本發(fā)明涉及一種采用光催化技術(shù)進(jìn)行同時(shí)脫硫脫硝的方法及裝置，屬于大氣污染控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

SO₂和NOx作為兩種主要的環(huán)境空氣污染物，對(duì)自然環(huán)境和人類身體健康造成的不利影響不可估量，因此加強(qiáng)對(duì)SO₂和NOx污染物的排放控制非常重要。根據(jù)2016年1月1日起實(shí)施的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 3095-2012和“十三五”規(guī)劃提出的全國排放總量下降10%以上的約束性指標(biāo)，今后對(duì)SO₂和NOx的排放濃度限制將更為嚴(yán)格，相應(yīng)的，一些更為高效經(jīng)濟(jì)的脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)隨之出現(xiàn)。

現(xiàn)有燃燒后煙氣脫硫脫硝技術(shù)按工藝特點(diǎn)可分為聯(lián)合處理和同時(shí)處理兩種，聯(lián)合處理即將已經(jīng)成熟應(yīng)用的脫硫設(shè)備（如Ca(OH)₂噴霧干燥脫硫，SDA）和脫硝設(shè)備（如高溫氨還原法）聯(lián)合串聯(lián)使用，二者前后協(xié)作才可實(shí)現(xiàn)煙氣達(dá)標(biāo)排放，而同時(shí)處理（如介質(zhì)阻擋放電法）在一個(gè)連續(xù)反應(yīng)腔體內(nèi)即可完成SO₂和NOx的脫除。同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)還具有裝置占據(jù)空間小、建設(shè)投資成本低、工藝流程簡短、無化學(xué)品消耗或消耗少、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，相信今后煙氣的控制趨勢將是同時(shí)高效脫硫脫硝。

針對(duì)聯(lián)合處理的不足，國內(nèi)外積極開展了很多煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的研究，而其中已付諸工業(yè)化且被推廣運(yùn)行的并不多，這些技術(shù)主要有低溫等離子體處理法（如電子束法、電暈放電法和介質(zhì)阻擋放電法）、固相吸收/再生技術(shù)（如CuO/Al₂O₃吸附法、NOxSO工藝、SNAP工藝）、氣固催化法（如魯奇流化床工藝、SNBR工藝、DESONOX工藝）、吸收劑噴射法（如噴射石灰和尿素混合漿料、噴射雙氧水或臭氧、噴射亞氯酸鈉溶液）和光催化氧化法等（1、煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.2；2、劉瀟等.燃煤煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)研究進(jìn)展.現(xiàn)代化工.2015,35(10):25-29.；3、馬麗萍等. 燃煤煙氣中多種污染物干法同時(shí)脫除研究進(jìn)展。環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2016, 10(4): 1584-1592；4、高翔等. 工業(yè)煙氣(脫硫、脫硝、除塵)污染防治可行技術(shù)案例匯編. 北京： 中國環(huán)境出版社，2016；5、鐘秦. 燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.4；6、王佳等. 燃煤煙氣脫硫脫硝新技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用. 平頂山學(xué)院學(xué)報(bào). 2016, 31(2): 54-59；7、林杉帆等. 液相氧化吸收法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)的研究進(jìn)展. 煤化工. 2015, 43(5): 24-27）。這些方法中有的須額外引入化學(xué)品，不僅存在發(fā)生泄露事故的風(fēng)險(xiǎn)，而且被持續(xù)消耗，產(chǎn)生高昂的運(yùn)行費(fèi)用，此外配套裝置多占空間，不適合安裝在移動(dòng)污染源上；有的方法中核心技術(shù)需為國外知識(shí)產(chǎn)權(quán)付費(fèi)，致使建設(shè)投資成本較高，如EBA法的電子束發(fā)生裝置還依賴進(jìn)口；吸脫附過程需要大量公用工程、能耗較高。現(xiàn)有脫硫脫硝工藝有待改進(jìn)，新型煙氣處理工藝備受期待。

