论文部分内容阅读
汽车工业的高速发展导致我国隧道、地下车库等半封闭空间空气污染十分严重,其中NOx对污染贡献最大。现有的半封闭空间气体净化技术普遍存在成本高或治理效果不佳的缺点。光催化技术具有运行成本低、反应条件温和等优点。本文针对光催化技术在实际应用中效率不高的缺点,开发了一种针对隧道、地下车库等半封闭空间中低浓度NOx的光催化-吸附脱除工艺,并实现其对多种污染物的同时处理。首先,选取蜂窝活性炭作为吸附材料,采用KOH、KMnO4、HNO3等对蜂窝活性炭进行化学改性以提高其吸附能力,研究发现0.1% KOH和0.1% KMnO4溶液改性的活性炭具有较强的N02吸附能力;制备负载型TiO2光催化剂,考察负载工艺、负载量、湿度、氧含量、NO初始浓度、停留时间等对其光催化活性的影响。发现溶胶-凝胶法制备的纳米Ti02具有最好的光催化活性;催化剂最佳负载量为0.01g/cm2载体;当相对湿度在45-75%之间时,催化剂对10ppmNO的氧化率为100%;当O2含量大于20%,催化剂对10ppmNO的氧化率达到100%;正常环境相对湿度和氧气含量能满足本实验催化剂的光催化反应要求;当NO浓度小于100ppm时,催化剂氧化效率随着NO初始浓度的升高而降低,NO转化速率则随着NO初始浓度的升高而增大。对负载型催化剂进行Pt, Pd修饰,提高催化剂的NO光催化氧化能力。结果表明氧化态Pt掺杂、离子态Pd掺杂的P25负载型催化剂对NO的光催化氧化活性较高。Al2O3负载0.01wt% Pd掺杂P25催化剂的光催化氧化活性在24h内均能保持100%;采用0.01wt% Pd掺杂P25负载A1203催化剂和0.1%KOH改性蜂窝活性炭的光催化氧化-吸附组合工艺对10ppmNO进行了脱除性能测试,在30天的测试过程中组合工艺保持了90%-100%的NO去除效率。在自制的100m3/h模拟实验装置上考察了光催化氧化-吸附组合工艺对NOx及汽车尾气中其他气态污染物的同时脱除效果。研究发现,0.05wt% Pd改性P25的负载催化剂在组合工艺中对NO的去除效果最好,同时其对CO、SO2也具有较好的处理效果;Pd掺杂量的提高有利于催化剂对CO的去除。研究表明,灼烧处理是较佳的催化剂再生手段。最后,分别比较了悬挂式及现行喷涂式两种工程实施方式的工艺性能及经济性。分析表明,悬挂式较壁面喷涂方式的建设成本和运行成本均有提高,但工艺的污染物脱除能力得到大幅提升。