專利名稱：一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境領(lǐng)域，具體涉及一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法。
背景技術(shù)：
大氣污染是二十一世紀(jì)人類社會生存和發(fā)展所面臨的最嚴(yán)重問題之 一。而最主要的氣體污染物是揮發(fā)性有機(jī)物，以及隨煙氣排放的二氧化硫
-S02和氮氧化合物-NOx。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年，全國二氧化硫排放量高達(dá)2549 萬噸，氮氧化物排放量初步估算為2220萬噸。每年全國因空氣污染導(dǎo)致的 經(jīng)濟(jì)損失上千億元，已成為制約國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要問題，因此控 制氣體污染物排放刻不容緩。目前，對氣體污染物的處理主要有燃燒、光 催化、生物分解和等離子體法等，但這些方法均有明顯的局限性。燃燒法 需要很高的操作溫度，能耗大；聯(lián)合催化法中，催化劑存在選擇性，某些 條件溫度過高可能會造成催化劑失活，光催化法只能利用太陽光中紫外線 等；生物法要求嚴(yán)格控制pH值、溫度和濕度等條件，以適合微生物的生長; 等離子體法處理后的氣體污染物產(chǎn)生的氨氣未反應(yīng)完全隨廢氣跑出，反應(yīng) 后生成的產(chǎn)品硫胺和硝銨顆粒難回收而隨廢氣排放，造成二次污染，故目 前該技術(shù)還不能推廣應(yīng)用。所以尋找一種環(huán)保、高效、低花費(fèi)、簡單易行 的氣體污染物治理技術(shù)是所有環(huán)境工作者追求的目標(biāo)。
高鐵酸鹽通常指鐵的六價化合物，對其合成和應(yīng)用研究已成為近年來 綠色化學(xué)領(lǐng)域中最引人矚目的方向之一。高鐵酸鹽的特點(diǎn)包括(1)其還 原產(chǎn)物為Fe3、對環(huán)境具有安全、無毒、無刺激、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是理想 的綠色氧化試劑；(2)在整個pH范圍內(nèi)均具有很強(qiáng)的氧化性和很高的氧化 效率，適用范圍寬。當(dāng)前，高鐵酸鹽在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究主要集中 在將其開發(fā)作為一種新型高效多功能綠色水處理劑。但是，上述應(yīng)用研究的推廣目前還受限于(1)當(dāng)前制備方法所制備的高鐵酸鹽水溶液穩(wěn)定性 差，使其性能受到了極大的削弱；(2)當(dāng)前制備方法條件苛刻一通常需要
在飽和NaOH的極端條件，對設(shè)備要求高，限制了其直接應(yīng)用；(3)產(chǎn)率
低，實(shí)現(xiàn)制備成固體試劑再使用的大規(guī)?；a(chǎn)的技術(shù)尚未過關(guān)。
現(xiàn)有文獻(xiàn)資料表明，尚未見有關(guān)高鐵酸鹽用于氣體污染治理方面的研 究和應(yīng)用實(shí)例。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法，可同時 處理各種氣體污染物，避免了二次污染。
本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在
I從高鐵酸鹽(Fe(VI))本身的角度
(1) FeO^的還原產(chǎn)物F^+具有補(bǔ)血功能，在整個pH范圍內(nèi)都有很強(qiáng) 的氧化性、本身安全、無毒、無污染、無刺激等。故不會對環(huán)境產(chǎn)生二次 污染和其他副作用；符合當(dāng)前節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好型社會的 國策和迫切需要。
(2) 與現(xiàn)有環(huán)境治理過程中常用的氧化劑H202 、 KMn04 、 NaClO、 03、 Cl2 、 C102等相比，F(xiàn)e042—更加綠色環(huán)保。
