低温等离子体－催化还原烟气脱硫的研究
摘要：选用4种有代表性的催化剂Fe2O3-Al2O3(Fe8%)、Co2O3-MoO3-Al2O3(Co5%、Mo15%)、LaCoO3、Co3O4-TiO2，利用低温等离子体－催化还原法对影响催化效果的电压、时间和活性成分进行烟气脱硫的研究。结果表明，在一种催化剂作用下，电压在12～13 kV，气体在反应器内的停留时间越长，脱硫率越高，但是存在一个峰值(45%)，脱硫率一般不会超过这个峰值。对4种催化剂进行显微分析，催化性能从高到低依次为：LaCoO3、Co2O3- MoO3- Al2O3、Co3O4-TiO2、Fe2O3- Al2O3，且LaCoO3催化寿命较长、能耗较小。
关键词：等离子体 催化还原 烟气脱硫 选择活性 催化剂
随着我国经济的快速发展，电力、煤炭等能源供不应求。高能耗、高污染行业的快速发展对环境产生了巨大的压力。大气污染物中，SO2和烟尘是最主要的污染物。SO2来源主要以火电厂发电、冶炼金属、生活燃煤为主。这些硫在燃烧过程中有90％以SO2的形式进入到大气中。据2005年全国环境统计公报，当年全国废气中SO2排放量2549.3万t，其中工业SO2排放量为2168.4万t，占SO2排放总量的85.1％；生活SO2排放量380.9万t，占SO2排放总量的14.9％。随着我国居民生活能源结构的改变，生活SO2的排放量随之减少，而工业排放量和所占的比重在逐年增加。以SO2为主的酸雨影响区域的面积也在逐年扩大。因此，降低大气中SO2的含量对我国社会、经济和环境的可持续发展有着重要意义。
1 研究现状及存在问题
1.1 低温等离子体脱硫的研究现状
等离子体脱硫技术的研究已有近20年的历史，它是在烟气中加入NH3，再经过反应器放电处理，使烟气中的SO2变成（NH4）2SO4，并回收（NH4）2SO4作为化肥使用。该技术的脱硫装置一次性投资低，适用范围广，能同时脱除SO2和NOx，对环境无二次污染，实现了硫氮资源的综合利用和自然生态循环，是一种资源化的污染治理技术，并可在常温下进行反应。但由于反应中需加入大量NH3，在进行铵盐回收时需要较高的温度[1,2]。
李劲等首先将催化还原技术引入等离子体脱硫研究。利用高能电子轰击CO2分子，经过一系列复杂反应产生还原剂CO。在催化剂作用下，将SO2在常温下还原为元素S。在无催化剂存在时，CO生成量随CO2初始浓度增大而增大；在有催化剂存在时，当CO2浓度在3.40%～13.75%（体积分数）时，CO生成量几乎不受CO2初始浓度的影响，适当的催化剂有助于CO的生成[3]。
吴迪镛等发现，在常温常压下，利用非均布的Fe2O3-Al2O3催化剂，无论有无O2，SO2最高脱除效率可达到85％～91％，但选择性不理想[2]。因此，如何提高催化剂的选择性是该技术的一个关键问题。
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