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器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于大氣污染控制工程與凈化技術領域，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器。
背景技術：
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)技術因其高效、穩(wěn)定等特點，是目前應用最為廣泛的固定源脫硝技術。但該項技術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，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)定的脫硝技術成為目前大氣污染控制工程與凈化技術領域的研究熱點話題。
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器，其包括進氣口 1、出氣口 2、金屬導線I 3、金屬導線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，其中金屬導線I 3和金屬導線II 4通過橡膠塞5固定在石英或玻璃管9上，金屬導線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線I 3和金屬導線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，適當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領域，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)構示意圖；圖2是本實用新型內(nèi)外圓筒電極結(jié)構示意圖；圖中:1是進氣口 ；2是出氣口 ；3是金屬導線I ;4是金屬導線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器包括進氣口 1、出氣口 2、金屬導線I 3、金屬導線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，其中金屬導線I 3和金屬導線II 4通過橡膠塞5固定在石英或玻璃管9上，金屬導線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器應用中，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，金屬導線I 3與5V直流電源負極相連，金屬導線I4與該直流電源正極相連，氣體污染物從進氣口 I進入反應器，并在反應器核心部件內(nèi)完成氧化還原反應，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器，其特征在于:其包括進氣口(I)、出氣口(2)、金屬導線I (3)、金屬導線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)，金屬導線I (3)和金屬導線II (4)通過橡膠塞(5)固定在石英或玻璃管(9)上，金屬導線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 )分別設置在石英或玻璃管(9)兩端。
2.根據(jù)權利要求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器，其特征在于:金屬導 線I (3)和金屬導線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器，其包括進氣口、出氣口、外圓筒電極、內(nèi)圓筒電極、金屬導線I、金屬導線II、圓形濾板、橡膠塞、石英或玻璃管；金屬導線I和金屬導線II通過橡膠塞固定在石英或玻璃管上，金屬導線I一端與外圓筒電極連接，金屬導線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置在石英或玻璃管兩端；本裝置結(jié)構簡單、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