硫氮矿物吸附新材料制备研究开题报告

1研究目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1研究目的意义

随着我国经济的发展，火电行业、建材业、钢铁工业、有色金属冶炼行业都排放着大量的SO2和NOx。在这些有害气体中，大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人们生存的四大杀手。燃煤烟气所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源[1]。随着环保要求的提高和更加严格的排放标准的出台，这些行业都面临着加强控制SO2和NOx排放的挑战。

已经开发的烟气脱硫、脱硝技术，工艺特点各不相同，为了满足烟气同时脱硫脱硝，必须通过组合独立不同的反应器来实现[2]。典型的应用就是石灰石/石膏法脱硫与SCR法脱硝组合工艺，但是这需要庞大的设备，操作运行困难，投资运行费用高[3]，因此开发新的SO2/NOx联合脱除技术，实现脱硫脱硝一体化技术，是发展的必然趋势。

虽然到目前为止，新的脱硫脱硝一体化仍未实现大规模工业化应用，但是在新开发的工艺当中已有部分工艺实现了成功的工业化应用[4]，其它多数工艺也已取得了试验性研究成功，新的工艺实现了脱硫脱硝一体化[5]，使得设备简化，结构紧揍，占地面积减少，投资运行费用都降低，大大提高了脱硫脱硝的经济性，必将取代传统的组合工艺法[6]。

本文是选用几种矿物材料经预处理后和粘结剂混合造粒在高温下焙烧制备轻质多孔矿物吸附材料，测定其密度，孔隙率，抗压强度，比表面积，散失率，脱硫效率，脱硝效率，由它们制得的轻质多孔矿物吸附材料用于脱硫脱硝的性能前景将在本文中详述。

1.2国内外研究现状

目前国内外同时脱硫脱硝的工艺主要分为6类：固相吸附/再生工艺，气/固催化工艺，液相脱除工艺，高能电子活化氧化工艺，吸附剂喷射工艺，其他工艺[7]。本文研究的是固体吸附/再生工艺，所以下面介绍几种成熟的固体吸附/再生工艺。

固相吸附再生脱硫脱硝工艺是采用固体吸收剂（或催化剂），通过物理、化学吸附或催化作用来脱除烟气中的SO2和NOx，之后在再生器中将生成的硫、氮化合物释放出来得到副产物，一般脱硫产物为硫酸，脱硝产物为N2，并且可以同时回收吸收剂达到循环利用[8]。通常所用的吸收剂有活性炭、氧化铜、分子筛等，所用的吸收设备主要是固定床和移动床。根据吸收剂不同，固相吸附/再生工艺又可分为活性炭法、氧化铜法等[9]。

活性炭法脱硫是利用活性炭吸附将SO2转化成硫酸[10]，脱硝是在通入氨气的条件下，活性炭将NOx催化还原为N2，可达到98%的脱硫率及80%的脱硝率，并且可以同时脱除重金属及其它有毒物质，工艺中不需要水，也不需对烟气进行预热处理，缺点主要是活性炭耗量大，副产物（稀硫酸）品质不高。该工艺在日本、德国等有已工业化应用，在我国也完成了工业化中试，具有很好的应用前景[11]。

氧化铜法是采用CuO/Al2O3作为吸附剂，脱硫时CuO与SO2反应生成硫酸铜，脱硝为SCR法，CuO为催化剂，吸附剂可再生循环利用。该工艺可得到90%的脱硫率和75%脱硝率，但是由于吸附剂成本高，再生困难容易发生催化剂中毒，反应需要温度较高（400℃），因此该工艺至今仍无商业化应用[12]。

NO-SO法通过直喷水雾将冷却烟气通入吸收塔，吸收剂为浸透了Na2CO3的Al2O3颗粒，最终的脱除产物为硫酸钠和硝酸钠，吸收剂可以再生。脱硫脱硝率分别可达到97%、70%，适用于燃用高硫煤的小型电厂和工业锅炉，并且在上世纪90年代初在美国完成了工业性试验，目前在德国和美国已建成18套联合脱除工艺，具有不错的工业化应用前景，不足之处就是耗电量高，投资和运行费用较高。

SNAP法是一种改进的NO-SO工艺，脱除效率相对都有所提高，但是工艺复杂，成本较高，应用受到了很大限制，只在国外有个别电厂使用该工艺[13]。