近年來光催化技術(shù)在環(huán)境污染物降解方面的研究受到普遍關(guān)注，但由于種種原因利用光催化技術(shù)實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫脫硝的工業(yè)化實(shí)例還少有報(bào)道。目前光催化脫硫脫硝技術(shù)著重合成基于電子能帶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的新型光催化劑，這些半導(dǎo)體催化劑通常呈懸浮態(tài)微粒（slurry）或固定化薄膜（thin film）兩種形態(tài)。從反應(yīng)工程的角度看，前者的優(yōu)點(diǎn)在于具有大的傳質(zhì)和反應(yīng)表面，而缺點(diǎn)在于催化劑難以與流態(tài)反應(yīng)系統(tǒng)分離，而后者恰好相反。因此，要想更大限度地發(fā)揮催化劑的價(jià)值還需借助合理的光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)和催化劑固定化技術(shù)。（陳誦英等. 催化反應(yīng)器工程.）

中國專利CN102908883A公開了一種煙氣同時(shí)脫硫脫硝方法，該方法利用發(fā)射185nm波長紫外光激發(fā)氣相中H₂O、O₂轉(zhuǎn)化為羥基自由基、過羥基自由基、氧原子、臭氧等活性自由基，可迅速氧化煙氣中的SO₂和NOx，最終產(chǎn)物為硫酸和硝酸霧滴。但用該方法每處理1g SO₂和0.13g NOx會(huì)消耗約180Wh電量，高于強(qiáng)電離介質(zhì)阻擋放電法的17Wh/gSO₂和9Wh/gNOx，較高的能耗主要因185nm波長紫外光強(qiáng)只占總光強(qiáng)的26%左右，且在實(shí)驗(yàn)過程中紫外燈和氣流間隔石英玻璃管，使紫外光光強(qiáng)度發(fā)生衰減。

中國專利CN1843575A公開了一種煙氣光催化氧化同時(shí)脫硫脫硝的方法及裝置，該方法利用二氧化鈦負(fù)載型催化劑，在紫外光照射下催化氧化SO₂和NOx，其產(chǎn)物用氨水吸收最終得到硫酸銨和硝酸銨。但該系統(tǒng)存在幾個(gè)方面有待改善：1）該方法所述載體為粒徑4~6mm的石英砂，其較大的堆積密度會(huì)遮擋紫外線的傳播，結(jié)果只有少數(shù)緊靠在燈壁上的催化劑受光激發(fā)，而其它位置的催化劑被大材小用；2）為了保護(hù)紫外燈不受堆積的催化劑刮擦而加裝的光源保護(hù)套削減了光強(qiáng)度；3）反應(yīng)腔設(shè)計(jì)為普通圓柱體，煙氣進(jìn)口口徑小致使空間存在死區(qū)。

中國專利CN104707475A公開了一種低溫光催化自氧化還原同時(shí)脫硫脫硝的煙氣處理方法，該方法提供了制備以TiO₂納米管列陣或氮化碳為載體，以二氧化錳、氧化鈷、氧化鎳和石墨碳納米粒子作負(fù)載物的負(fù)載型催化劑的方法，實(shí)驗(yàn)證明該催化劑可在低溫下促進(jìn)SO₂和NOx之間發(fā)生自氧化還原反應(yīng)，但催化劑為毫米級(jí)散粒，導(dǎo)致工業(yè)化運(yùn)用過程中處理量會(huì)受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的之一是提供一種基于真空紫外輻照光解作用、光催化氧化和氣液吸收的聯(lián)合效應(yīng)的煙氣光催化氧化同時(shí)脫硫脫硝方法。

一種煙氣光催化氧化同時(shí)脫硫脫硝的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）除塵控溫控濕后的煙氣首先進(jìn)入真空紫外輻照區(qū)；

2）在真空紫外線輻照區(qū)真空紫外燈發(fā)出的高能紫外線輻照光解水和氧產(chǎn)生臭氧和活性自由基，將煙氣中大部分的NOx氧化脫除；

3）經(jīng)步驟2）處理后的煙氣和臭氧入光催化床層，在光催化氧化和催化臭氧氧化的協(xié)同作用下煙氣中的SO₂被進(jìn)一步凈化脫除；

4）經(jīng)步驟3）處理后的煙氣流經(jīng)噴霧吸收區(qū)被洗脫液洗脫吸收，達(dá)到煙氣排放要求后排放。

本發(fā)明的目的之二是提供一種脫除效率高、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行成本低廉、適用范圍廣的煙氣光催化氧化同時(shí)脫硫脫硝的裝置。

