權利要求書： 1.一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，其特征在于：包括以下步驟：S1將二氧化鈦顆粒經(jīng)過酸性還原劑A溶液浸泡，得到濕潤的二氧化鈦顆粒后，再經(jīng)過還原劑B浸泡后，得到混合還原劑的二氧化鈦顆粒，經(jīng)過低溫干燥，得到還原性的二氧化鈦顆粒；

S2將還原性的二氧化鈦顆粒經(jīng)過超細研磨成粉，同時加入還原劑C進行降溫處理，再經(jīng)過溶膠凝膠法制備得到光催化劑二氧化鈦納米顆粒，所述的還原劑C為納米氧化鐵?蛋白溶液；所述的溶膠凝膠法為：采用鈦酸四丁酯與超純水為反應物，以乙醇為分相介質(zhì)，利用酸性還原劑A作為螯合劑，控制鈦離子的水解速度，水解生成氫二氧化鈦，再干燥脫水成二氧化鈦；

S3將得到的二氧化鈦納米顆粒均勻填充入等離子反應器內(nèi)壁的催化劑室，調(diào)節(jié)等離子反應器電壓與電流，產(chǎn)生等離子帶，同時通入含氮氧化物的廢氣，收集經(jīng)過處理的廢氣；

S4將處理的廢氣再次通過的等離子反應器，收集二次處理后的廢氣，即得到光催化處理后的氮氧化物氣體；

所述的酸性還原劑A采用維生素C溶液與醋酸溶液的混合液；

所述的還原劑B采用含鑭(La）、鈰(Ce）、鐠(Pr）、釹(Nd）、钷(Pm）、釤(Sm）、銪(Eu）、釓(Gd）、鋱(Tb）、鏑(Dy）、鈥(Ho）、鉺(Er）、銩(Tm）、鐿(Yb）、镥(Lu）、釔(Y)和鈧(Sc)的稀土元素的稀土礦物顆粒中的一種及以上；

所述的還原劑C制備過程為：采用嗜酸氧化亞鐵桿菌發(fā)酵液，過濾干燥成粉，再經(jīng)過超細研磨，隨后經(jīng)過納米精磨，篩分得到納米氧化鐵?蛋白共混物，在4℃超純水中溶解后得到的納米氧化鐵?蛋白溶液。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，其特征在于：所述的低溫干燥為2?5℃的冷風干燥方式，干燥時間為30?60s。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，其特征在于：所述的降溫處理為采用還原劑C，控制超細研磨階段溫度為5?10℃，時間為5?10min。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，其特征在于：所述的調(diào)節(jié)等離子反應器電壓與電流為，控制高壓脈沖電源產(chǎn)生瞬時5?25KHz的高頻率電壓，控制放電電流為0.1 100A。

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說明書： 一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法技術領域[0001] 本發(fā)明屬于等離子耦合光催化氧化氮氧化物領域，具體涉及一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法。

背景技術[0002] 隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和汽車數(shù)量的日益增加，大氣污染己經(jīng)成為一個日益嚴重的全球性問題。氮氧化物作為大氣主要污染物之一，將引起光化學煙霧、酸雨、臭氧層空洞等

影響人類可持續(xù)發(fā)展的環(huán)境問題?；痣姀S及其它工業(yè)燃燒裝置等固定源尾氣是大氣中氮氧

化物的主要來源之一，其中NO占氮氧化物總量的90％～95％；利用低溫等離子體(non?

thermalplasma，NTP)脫除氮氧化物是近年來興起的治理技術，該技術與干法、半干法、濕法

等經(jīng)典脫硝技術相比具有操作流程簡單、投資較少、占地面積小、副產(chǎn)物少、無放射物產(chǎn)生、

作用時間短等優(yōu)點，已經(jīng)成為國際上公認的具有極大市場潛力和良好應用前景的煙氣脫硝

新工藝。

[0003] 現(xiàn)有技術中利用低溫等離子技術處理時，利用氨氣作為選擇性還原劑，在處理階段容易存在以下問題：

[0004] 1.由于使用腐蝕性很強的氨氣或氨水，對管道要求高，造價昂貴；[0005] 2.氨氣的劑量控制加入量會出現(xiàn)誤差，容易造成二次污染，而且氨在高溫下易被氧化；