(3) 在相同的pH條件下，與上述常用氧化劑相比較，F(xiàn)eO卩—具有更強(qiáng) 的氧化還原電位和更高的氧化效率。
'(4)高鐵酸鹽在氣體污染治理反應(yīng)過程中，經(jīng)歷了從Fe6+—Fe5+—Fe4+ —F^+甚至到F^+不同電荷離子的演變，具有極高的處理容量；且可同時處 理各種氣體污染物。
(II)從合成角度
(1) 電解法有設(shè)備簡單、操作簡便、可實(shí)現(xiàn)原位合成、雜質(zhì)含量少、 不產(chǎn)生污染物等優(yōu)點(diǎn)。
(2) 陽極所消耗的堿可由陰極產(chǎn)生的堿液進(jìn)行補(bǔ)充，藥品消耗少。
(3) 電解反應(yīng)可在溫和條件下(弱堿條件下實(shí)現(xiàn))，價格便宜，易于實(shí)現(xiàn)。
(4) 本發(fā)明所制備的高鐵酸鹽溶液具有極高的穩(wěn)定性，常溫條件下只 有1%的降解率；在適當(dāng)條件下，具有原位、持續(xù)合成等功能。因此，與在 其他領(lǐng)域的應(yīng)用相比較，高鐵酸鹽在氣體污染物治理方面的應(yīng)用不存在制 備成固體試劑、純化、儲存、運(yùn)輸?shù)膯栴}等批量生產(chǎn)等問題，易于推廣應(yīng) 用。 —
(5) 其終產(chǎn)物為聚合硅酸鐵，在運(yùn)行過程中不結(jié)垢，對儀器設(shè)施危害 ??；通過適當(dāng)程序，其終產(chǎn)物可以通過提取作為化工原料，是目前稀缺的、 優(yōu)良的水處理試劑。此外，工藝用水可以循環(huán)使用。因此，本工藝基本實(shí) 現(xiàn)零排放的目標(biāo)，有效克服了二次污染問題。


圖1為本發(fā)明制備所得高鐵酸鹽、高鐵酸鹽處理葡萄糖標(biāo)樣后的紫外 可見吸收掃描光譜圖。
圖2為本發(fā)明制備高鐵酸鹽的電化學(xué)法循環(huán)伏安圖。 圖3為本發(fā)明制備所得高鐵酸鹽的衰減率圖。
圖4為本發(fā)明電解制備所得高鐵酸鹽處理室內(nèi)總揮發(fā)性有機(jī)物 (TVOC)圖。
圖5為本發(fā)明電解制備所得高鐵酸鹽處理室內(nèi)甲苯的去除率示意圖。 圖6為本發(fā)明制備所得高鐵酸鹽處理NO后，用離子色譜法對處理液 中離子檢測圖。
圖7為本發(fā)明電解制備所得高鐵酸鹽處理S02的去除率示意圖。 圖8為本發(fā)明制備所得高鐵酸鹽處理S02后，用離子色譜法對處理液 中離子檢測圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 ，配制0.1mol/L的NaOH-Na2Si03溶液為電解液，恒流0.8A， 電解70min后，測得高鐵酸鹽的濃度為215mg/L。實(shí)施例2，配制0.1mol/L的NaOH-Na2Si03溶液為電解液，采用隔膜式 電解槽和鐵基陽極進(jìn)行電解反應(yīng)，恒壓8V，電解30min后，得到電解液于 紫外可見分光光度計(jì)測定其在波長為400-700nm的掃描圖譜；在電解液中 加入葡萄糖后再在同一條件下掃描。得到Fe(VI)和Fe(III)的掃描圖譜，如圖 1所示。
實(shí)施例3，配制0.1mol/L的NaOH-Na2SiO3溶液為電解液，恒壓8V，電解 30min后，用化學(xué)循環(huán)伏安法對電解液進(jìn)行測定得到電化學(xué)法循環(huán)伏安圖， 如圖2所示。掃描條件InitE(V)=-3， HighE(V)=3， LowE(V);3， InitP/N=P， ScanRate(V/s)=0.02， Segment=2， Smpl Interval(V)=0.02， Quiet Time(s)=2， Sensitivity(A/V)=2xl(T4。鉑碳電極，砂紙打磨電極，拋光，磷酸二氫鈉(PBS) PKN7的緩沖溶液，加入lml樣品。
實(shí)施例4，在電解條件為NaOH-Na2Si(V溶液0.1mol/L，恒壓8V，電解 60min，電解兩組溶液(溶液一、溶液二)，存放于棕色容量瓶中，放冰箱 (40°C)儲存，每隔一段時間測高鐵酸鹽吸光度變化，從而檢測高鐵酸鹽 的穩(wěn)定性。如圖3所示，溶液一和溶液二在19天時間里平均每日的衰減率 分別為1.69%， 0.77%。
