應用還原性氣體於零價鐵填充床處理NOx之研究

Using Reducing Gas for Reduction of Nitrogen Oxide by Zero Valent Iron Packed Bed

張榕峻(Jung-Chun Chang)

指導教授 ： 陳孝行

國立臺北科技大學/工程學院/環境規劃與管理研究所/碩士(2006年)

摘要

本研究為添加還原性CO氣體於零價鐵（zero valent iron，ZVI）填充床處理NOx之實驗，並由實驗結果推估其反應機制。以反應溫度在673K的實驗為例，若氣體進流濃度為400ppm NO，氣體進流率固定在0.2 L/min，鐵粉量添加量為0.4g時，其單位鐵粉量對NO的去除量由無添加CO氣體時之30.24 mg NO/g Fe，增加至有添加1500ppm CO氣體時之44.34 mg NO/g Fe，去除量增加了14.1 mg NO/g Fe，顯示添加CO氣體能增加ZVI對NO的去除量，並且隨著CO氣體濃度的提高，其NO去除效率更高。在相同的操作條件下，若將反應溫度由673K提高至773K時，則有添加1500ppm CO氣體於零價鐵對NO的去除量由44.34 mg NO/g Fe增加至129.46 mg NO/g Fe，而CO的消耗量也由 85.86 mg CO/g Fe增加至283.42 mg CO/g Fe，顯示隨著反應溫度越高，CO的消耗量也隨之增加，其NO去除效率越高。
鐵粉添加量和通量的改變對於NO去除量之影響幅度並不大，而是對操作時間有所影響。隨著鐵粉添加量的增加和通量的減少，能延長達到穿透點之操作時間，因此對於不同反應溫度所對應之W/F值（鐵粉添加量/通量）而言，達到穿透點之操作時間均隨W/F值增加而延長，並且呈線性正相關。以氣體進流濃度為400ppm NO+1500ppm CO為例，若反應溫度在673K的操作條件下，當W/F值由0.019 g-min/m增加至0.063 g-min/m時，其達到穿透點之操作時間由55 min增加至188 min，操作時間延長了133 min；若將反應溫度提高至773K，則W/F值由0.019 g-min/m增加至0.063 g-min/m時，其達到穿透點之操作時間由178 min增加至553 min，操作時間延長了375 min，由於W/F值計算非常方便，因此以W/F值做為零價鐵填充床操作時間之設計參數應為可行。
經由X光粉末繞射光譜儀的分析結果得知，主要的反應最終產物為Fe2O3及Fe3O4，並且大部分的Fe尚未與NO進行反應；而在X光光電子能譜儀的表面分析結果方面，確定鐵粉表面的反應最終產物為Fe2O3，因此進一步確認NO與ZVI之間的反應機制為3Fe＋4NO→Fe3O4＋2N2與4Fe3O4＋2NO→6Fe2O3＋N2，而CO氣體對鐵氧化物的還原反應機制則為3Fe2O3＋CO→2Fe3O4＋CO2。

關鍵字

零價鐵 ； 填充床 ； 一氧化氮 ； 一氧化碳 ； X光粉末繞射光譜儀 ； X光光電子能譜儀

並列摘要

無資料

並列關鍵字

zero valent iron ； packed bed ； nitric oxide ； carbon monoxide ； XRD(X-Ray powder Diffraction) ； ESCA(X-ray photoelectron spectrometer)

參考文獻

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