羟基自由基的产生方法及工业废气的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种羟基自由基的产生方法及工业废气的处理方法。
【背景技术】
[0002]随着工业生产的发展，工业废气的排放越加严重，造成多地雾霾天气频发，且影响范围呈不断扩大趋势，严重影响环境，危及人们的身体健康；工业废气为燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称，包括二氧化硫、二硫化碳、硫化氢、氟化物、氮氧化物、氯、氯化氢、一氧化碳、硫酸(雾)铅汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘等，其中，尤其燃料燃烧排放烟气中的二氧化硫和氮氧化物对环境的污染更为严重，主要涉及燃煤电厂、钢铁、水泥、焦化、玻璃等企业。
[0003]目前针对烟气污染广泛采用的工业废气治理技术主要涉及脱硫、脱硝技术。其中脱硫技术的原理是采用一种或几种碱性的物质来中和烟气中的二氧化硫，达到减少烟气中二氧化硫浓度的目的，其工艺又可分为湿法、干法和半干(半湿)法，这些工艺中，湿法效率高，但是普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题；干法和半干法存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。而脱硝技术主要有选择性催化还原(SCR)和非选择性催化还原(SNCR)，其中SCR运行费用昂贵，一次建设费用也很高，企业根本无法负担，而SNCR脱硝的效率很低，往往满足不了排放要求。
[0004]羟基自由基(.0H)是一种重要的活性氧，具有极强的得电子能力，也就是氧化能力，氧化电位2.8v，是自然界中仅次于氟的氧化剂，也是进攻性最强的化学物质之一，易氧化各种有机物和无机物，氧化效率高，反应速度快。
[0005]中国专利CN202087222U公开了一种氧活性粒子在气体中形成羟基自由基设备，但是该技术需要在特定的装置中进行，并提供高频高压电源，反应条件苛刻，实际应用中的效果也没有相关的试验验证，工业规模的应用基础欠缺，尤其应用在处理大排量、成分复杂、工况条件变化大的工业窑炉的废气处理中还没有相应的研究。
[0006]综上所述，现有应用于废气处理的羟基自由基(.0Η)的制备方法虽然理论上可行，但是都没有进行工业应用的验证，是否能够满足工业化的应用还未可知，此外现有的制备羟基自由基(.0Η)的方法还存在装置复杂、操作条件严苛等难点，导致其未能实际应用于工业中；同时，传统的工业废气脱硫、脱硝技术能耗高、投资大、二次污染也很严重。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种羟基自由基的产生方法及工业废气的处理方法，本产生方法简单、方便，原料来源广泛，适应工业化应用；本处理方法涉及的设备动力能耗低，反应温度低，有效去除废烟气中的污染物，无废水及废渣等二次污染，提高了处理效果。
[0008]为解决上述技术问题，本发明羟基自由基的产生方法，选取天然氧化矿粉为基质，将其研磨成粒度在250目以上的粉状颗粒物备用，向磨碎的粉状颗粒物中添加5:3:3:9的工业级Ti02、Fe203、K20、Mn0，得到氧化剂，该氧化剂中氧化矿粉基质的质量占总质量的47?65%，添加的Ti02、Fe203、K20、Mn0四种金属氧化物的总质量在氧化剂中的质量分数保持在金属氧化物的总质量分数保持在30?45%，氧化剂的水分小于8%，使氧化剂与烟气反应产生羟基自由基。
[0009]进一步，所述氧化矿粉是氧化锌矿粉。