本發(fā)明的這一目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種煙氣光催化氧化同時(shí)脫硫脫硝裝置，包括真空紫外輻照區(qū)、整體式光催化劑床層及噴霧吸收區(qū)，這三個(gè)功能區(qū)均包含在同一個(gè)殼體中，所述真空紫外輻照區(qū)位于頂部，設(shè)有紫外燈組和與殼體焊接的紫外燈支撐架；所述整體式光催化劑床層通過支架固定在真空紫外輻照區(qū)下方，催化劑床層由若干催化劑和紫外燈組成，矩形催化劑平板以長邊首尾相接，彼此相接所呈的銳角相等但折疊方向相反，催化劑平板以這種形式成為一層，若干長棍狀紫外燈穿插其中；所述噴霧吸收區(qū)位于整體式光催化劑床層下方；殼體底部作為儲(chǔ)液槽儲(chǔ)存有吸收液，儲(chǔ)液槽通過送液管道與循環(huán)泵進(jìn)口連接，循環(huán)泵出口與噴霧吸收區(qū)和整體式光催化劑床層之間的噴淋液主管路連接，儲(chǔ)液槽一側(cè)開口連接管路輸入新鮮吸收液，儲(chǔ)液槽下方開口排放洗脫液。

該裝置融合真空紫外輻照光解作用、光催化氧化和噴霧吸收三種功能，高效利用真空紫外輻照的光解、自由基氧化、臭氧氧化，光催化氧化及吸收的協(xié)同作用同時(shí)脫除煙氣中的SO₂和NOx，三者的功能互相影響，協(xié)同作用，不可分開。

本發(fā)明中，所述真空紫外輻照區(qū)采用發(fā)射172nm波長的準(zhǔn)分子紫外燈或真空紫外燈，其中真空紫外燈包括微波無極紫外燈，可發(fā)射185nm波長，其形狀為棒狀或環(huán)形。紫外燈安裝方向與煙氣流動(dòng)方向垂直，具體安裝數(shù)量依照實(shí)際煙氣處理量大小而定。

本發(fā)明中，所述的光催化劑床層由若干矩形片狀催化劑組成，若干片狀催化劑傾斜平行形成一組，每兩片相鄰的催化劑間隔距離相等，多組呈反向堆積構(gòu)成床層，在煙氣流向上形成多條曲折煙氣道，與催化劑長邊垂直方向的剖面呈多條鋸齒狀。當(dāng)煙氣流過煙氣道時(shí)會(huì)撞擊到傾斜的催化劑平面上產(chǎn)生微弱的局部阻力，受到壁面阻滯，煙氣的動(dòng)能變小而壓力能增大，這個(gè)過程有利于煙氣中的SO₂和NOx分子在催化劑表面上的吸附，同時(shí)一部分煙氣穿過催化劑上的小孔進(jìn)入到另一個(gè)流道中，在不同流道間穿梭的過程中，又會(huì)有SO₂和NOx吸附于小孔內(nèi)孔壁上，所以曲折煙氣道強(qiáng)化了SO₂和NOx在催化劑表面上的吸附過程，增大了煙氣的湍動(dòng)程度和停留時(shí)間，提高了光催化反應(yīng)效率?，F(xiàn)有技術(shù)中，平面網(wǎng)狀催化劑往往垂直于煙氣流量方向放置，不僅產(chǎn)生較大的壓降而且紫外光不能全部利用，而本發(fā)明所述催化劑床層不存在上述缺陷。

本發(fā)明中，所述片狀催化劑上穿有若干孔洞，孔洞的大小和形狀取決紫外燈管橫截面的大小和形狀，并要求盡可能使燈管和陶瓷貼合緊密。經(jīng)過在相鄰兩個(gè)用于穿插紫外燈的預(yù)留孔洞之間的中心點(diǎn)，于垂直于矩形薄片狀負(fù)載型催化劑方向，在相鄰兩片催化劑之間的位置安置片狀負(fù)載型催化劑，以接受紫外燈發(fā)射沿平行于矩形薄片狀負(fù)載型催化劑長邊傳播的紫外光。紫外燈管穿過催化劑上的預(yù)留孔洞插入催化劑床層中，以這種方式安置紫外燈可以使一根紫外燈照射盡可能多的片狀催化劑，有利于光催化反應(yīng)高效進(jìn)行。本發(fā)明設(shè)計(jì)的催化劑床層可使100%的紫外光照射到催化劑表面，也可使近乎100%的催化劑表面接收到光照。

