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毕业论文开题报告:(EDTA)-NO性能及化学抑制固定化扩散动力学研究

发表时间:2013/5/14 14:24:09


大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院:化工学院   专业班级: 08环境科学 

课题名称 磁性聚(St-GMA)微球固定化反硝化菌还原Fe (EDTA)-NO性能及化学抑制固定化扩散动力学研究

1、本课题的的研究目的和意义:

氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。我们通常所说的氮氧化物(NO*)主要包括:N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等几种,其中污染大气的主要是NO和NO2[1]。人类活动、燃料燃烧、工业生产都可以产生NO*,其中燃烧过程产生的氮氧化物几乎全是NO和NO2。氮氧化物排放到大气中会对人类和自然环境带来严重的危害。人通过呼吸将NO*吸入体内,会刺激呼吸道和肺部,影响呼吸系统,可引起支气管炎和肺气肿等疾病[2]。氮氧化物对大气的影响主要有酸雨和参与臭氧层破坏。近年来,随着其排放量的快速增加和人们对环境质量要求的不断提高,NO*造成的污染问题越来越受到重视。矿物燃料燃烧产生的大量烟气排放是NO*进入环境的主要途径[3],如何有效脱除烟气中的NO*是当前环境保护中一个备受关注的重大课题[4]。
大气中的NO*的来源主要有两个方面。一方面是有自然界中的固氮菌、雷电等自然过程中产生,另一方是由人类活动所产生,人类活动所产生的NO*多集中于城市、工业区
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DTA)还原为FeⅡ(EDTA)从而实现吸收液的完全循环利用[8]。
本课题采用络合吸收结合生物还原法(即BioDeNO*)[9]处理烟气中NO*,该方法的提出弥补了络合吸收技术在再生及直接微生物处理法在处理效率上的缺陷,该法的原理为:在中温条件下,首先通过亚铁络合吸收剂的作用加快NO从气相进入液相的传质过程,克服了直接微生物法因NO难溶于水引起的脱除效率不高的缺陷。同时将生物反硝化技术用于NO亚铁络合物的再生,利用高活性、选择性强的两种微生物将FeⅡ(EDTA)-NO中结合的NO最终还原为无害的N2,同时将被烟气中的O2氧化形FeⅢ(EDTA)还原为FeⅡ(EDTA),使络合吸收剂本身得到有效再生,保证其循环利用,大大降低其运行成本。但由于游离微生物性能不稳定,微生物易流失,反应速率低。因此,本实验以磁性微球为载体固定微生物,不仅大大提高反应速率,而且可以循环利用,具有十分重要的实践意义。

2、 文献综述(国内外研究情况及其发展):

国内外研究和使用的烟气脱氮技术主要有选择性催化还原,非选择性催化还原,等离子体法,催化分解法,吸附法,吸收法,微生物法,络合吸收结合生物还原法(BioDeNO*)等。但得到工业应用的只有选择性催化还原与选择性非催化还原,即使如此,这两种技术也花费太高,催化剂易失效。
1、选择性催化还原法(SCR)
SCR过程是利用氨作为还原剂在空气预热器的上游注入含NO*的烟道气中,随后NO*在催化剂的作用下被还原为N2和水。常用的催化剂有钒、钛、钨、钼等贵金属和碱性金属氧化物/沸石等。该过程的主要反应如下:
8NH3+6NO2→7N2+12H2O (1-1)
4NH3+4NO+O2→4N2+6 H2O (1-2)
同时也有可能产生副反应:
4NH3+5O2→4 NO+6 H2O (1-3)
4NH3+3O2→2N2+6 H2O (1-4)
2NH3+SO3+ H2O→(NH4)2SO4 (1-5)
实践证明,应用此法可在降低的温度(300~450℃)下取得较高的NO*去除效率,去除率可达80~90%。
作为一般的改进燃烧技术和控制NO*生成的补充技术,SCR法有着良好的前景,但此法也存在一些缺陷:首先是投资运行费高,NH3对管路设备要求高,造价昂贵,同时为防止催化剂中毒,需对烟道气进行预处理;其次由于NH3还原不完全,易产生有毒且温室效应强的N2O;另外,尾气中残留NH3的处理也是SCR系统中需要解决的关键问题[10]。
2、非选择性催化还原(SNCR)
SNCR技术是在无催化剂存在的条件下,把含有尿基或氨基类化合物(如氨气、氨水或尿素等)作为还原剂喷入炉膛温度为800-1000℃的区域,该还原剂迅速热分解成NH3和其他副产物,随后NH3与烟气中的NO*进行反应而生成N2。主要反应如下:
4NH3+6NO→5N2+6H2O (1-6)
同时也有可能产生副反应:
4NH3+5O2→4NO+6H2O (1-7)
4NH3+3O2→2N2+6H2O (1-8)
氨必须注入最适宜的温度区内,才能保证发生的是主要反应。若温度超过930-1090℃的范围,主要发生的是副反应,并导致被还原的NO*减少。
化学反应的速率取决于以下几个因素[11]:如燃料气的温度、高温下停留的时间、所使用还

原剂的类型和数量、混合效率以及NO*的含量。一般情况下可达到30~70%的NO *还原率。
SNCR工艺不需要催化剂床层和催化剂,可以避免催化剂堵塞设备等问题,因而其初始投资比SCR工艺要低的多,操作费用与SCR工艺相当。但同样存在一些不足[12,13]:反应中生成的(NH4)2SO4 和NH4HSO4会腐蚀和堵塞设备;烟气中增加了NH3的排放量,NH3的利用效率低,控制比较困难;反应过程中形成N2O排放到大气中形成二次污染;NO*脱除效率低等。
固定化微生物技术是从60年代开始发展起来的新型技术,指用物 ……(未完,全文共7195字,当前仅显示2526字,请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文开题报告:(EDTA)-NO性能及化学抑制固定化扩散动力学研究》