實(shí)施例5，高鐵酸鹽處理室內(nèi)TVOC。配制0.1mol/L的NaOH-Na2SiO3 溶液為電解液，恒壓20V，電解120min，取陽極電解液1.5L，倒入空氣凈 化裝置中，純凈水稀釋至9L.開啟鼓風(fēng)機(jī)24小時，間隔2小時檢測一次室 內(nèi)(長X寬X高二4 X 4 X 3n^普通裝修房間、裝修時間間隔^2年)TVOC 含量。TVOC的去除效果顯著，見圖4。
實(shí)施例6，高鐵酸鹽用于處理甲苯。配制0.1mol/L的NaOH-Na2Si03 溶液為電解液，恒壓20V，電解120min，取陽極電解液1L，倒入空氣凈化 裝置中，純凈水稀釋至3L.如圖5，對于濃度為500-700mg/L甲苯的去除率 可達(dá)80%以上(參照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB14677))。實(shí)施例7，高鐵酸鹽用于處理NO。配制0.15mol/L的NaOH-Na2Si03 溶液為電解液，恒流2.5A，電解100min后，通入濃度為3000mg/L的NO， 吸收氧化100min后的NO的去除率為60%。如圖6所示，將吸收液稀釋1000 倍后通過離子色譜檢測法檢測到NCV，說明NO己經(jīng)被高鐵酸鹽氧化為 N03。
實(shí)施例8，高鐵酸鹽用于處理S02。配制0.15mol/L的NaOH-Na2Si03 溶液為電解液，恒流2.5A，電解lOOmin后，通入濃度為75000mg/L的S02， 吸收氧化lOOmin后的S02的去除率為95%(見圖7)。如圖8所示，將吸收 液稀釋1000倍后通過離子色譜檢測法檢測到S042—，說明so2已經(jīng)被高鐵 酸鹽氧化為so42—。
權(quán)利要求
1、一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法，具體為將受污染氣體通入高鐵酸鹽溶液，排出潔凈氣體。
2 、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法，其特征在于，所述高鐵酸鹽溶液按照以下方法制備以NaOH和Na2Si03 的混合溶液為電解液，在室溫下進(jìn)行電解反應(yīng)；所述NaOH溶液摩爾濃度 為0.5 5mol/L， Na2Si03溶液摩爾濃度為0.05 0.3mol/L。
3 、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法， 其特征在于，所述直流電解的反應(yīng)溫度為0 3(TC。
4 、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法， 其特征在于，所述直流電解的電流范圍為0.1 3A。
5 、根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法， 其特征在于，所述直流電解的電壓范圍為1 30V。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用高鐵酸鹽治理氣體污染的方法，該方法將受污染氣體直接通入高鐵酸鹽溶液經(jīng)過吸收-氧化達(dá)到較好的治理氣體污染物效果，所述高鐵酸鹽溶液是在室溫下采用隔膜式電解槽，以低濃度NaOH與Na₂SiO₃的混合溶液為電解液，直流電解鐵基陽極制備得到的。本發(fā)明適合應(yīng)用于氣體污染物如揮發(fā)性有機(jī)氣體、煙氣中硫、氮氧化合物、以及硫化氫等的脫除和治理，同時防止了二次污染；制備所得的高鐵酸鹽穩(wěn)定性好，易于重現(xiàn)，對氣體污染物治理效果顯著。本發(fā)明工藝簡單、可持續(xù)、成本低廉、操作簡便、條件溫和。
文檔編號B01D53/78GK101288824SQ200810048010
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月13日
發(fā)明者萬晶晶, 吳冠忠, 蘋 張, 張慧婧, 林昌梅, 盼 王, 胡涌剛, 陳建國 申請人:華中科技大學(xué)