所述片狀催化劑間隔距離，若使互為平行的催化劑間紫外光得到100%的利用，互為平行的相鄰兩催化劑片距離不小于xsin(θ/2)cos(θ/2)，其中x為矩形片狀催化劑短邊長度，θ為首尾相接的兩片催化劑所呈的夾角，0<θ<180°，按該方式安裝催化劑床層，至少每隔一層矩形片狀負(fù)載型催化劑安置一列245nm或356nm的紫外燈，可使近乎100%的催化劑表面接收到光照。若使催化劑表面的任意一點(diǎn)接受的光強(qiáng)度不小于紫外燈表面光強(qiáng)的70%，假設(shè)光強(qiáng)度與距離成反比，即，則θ≤，其中k值受紫外燈自身性能及環(huán)境因素影響，由實(shí)驗(yàn)測得。θ越小，紫外光光程越小，照射在催化劑表面的紫外光光強(qiáng)越大，光催化活性越好。

所述光催化劑的催化活性成分為TiO₂或改性TiO₂，改性的TiO₂可通過在鈦的前驅(qū)體溶液中摻入一種或多種金屬或非金屬前驅(qū)體制成，所述金屬為Fe、Cu、Ni、Bi、Mn、Ce，非金屬為N、B、C。載體為片狀蜂窩狀堇青石陶瓷或片狀A(yù)l₂O₃陶瓷、玻璃纖維布、玻璃片。催化劑活性成分通過浸漬法負(fù)載于載體表面，也可以通過離子交換法、熱噴涂、化學(xué)氣相沉積、電泳沉積法將催化劑活性組分負(fù)載于載體表面，催化劑負(fù)載量為1～60mg/cm2。或?qū)iO₂或改性TiO₂做成薄膜，用膠黏物質(zhì)將催化劑薄膜粘貼在載體表面，所述膠黏物質(zhì)為雙面膠或改性丙烯酸酯膠或α-氰基丙烯酸乙酯膠。

所述片狀催化劑載體厚度為1～20mm，考慮到片狀催化劑越薄，光催化反應(yīng)表面越大，但相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度也越小，因此催化劑厚度優(yōu)選1～5mm，孔密度為0～400CSI。

本發(fā)明中，所述光催化床層中放置365nm和254nm兩種紫外燈或只放254nm紫外燈，其中254nm紫外可以分解由真空紫外輻照區(qū)產(chǎn)生的臭氧形成活性自由基，而365nm紫外和254nm紫外均可激發(fā)光催化劑催化氧化煙氣中的SO₂和NOx。在放置365nm和254nm兩種紫外燈情況下，光催化劑床層靠近真空紫外輻照區(qū)的一端放置254nm的紫外燈，而剩余位置全部用來安裝365nm紫外燈，光催化劑床層中安裝的254nm紫外燈和365nm紫外燈的總數(shù)依照實(shí)際煙氣處理量、SO₂和NOx濃度大小而定，254nm紫外燈的安裝數(shù)量小于365nm紫外燈的安裝數(shù)量。兩種紫外燈均按垂直于煙氣流動(dòng)的方向安裝。

所述噴霧吸收區(qū)的噴霧結(jié)構(gòu)設(shè)置在光催化劑床層下方，其中多根輸送吸收液的管路靠近光催化劑床層底部平行分布，從每根輸送吸收液管路豎直向下分出支管，每根支管上安裝有多個(gè)水平噴射的霧化噴頭。

本發(fā)明中，所述吸收液為水或海水，或者NaOH、Ca(OH)₂、NaClO₂、H₂O₂溶液中的一種或多種混合。無論使用何種吸收液應(yīng)保證噴射量足以將煙氣中含有的酸汽洗脫，還應(yīng)保證噴射效果為霧化，以避免H₂SO₄和HNO₃酸霧隨煙氣流入大氣污染環(huán)境。

在本發(fā)明中，當(dāng)煙氣處理量較低或SO₂和NOx濃度較低時(shí)，可關(guān)閉部分真空紫外燈或減少片狀催化劑的數(shù)量；當(dāng)污染物的濃度較高時(shí)，可增添真空紫外燈數(shù)量強(qiáng)化預(yù)氧化過程或增加狀催化劑的數(shù)量以增大光催化劑反應(yīng)表面或添加臭氧發(fā)生器，使臭氧在煙氣進(jìn)入反應(yīng)器前混入。