[0006] 3.易泄漏，操作及貯存困難，易形成硫酸銨，使催化劑失活，管道阻塞。[0007] 如發(fā)明為一種用低溫等離子體改性催化劑催化氧化氮氧化物的方法(申請?zhí)枺篊N201010163038.2)公開了一種用低溫等離子體改性催化劑催化氧化氮氧化物的方法，將

催化劑置于等離子體反應器中在一定條件下進行改性處理，混合氣中的NO氧化成NO2，隨后

氣體進入氨水吸收瓶，得到硝酸銨產(chǎn)品可用作化肥原材料。雖然采用改性催化劑增加催化

氮氧化物的分解效率，但是其沒考慮到氨水作為還原劑時，其本身對于吸收氮氧化物會產(chǎn)

生二次污染，并且在吸收過程中形成的硫酸銨在改性過程中會與氨水反應，影響最終的氮

化物去除效率；同時僅僅采用改性劑，并不能解決處理后的尾氣高溫下將還原劑氨水氧化

的問題；因此目前急需一種環(huán)保無害、反應純凈、還原劑穩(wěn)定的低溫等離子耦合光催化還原

氮氧化物的方法。

發(fā)明內(nèi)容[0008] 本發(fā)明目的在于提供一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，用于解決現(xiàn)有技術中問題中采用氨水作為還原劑產(chǎn)生二次污染、引入硫酸銨雜質(zhì)堵塞裝置以及氨水

在高溫。

[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：[0010] 一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，包括以下步驟：[0011] S1將二氧化鈦顆粒經(jīng)過酸性還原劑A溶液浸泡，得到濕潤的二氧化鈦顆粒后，再經(jīng)過還原劑B浸泡后，得到混合還原劑的二氧化鈦顆粒，經(jīng)過低溫干燥，得到還原性的二氧化

鈦顆粒；

[0012] S2將還原性的二氧化鈦顆粒經(jīng)過超細研磨成粉，同時加入還原劑C進行降溫處理，再經(jīng)過溶膠凝膠法制備得到光催化劑二氧化鈦納米顆粒，所述的還原劑C為納米氧化鐵?蛋

白溶液；

[0013] S3將得到的二氧化鈦納米顆粒均勻填充入等離子反應器內(nèi)壁的催化劑室，調(diào)節(jié)等離子反應器電壓與電流，產(chǎn)生等離子帶，同時通入含氮氧化物的廢氣，收集經(jīng)過處理的廢

氣；

[0014] S4將處理的廢氣再次通過的等離子反應器，收集二次處理后的廢氣，即得到光催化處理后的氮氧化物氣體。

[0015] 優(yōu)選的，為了進一步使溶膠凝膠法制備的二氧化鈦之間膠凝空隙更均勻，控制其水解速度的同時能作為還原劑進入等離子體反應中，所述的酸性還原劑A采用維生素C溶液

與醋酸溶液的混合液，利用酸性還原劑A中維生素C的還原特性，提供光催化過程中催化劑

表面的OH和H2O反應產(chǎn)生羥基自由基的過程，同時醋酸溶液在溶膠凝膠制備工藝中能作為

螯合劑，螯合鈦酸四丁酯，形成氫二氧化鈦。

[0016] 優(yōu)選的，為了進一步實現(xiàn)稀土元素與二氧化鈦之間能形成復雜的交聯(lián)結構，進而增加二氧化鈦的比表面積，所述的還原劑B采用含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、

釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y)和

鈧(Sc)的稀土元素的稀土礦物顆粒中的一種及以上，利用二二氧化鈦制備成納米顆粒時，

其表面上的羥基在維生素C作用下能與還原性稀土元素的陽離子結合，形成復雜的交聯(lián)結

構，實現(xiàn)比表面積的增加，進而達到反應速度加快，達到反應純凈的目的。

[0017] 優(yōu)選的，為了進一步限定還原劑C的成分以及制備過程，所述的還原劑C制備過程為：采用嗜酸氧化亞鐵桿菌發(fā)酵液，過濾干燥成粉，再經(jīng)過超細研磨，隨后經(jīng)過納米精磨，篩

