性。

实施例 1

微波催化反应床层温度对 NO转化率的影响。

反应步骤如实施例 14 在第二段微波反应催化剂床层再填装 : 0ml活性炭在石荚反应 管内， 考察反应温度， 测试 Mil改性活性炭在微波下催化还原 NO的性能。

反应条件： 3%Mn/AC 填装量 】0ml , 气体流量 160ml/mm , —氧化氮的进气量 lOOOppm, 温度 400。C。 结果参见表 21。

由表 20可知, 反应床层温度对 Mn/AC催化剂微波催化还原反应影响显著， 使用 n 载量为 3%的活性炭负载催化剂, 反应床层温度为 380°C、 400 °C fit NO 转化率分别为 99.12%、 99.65%。

表 20反应床层温度对 NO转化率的影响

实施例 17

反应步骤如实施例 i4。

第一段微波催化反应床使用 Cu- ZSM- 5 铜分子筛催化剂 填装的催化剂为 5g CuO-Cu-ZSM-5中 Cu的质量分数为 5%, CuO-Cu-ZSM-5中 CuO的质量分数 40%。 对微 波功率自动挡控制， 使 .化 床层温度维持在 300Ό。

第二段微波催化反应床微波催化 3%Mta/AC催化 还原脱硝反应。

3%Mn/AC填装量 10ml在新型微波催化反应器的石英反应管内, 控制微波催化反应 床层温度 500°C。

反应条件： 气体流量 160mi/mi 空速为 iQSOhf ¹ ; 氣气流量 iO/min , 氧含量为 5.88%, 第一段一氧化氮的进气含量为 lOOOppm.

表 21表明： 二段微波催化反应床可以处理高浓度氮氧化物 废气， 第一段微波催化反 应床可处理 95%以上的 NO, 经过第二段徵波催化反应床再处理后， NO总转化率在 99% 以上。 第一段微波催化反应床直接催化分解 NO, 不需要消耗还原剂， 因此第二段微波 催化反应床只需要消耗很好的还原剂就可达到 99%以上脱除氮氣化物。

表 21 二段微波催化反应床反应结果

实施例 14-19表明：

( 1 )采用新型微波催化反应器装置， 使用本发明方法的微波催化反应床为两个独立 的相互串联的微波催化反应床， 笫一段微波催化反应床的催化剂为 Cu-ZSM-5 或 Mn/MgF¾04催化剂； 第二段微波催化反应床的催化剂为活性炭负载 MnO、 CuO 或 CeO-CuO, MgO-FeO _x 、 CeO-Zr0 ₂ 的催化剂; 被处理气体顺序通过第一段和第二段微波 催化反应床， 先后发生直接分解反应和选择性还原反应， 将氮氣化物脱除。 本发明二段 微波催化反应床可以处理高浓度氮氣化物废气 ， 第一段微波催化反应床可处理 95%以上 的 NO; 经过第二段微波催化反应床再处理后， NO总转化率在 99%以上。 笫二段微波催 化反应床直接催化分解 NO , 不需要消耗还原剂， 因此第二段微波催化反应床只需消耗 很少的还原剂就可达到 99%以上脱除氮氧化物。

( 2 )本发明的第二段^ 1波催化反.应床， 使用 Mn活性炭为催化剂， 微波选择性催化 还原 NO 反应， 或使用活性炭为催化剂， 微波催化还原 NO 反应； NO 转化率可接近 99,9%, 氮氧化物脱除率高。

( 3 ) 同时使用活性炭为还原剂， 消除了使用氨为还原剂的二次污染。