本發(fā)明的裝置使用時(shí)，首先在殼體底部儲(chǔ)液槽內(nèi)裝有吸收液，該吸收液通過循環(huán)泵、輸液管道和噴淋裝置以噴霧形式噴出。除塵控溫控溫后的煙氣從頂部入口首先進(jìn)入真空紫外輻照區(qū)進(jìn)行預(yù)氧化，部分SO₂和NOx變?yōu)镠₂SO₄和HNO₃，同時(shí)煙氣中會(huì)產(chǎn)生O₃。預(yù)氧化的煙氣進(jìn)入光催化劑床層，在紫外光和催化劑的作用下對(duì)煙氣中的SO₂和NOx進(jìn)行催化氧化和臭氧催化氧化，反應(yīng)的最終產(chǎn)物為H₂SO₄和HNO₃，以酸霧形式存在的H₂SO₄和HNO₃在經(jīng)過噴淋吸收區(qū)時(shí)被同時(shí)洗脫，凈化后的煙氣從底部一側(cè)出口排出。

本發(fā)明涉及主要反應(yīng)如下：

1、真空紫外輻照下脫硫脫硝過程：

H₂O+hv(185nm)→·H+·OH

O₂+hv(185nm)→2O(³P)

·H+O₂→·HO₂

O(³P)+O₂→O₃

SO₂+O(³P)→SO₃

NO+O₃→NO₂+O₂

NO₂+·OH→HNO₃

2、光催化氧化脫硫脫硝過程

2.1 光催化氧化脫硝過程：

TiO₂+hv→e_cb^-+h_vb⁺

H₂O(ads)+h_vb⁺→·OH(ads)+H⁺

NO+·OH(ads)→HNO₂

NO₂+·OH(ads)→HNO₃

2.2 光催化氧化脫硫過程：

TiO₂+hv→e_cb^-+h_vb⁺

H₂O(ads)+h_vb⁺→·OH(ads)+H⁺

OH^-(ads)+h_vb⁺→·OH(ads)

O₂(ads)+e_cb^-→O₂^-

2H₂O(ads)+2O₂^-→2·OH+2OH^-+O₂

光催化過程：

SO₂(ads)+2·OH→SO₃(ads)+H₂O

SO₃^2-+2·OH→SO₄^2-+H₂O

SO₃(ads)+2OH^-→SO₄^2-+H₂O

SO₂(ads)+O(lattice)→SO₃(ads)

SO₃(ads)+H₂O(ads)→H₂SO₄(ads)

臭氧催化及光解過程：

TiO₂+hv→e_cb^-+h⁺_vb

H₂O(ads)+h_vb⁺→·OH(ads)+H⁺

O₃+e^-→O₃^-

O₃^-+H⁺→HO₃

HO₃→O₂+·OH

O₃+hv(λ<310nm)→O+O₂

O+H₂O→2·OH

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）本發(fā)明聯(lián)合真空紫外輻照光解作用、光催化氧化和噴霧吸收三重效應(yīng)，高效利用真空紫外輻照的光解、自由基氧化、臭氧氧化，光催化氧化及吸收的協(xié)同作用可真正實(shí)現(xiàn)同時(shí)高效脫除煙氣中的SO₂和NOx，具有整體結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行成本低、無二次污染、操作彈性穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

2）本發(fā)明設(shè)計(jì)的催化劑床層可使100%的紫外光照射到催化劑表面，也可使近乎100%的催化劑表面接收到紫外光照，解決了傳統(tǒng)光催化治理廢氣中的光照利用率不理想的問題。此外光催化劑床層還具有壓降小、催化劑負(fù)載穩(wěn)定好的優(yōu)點(diǎn)，值得廣泛推廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為光催化劑床層紫外燈和催化劑的組合方式的示意圖。

圖3為矩形片狀負(fù)載型催化劑的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為平行四邊形片狀負(fù)載型催化劑結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、煙氣入口；2、殼體；3、微波無極紫外燈；4、254nm紫外燈或365nm紫外燈；5、矩形片狀負(fù)載型催化劑；6、吸收液輸送管一；7、泵；8、新鮮吸收液入口；9、吸收液輸送管二；10、洗脫液出口；11、集液槽；12、除沫器；13、排氣口；14、霧化噴嘴；15、噴霧器支管；16、噴霧器主管路；17、254nm紫外燈或365nm紫外燈插孔；18、孔道；19、平行四邊形片狀負(fù)載型催化劑。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