分得到納米氧化鐵?蛋白共混物，在4℃超純水中溶解后得到的納米氧化鐵?蛋白溶液，利用

納米氧化鐵?蛋白的還原劑C進行降溫操作，使氧化鐵?蛋白的能充分溶于進入二氧化鈦形

成的交聯(lián)結構中，利用氧化鐵?蛋白的蛋白端的粘附性粘附更多的還原性稀土元素，氧化鐵

端能再次與二氧化鈦表面上的羥基結合，進一步形成復雜的交聯(lián)結構，增加二氧化鈦的比

表面積，同時增加還原劑整體的穩(wěn)定性；利用交聯(lián)結構，固定了各個還原性物質(zhì)，進而防止

危害性物質(zhì)的流出，達到環(huán)保無害的目的。

[0018] 優(yōu)選的，為了進一步使光催化二氧化鈦制備過程可控以及增強還原性，所述的溶膠凝膠法為：采用鈦酸四丁酯與超純水為反應物，以乙醇為分相介質(zhì)，利用酸性還原劑A作

為螯合劑，控制鈦離子的水解速度，水解生成氫二氧化鈦，再干燥脫水成二氧化鈦，既能控

制二氧化鈦生成的速率，又能利用還原劑A增加二氧化鈦的還原性，使反應純凈。

[0019] 優(yōu)選的，為了進一步是還原劑的還原性穩(wěn)定，所述的低溫干燥為2?5℃的冷風干燥方式，干燥時間為30?60s，利用低溫干燥，保證還原劑A中醋酸和維生素C的穩(wěn)定。

[0020] 優(yōu)選的，為了進一步使制備的二氧化鈦納米顆粒更精細，所述的降溫處理為采用還原劑C，控制超細研磨階段溫度為5?10℃，時間為5?10min，利用還原劑C的中氧化鐵?蛋白

形成的交聯(lián)結構，增加研磨得摩擦力的同時，控制低溫使氧化鐵?蛋白能將還原性稀土元素

與二氧化鈦表面上的羥基牢固的結合在一起，進而使反應徹底，達到反應純凈的目的。

[0021] 優(yōu)選的，為了進一步使離子帶出現(xiàn)的更均勻，所述的調(diào)節(jié)等離子反應器電壓與電流為，控制高壓脈沖電源產(chǎn)生瞬時高壓，控制放電電流為0.1～100A，通過脈沖高壓電源產(chǎn)

生瞬時5?25KHz的高頻率電壓，同時放電電流從0.1A逐漸升高至100A，利用李薩如圖形測試

能量密度，分析反應器放電特性及放電機制，分析等離子帶的特性，分析出光催化劑中二氧

化鈦的變化，進而判定反應純凈度。

[0022] 本發(fā)明的有益技術效果是：[0023] 1.利用酸性還原劑A中維生素C的還原特性，提供光催化過程中催化劑表面的OH和H2O反應產(chǎn)生羥基自由基的過程，同時醋酸溶液在溶膠凝膠制備工藝中能作為螯合劑，螯合

鈦酸四丁酯，形成氫二氧化鈦，進一步的利用維生素C作用在二氧化鈦顆粒表面上，使顆粒

表面上的羥基與還原劑B中的還原性稀土元素形成復雜的交聯(lián)結構，進而穩(wěn)定還原劑的同

時，達到環(huán)保無害的目的。

[0024] 2.利用納米氧化鐵?蛋白的還原劑C進行降溫操作，使氧化鐵?蛋白的能充分溶于進入二氧化鈦形成的交聯(lián)結構中，利用氧化鐵?蛋白的蛋白端的粘附性粘附更多的還原性

稀土元素，氧化鐵端能再次與二氧化鈦表面上的羥基結合，進一步形成復雜的交聯(lián)結構，增

加二氧化鈦的比表面積，同時增加還原劑整體的穩(wěn)定性；利用交聯(lián)結構，固定了各個還原性

物質(zhì)，進而防止危害性物質(zhì)的流出，也達到環(huán)保無害的目的。

[0025] 3.利用還原劑C的中氧化鐵?蛋白形成的交聯(lián)結構，增加研磨得摩擦力的同時，控制低溫使氧化鐵?蛋白能將還原性稀土元素與二氧化鈦表面上的羥基牢固的結合在一起，