[0010]进一步，所述氧化剂的水分控制在2?8%。
[0011]一种工业废气的处理方法包括如下步骤:
步骤一、烟气通过烟道进入处理装置，在处理装置中首先经过一级反应器进行烟气的调质，使烟气均匀分布于一级反应器中，并且均匀降温至80?160°C，烟气流速控制在20?50m/s ；
步骤二、将上述的氧化剂通过气力输送至一级反应器中，并且与烟气进行接触，氧化剂的供应量根据烟气中二氧化硫和氮氧化物的总量而定，每吨二氧化硫和氮氧化物，氧化剂的供应量为0.1?0.5吨；
步骤三、混合后的烟气和氧化剂进入处理装置的二级反应器中进行充分反应，此时氧化剂中的金属氧化物与烟气进行流态化接触，发生多种自由基连锁反应，氧化剂中羟基自由基的产生瞬间氧化烟气中的二氧化硫和氮氧化物，并与氧化剂表面的水分、烟气中的水蒸气结合生成酸，或者直接与氧化剂中的金属氧化物结合生成盐，氧化剂和烟气在二级反应器中的停留时间内，酸最终被氧化剂中的金属氧化物吸收生成盐，完成烟气中二氧化硫、氮氧化物的去除；
步骤四、在二级反应器中去除二氧化硫、氮氧化物后的烟气夹带氧化剂进入处理装置的三级反应器中，氧化剂在三级反应器的作用下，捕捉在二级反应器逃逸或没有与自由基反应的二氧化硫和氮氧化物，继续发挥二级反应器的功能，提高脱硫和脱硝的效率，经过反应的混合烟气在三级反应器的后端进行气固分离，回收氧化剂，同时将净化后的烟气经烟囱排入大气，烟气排放温度在70?80°C，烟气中含湿量与处理前的含湿量相当。
[0012]进一步，一级反应器中采用工业水经高压雾化喷嘴成雾状喷向烟气实施均匀降温。
由于本发明羟基自由基的产生方法及工业废气的处理方法采用了上述技术方案，即羟基自由基的产生方法，选取天然氧化矿粉为基质并研磨成粉状颗粒物备用，粉状颗粒物中添加一定比例的工业级Ti02、Fe203、K20、ΜηΟ，得到氧化剂，该氧化剂中金属氧化物的总质量分数保持在30~45%、水分小于8%。工业废气的处理方法首先在处理装置的一级反应器对烟气调质，使烟气均布于一级反应器中，并且均匀降温、控制流速；将氧化剂通过气力输送至一级反应器中，并且与烟气进行接触，氧化剂的供应量根据烟气中二氧化硫和氮氧化物的总量而定；混合后的烟气和氧化剂进入处理装置的二级反应器中进行充分反应，氧化剂中羟基自由基的产生瞬间氧化烟气中的二氧化硫和氮氧化物，去除烟气中二氧化硫、氮氧化物；然后进入处理装置的三级反应器中，回收氧化剂，同时烟气排放温度在70?80°C，烟气中含湿量与处理前的含湿量相当。本产生方法简单、方便，原料来源广泛，适应工业化应用；本处理方法涉及的设备动力能耗低，反应温度低，有效去除废烟气中的污染物，无废水及废渣等二次污染，提高了处理效果。
【具体实施方式】
[0013]本发明羟基自由基的产生方法，选取天然氧化矿粉为基质，将其研磨成粒度在250目以上的粉状颗粒物备用，向磨碎的粉状颗粒物中添加5:3:3:9的工业级Ti02、Fe203、K2O, MnO，得到氧化剂，该氧化剂中氧化矿粉基质的质量占总质量的47?65%，添加的Ti02、Fe203、K20、MnO四种金属氧化物的总质量在氧化剂中的质量分数保持在金属氧化物的总质量分数保持在30?45%，氧化剂的水分小于8%，使氧化剂与烟气反应产生羟基自由基。
[0014]优选的，所述氧化矿粉是氧化锌矿粉。氧化锌矿粉原料来源广泛，适应工业化应用，并且降低成本。
[0015]优选的，所述氧化剂的水分控制在2?8%。
[0016]一种工业废气的处理方法包括如下步骤:
步骤一、烟气通过烟道进入处理装置，在处理装置中首先经过一级反应器进行烟气的调质，使烟气均匀分布于一级反应器中，并且均匀降温至80?160°C，烟气流速控制在20?50m/s ；
步骤二、将上述的氧化剂通过气力输送至一级反