實(shí)施例1：

本發(fā)明的煙氣催化氧化同時(shí)脫硫脫硝裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置包括殼體2，所述殼體2為適配紫外燈的形狀設(shè)計(jì)成長方體造型，在該殼體2的頂部有煙氣入口1，在靠近底部一側(cè)有煙氣出口13。殼體2內(nèi)沿氣體流動(dòng)方向內(nèi)設(shè)有真空紫外燈燈組、光催化床層和噴霧器，氣體流動(dòng)方向?yàn)橥搀w2的軸向從上往下，真空紫外燈燈組有三層，每層由4根微波無極紫外燈3按2×2矩形陣列排布，靠近真空紫外燈組的正下方設(shè)置光催化床層，光催化床層由片狀負(fù)載型催化劑5和365nm紫外燈4組成，每塊片狀負(fù)載型催化劑開有孔洞供棒狀365nm紫外燈穿插，多片片狀負(fù)載型催化劑5傾斜平行對(duì)齊排列形成一個(gè)組合，多層組合堆疊形成光催化劑床層，其中每兩個(gè)首尾相接矩形薄片狀負(fù)載型催化劑之間的夾角θ為110°。待負(fù)載型催化劑安裝完畢再將365nm紫外燈通過片狀負(fù)載型催化劑5的孔洞插入，實(shí)現(xiàn)光源和催化劑的深度融合。處在光催化劑床層的正下方為噴霧器，包括噴霧器主管路16、噴霧器支管15和霧化噴嘴14構(gòu)成，其中所述霧化噴嘴14沿殼體徑向設(shè)置。與噴霧器主管路16相連的是吸收液輸送管6，吸收液輸送管一6處于殼體之外，其另一端與泵7相連，泵7的進(jìn)口端與吸收液輸送管二9連接，吸收液輸送管9的另一端接入倒金字塔形集液槽11，集液槽11底端設(shè)有洗脫液出口10。在集液槽11上方遠(yuǎn)離泵7的一側(cè)有排氣口13供煙氣排除，為防止煙氣排出時(shí)帶出霧汽，排氣口13和殼體相交處設(shè)有除沫器12。

本實(shí)施例1中，負(fù)載型催化劑5是通過浸漬法制備的，其活性組分為鐵摻雜的TiO₂，負(fù)載量為1.5mg/cm²，載體為薄片狀蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石陶瓷，厚度3mm。

作為實(shí)施例1的變換，負(fù)載型光催化劑可選用純TiO₂或其它改性TiO₂，改性的TiO₂可通過在鈦的前驅(qū)體溶液中摻入一種或多種金屬或非金屬前驅(qū)體制成，所述金屬為Fe、Cu、Ni、Bi、Mn、Ce，非金屬為N、B、C。催化劑載體為薄片狀蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石陶瓷或在平面結(jié)構(gòu)的Al₂O₃陶瓷、玻璃纖維布、玻璃片上負(fù)載TiO₂或改性TiO₂。

采用實(shí)施例1的裝置處理含SO₂和NOx煙氣的方法，步驟如下：

1）除塵控溫控濕后的煙氣從頂部入口首先進(jìn)入真空紫外輻照區(qū)；

2）在真空紫外線輻照區(qū)發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)中紫外燈3發(fā)出的高能紫外線輻照光解水和氧產(chǎn)生活性自由基和臭氧氧化SO₂和NO_x污染物；

3）經(jīng)步驟2）處理后得到的剩余污染物和臭氧進(jìn)入光催化床層，在光催化氧化和催化臭氧氧化的協(xié)同作用下被進(jìn)一步凈化脫除；

4）經(jīng)步驟3）處理后得到的煙氣中含主成分為H₂SO₄和HNO₃的酸霧，在流經(jīng)噴霧吸收區(qū)時(shí)被吸收洗脫，洗脫液用倒金字塔形集液槽11收集；