進而使反應徹底，達到反應純凈的目的。

[0026] 4.通過脈沖高壓電源產(chǎn)生瞬時高壓，同時放電電流從0.1A逐漸升高至100A，利用李薩如圖形測試能量密度，分析反應器放電特性及放電機制，分析等離子帶的特性，分析出

光催化劑中二氧化鈦的變化，進而判定反應純凈度。

附圖說明[0027] 圖1為本發(fā)明及各實施例處理后廢氣中氮氧化物的脫除情況。具體實施方式[0028] 下面結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實

施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬

于本發(fā)明保護的范圍。

[0029] 實施例1[0030] 一種低溫等離子耦合光催化氧化氮氧化物的方法，包括以下步驟：[0031] S1將二氧化鈦顆粒經(jīng)過酸性還原劑A溶液浸泡，得到濕潤的二氧化鈦顆粒后，再經(jīng)過還原劑B浸泡后，得到混合還原劑的二氧化鈦顆粒，經(jīng)過低溫干燥，得到還原性的二氧化

鈦顆粒；為了進一步是還原劑的還原性穩(wěn)定，所述的低溫干燥為2?5℃的冷風干燥方式，干

燥時間為30s，利用低溫干燥，保證還原劑A中醋酸和維生素C的穩(wěn)定；為了進一步使溶膠凝

膠法制備的二氧化鈦之間膠凝空隙更均勻，控制其水解速度的同時能作為還原劑進入等離

子體反應中，所述的酸性還原劑A采用維生素C溶液與醋酸溶液的混合液，利用酸性還原劑A

中維生素C的還原特性，提供光催化過程中催化劑表面的OH和H2O反應產(chǎn)生羥基自由基的過

程，同時醋酸溶液在溶膠凝膠制備工藝中能作為螯合劑，螯合鈦酸四丁酯，形成氫二氧化

鈦；為了進一步實現(xiàn)稀土元素與二氧化鈦之間能形成復雜的交聯(lián)結構，進而增加二氧化鈦

的比表面積，所述的還原劑B采用含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪

(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y)和鈧(Sc)的

稀土元素的稀土礦物顆粒中的含有鈰(Ce)的稀土元素的稀土礦物顆粒，利用二氧化鈦制備

成納米顆粒時，其表面上的羥基在維生素C作用下能與還原性稀土元素的陽離子結合，形成

復雜的交聯(lián)結構，實現(xiàn)比表面積的增加，進而達到反應速度加快，達到反應純凈的目的；

[0032] S2將還原性的二氧化鈦顆粒經(jīng)過超細研磨成粉，同時加入還原劑C進行降溫處理，再經(jīng)過溶膠凝膠法制備得到光催化劑二氧化鈦納米顆粒，所述的還原劑C為納米氧化鐵?蛋

白溶液；為了進一步限定還原劑C的成分以及制備過程，所述的還原劑C制備過程為：采用嗜

酸氧化亞鐵桿菌發(fā)酵液，過濾干燥成粉，再經(jīng)過超細研磨，隨后經(jīng)過納米精磨，篩分得到納

米氧化鐵?蛋白共混物，在4℃超純水中溶解后得到的納米氧化鐵?蛋白溶液，利用納米氧化

鐵?蛋白的還原劑C進行降溫操作，使氧化鐵?蛋白的能充分溶于進入二氧化鈦形成的交聯(lián)

結構中，利用氧化鐵?蛋白的蛋白端的粘附性粘附更多的還原性稀土元素，氧化鐵端能再次

與二氧化鈦表面上的羥基結合，進一步形成復雜的交聯(lián)結構，增加二氧化鈦的比表面積，同

時增加還原劑整體的穩(wěn)定性；利用交聯(lián)結構，固定了各個還原性物質(zhì)，進而防止危害性物質(zhì)

的流出，達到環(huán)保無害的目的；為了進一步使光催化二氧化鈦制備過程可控以及增強還原

性，所述的溶膠凝膠法為：采用鈦酸四丁酯與超純水為反應物，以乙醇為分相介質(zhì)，利用酸

性還原劑A作為螯合劑，控制鈦離子的水解速度，水解生成氫二氧化鈦，再干燥脫水成二氧

化鈦，既能控制二氧化鈦生成的速率，又能利用還原劑A增加二氧化鈦的還原性，使反應純

凈；為了進一步使制備的二氧化鈦納米顆粒更精細，所述的降溫處理為采用還原劑C，控制

超細研磨階段溫度為5?10℃，時間為5min，利用還原劑C的中氧化鐵?蛋白形成的交聯(lián)結構，

增加研磨得摩擦力的同時，控制低溫使氧化鐵?蛋白能將還原性稀土元素與二氧化鈦表面

上的羥基牢固的結合在一起，進而使反應徹底，達到反應純凈的目的；

[0033] S3將得到的二氧化鈦納米顆粒均勻填充入等離子反應器內(nèi)壁的催化劑室，調(diào)節(jié)等離子反應器電壓與電流，產(chǎn)生等離子帶，同時通入含氮氧化物的廢氣，收集經(jīng)過處理的廢

氣；為了進一步使離子帶出現(xiàn)的更均勻，所述的調(diào)節(jié)等離子反應器電壓與電流為，控制高壓

脈沖電源產(chǎn)生瞬時5?25KHz的高頻率電壓，控制放電電流為0.1～100A，通過脈沖高壓電源

產(chǎn)生瞬時高壓，同時放電電流從0.1A逐漸升高至100A，利用李薩如圖形測試能量密度，分析

反應器放電特性及放電機制，分析等離子帶的特性，分析出光催化劑中二氧化鈦的變化，進

而判定反應純凈度；

[0034] S4將處理的廢氣再次通過的等離子反應器，收集二次處理后的廢氣，即得到光催化處理后的氮氧化物氣體。

[0035] 實施例2[0036] 改變低溫干燥時間為60s，同時改變降溫處理時間為10min，其余同實施例1。[0037] 實施例3[0038] 改變低溫干燥時間為50s，同時改變降溫處理時間為7min，其余同實施例1。[0039] 實施例4[0040] 采用還原劑B為含有含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y)和鈧(Sc)的稀土元

素的稀土礦物顆粒中的含鐠(Pr)稀土元素的稀土礦物顆粒，其余原料及步驟同實施例3

[0041] 實施例5[0042] 采用還原劑B為含有含鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、釔(Y)和鈧(Sc)的稀土元

素的稀土礦物顆粒中的含釹(Nd)稀土元素的稀土礦物顆粒，其余原料及步驟同實施例3

[0043] 對比例1[0044] 不采用還原劑A內(nèi)的維生素C，僅僅加入醋酸作為螯合劑，其余步驟及各物質(zhì)同實施例1。

[0045] 對比例2[0046] 不采用還原劑B，其余步驟及各物質(zhì)同實施例1。[0047] 對比例3[0048] 不采用還原劑C，其余步驟及各物質(zhì)同實施例1。[0049] 對比例4[0050] 采用氨水作為還原劑，進行低溫等離子光催化處理，收集處理后的氮氧化物氣體。[0051] 統(tǒng)計實施例1?7中收集的處理后的氮氧化物氣體，分別經(jīng)過氣相色譜儀測定其中氮氧化物的含量，對比進入等離子反應器前的氮氧化物的含量，計算氮氧化物的脫除率，得

到表1：

[0052] 表1各處理后氮氧化物脫除率[0053]類別 脫除率

實施例1 85.23％

實施例2 84.13％

實施例3 86.48％

實施例4 85.46％

實施例5 86.34％

對比例1 76.32％

對比例2 78.16％

對比例3 64.36％

對比例4 73.33％

[0054] 由表1可知，當采用維生素C溶液與醋酸溶液的混合液的還原劑A、含有鈰(Ce)的稀土元素的稀土礦物顆粒的還原劑B與納米氧化鐵?蛋白溶液的還原劑C時，并且低溫干燥時

間為50s、降溫處理時間為7min，得到的處理后氮氧化物的脫除率最高為86.48％，由此可見

本發(fā)明的優(yōu)越性。

[0055] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“逆時針”、“順時針”“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或

位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是指示或暗

示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對

本發(fā)明的限制。