5）集液槽11中的洗脫液利用泵7再次循環(huán)利用，凈水經(jīng)新鮮吸收液入口8補(bǔ)充；

6）凈化后煙氣通過除沫器12除沫后從排氣口13排走。

采用本實(shí)施例1的煙氣處理裝置對(duì)以下煙氣進(jìn)行處理：

煙氣流量為500m3/h，SO₂、NO和NO₂濃度分別為2600mg/m3、1500mg/m3和100mg/m3，含水量8%，煙氣溫度控制為60℃，利用實(shí)施例1所述煙氣處理裝置處理上述煙氣，排放的尾氣檢測結(jié)果表明SO₂和NOx脫除效率近乎100%。

實(shí)施例2：

在殼體2中如圖1所示安裝紫外燈燈組和噴霧器，紫外燈燈組具體為三層微波無極紫外燈燈組，每層由4根微波無極紫外燈3按2×2矩形陣列排布，噴霧器由霧化噴嘴14、吸收液輸送管6，9、噴霧器支管15和泵7組成。在本實(shí)施例2適量自來水預(yù)裝入集液槽11，開啟紫外燈組和泵7，待系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定后由煙氣入口1通入500m3/h SO₂、NO和NO₂的濃度分別為2600mg/m31500mg/m3和100mg/m3的煙氣，煙氣含水量8%、溫度約60℃，排放的尾氣檢測結(jié)果表明SO₂和NOx脫除率分別為41%和97%。

實(shí)施例3：

在殼體2中如圖所示安裝光催化劑床層和噴霧器，光催化劑床層的具體安裝方式為光催化床層由片狀負(fù)載型催化劑5和365nm紫外燈4組成，每塊片狀負(fù)載型催化劑開有孔洞供棒狀365nm紫外燈穿插，多片片狀負(fù)載型催化劑5傾斜平行對(duì)齊排列形成一個(gè)組合，多層組合堆疊形成光催化劑床層，其中每兩個(gè)首尾相接矩形薄片狀負(fù)載型催化劑之間的夾角θ為110°。待催化劑床層安裝完畢再將365nm紫外燈通過片狀負(fù)載型催化劑5的孔洞插入，噴霧器由霧化噴嘴14、吸收液輸送管6，9、噴霧器支管15和泵7組成。負(fù)載型催化劑5是通過浸漬法制備的，其活性組分為鐵摻雜的TiO₂，負(fù)載量為1.5mg/cm²，載體為薄片狀蜂窩結(jié)構(gòu)的堇青石陶瓷，厚度3mm。在本實(shí)施例3適量自來水預(yù)裝入集液槽11，開啟365nm紫外燈和泵7，待系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定后由煙氣入口1通入500m3/h SO₂、NO和NO₂的濃度分別為2600mg/m31500mg/m3和100mg/m3的煙氣，煙氣含水量8%、溫度約60℃，排放的尾氣檢測結(jié)果表明SO₂和NOx脫除率分別為42%和35%。

實(shí)施例4：

在本實(shí)施例4中裝置的結(jié)構(gòu)和組成與實(shí)施例1一致，區(qū)別在于裝置噴霧器的運(yùn)行狀態(tài)不同，本實(shí)施例4中泵7處于關(guān)閉狀態(tài)，無吸收劑噴入殼體2，開啟微波無極紫外燈3燈組和365nm紫外燈4燈組，待系統(tǒng)穩(wěn)定后由煙氣入口1通入500m3/h SO₂、NO和NO₂的濃度分別為2600mg/m31500mg/m3和100mg/m3的煙氣，煙氣含水量8%、溫度約60℃，排放的尾氣檢測結(jié)果表明SO₂和NOx脫除率近乎100%，但從排氣口13流出的尾氣中可見大量白煙，捕集、檢測得知白煙的主要成分為H₂SO₄、HNO₃。

實(shí)施例5：

在本實(shí)施例中，按照首尾相接的兩片矩形薄片催化劑所呈的夾角θ為170°拼接，除此以外裝置的結(jié)構(gòu)、組成和催化劑的用量、尺寸與實(shí)施例1一致。開啟微波無極紫外燈3燈組和365nm紫外燈4燈組以及泵7，待系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定后由煙氣入口1通入500m3/h SO₂、NO和NO₂的濃度分別為2600mg/m3、1500mg/m3和100mg/m3的煙氣，煙氣含水量8%、溫度約60℃，排放的尾氣檢測結(jié)果表明SO₂和NOx脫除率分別為87%和99%。