Hebei Messi Biology Co., Ltd. stellte fest, dass chemisch hergestelltes Nano-Magnesiumoxid hervorragende Eigenschaften wie hohe Reinheit, geringe Partikelgröße, große spezifische Oberfläche, hohe Härte, hohe Reaktionsaktivität, starke Adsorption und gute Niedertemperatursinterung aufweist und als Adsorbent zur Kontrolle der Umweltverschmutzung eingesetzt werden kann.
In dieser Studie wurde die Herstellung von Nano-Magnesiumoxidpulver und magnesiumoxidbasierten Adsorbentien systematisch untersucht und in der simultanen Entschwefelung und Denitrifikation von Rauchgasen angewendet. Auf dieser Grundlage wurde durch Vergleich verschiedener Regenerationsmethoden die beste Methode zur Regeneration von Nano-Magnesiumoxid-Adsorbentien ermittelt und gute Behandlungsergebnisse erzielt. Gleichzeitig wurde der Adsorptionsmechanismus von Nano-Magnesiumoxid-Adsorbentien für die simultane Entschwefelung und Denitrifikation untersucht und analysiert. Die Eigenschaften, Anwendungen und Herstellungsverfahren von Nano-Magnesiumoxid wurden untersucht, und die Herstellungsverfahren für Pulver und Adsorbent wurden eingehend untersucht.
Die beiden Methoden – Direktfällung und Mikrowellen-Wasserbaderhitzung – sowie die gleichmäßige Fällung und Mikrowellen-Wasserbaderhitzung – wurden experimentell verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass Nano-Magnesiumoxidpulver mit guter Kristallisation und großer spezifischer Oberfläche durch die Kombination von MgSO₄·7H₂O und Na₂CO₃ als Rohstoffe, Zugabe des Tensids Polyethylenglykol 1000 sowie Anwendung der Direktfällung und Mikrowellen-Wasserbaderhitzung hergestellt wurde. Die Auswirkungen der Reaktionstemperatur und -zeit des Vorläufers, der Kalzinierungstemperatur und -zeit sowie der Menge an hochmolekularem Polyethylenglykol auf die spezifische Oberfläche des Pulvers wurden untersucht. Struktur und Morphologie des Nanomagnesiumoxidpulvers sowie die thermische Zersetzungstemperatur seiner Vorstufe wurden mittels Thermogravimetrie (TGA), Röntgendiffraktometer (XRD), Rasterelektronenmikroskop (REM) und Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FT-IR) analysiert.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Nanomagnesiumoxidpulver-Vorstufe nach 1,5-stündiger Kalzinierung bei 500 °C eine maximale spezifische Oberfläche von 183,35 m²/g und eine durchschnittliche Partikelgröße von 7,2 nm erreichte. Das Adsorbent auf Basis von Nanomagnesiumoxid wurde durch Mischen hergestellt (Massenverhältnis Nanomagnesiumoxidpulver: MgSO₄·7H₂O: Pulver = 75:32:1). In der von uns entwickelten und installierten Rauchgasentschwefelungs- und Denitrifikationsanlage wurde die simultane Entschwefelungs- und Denitrifikationsleistung eines Adsorbens auf Basis von Nanomagnesiumoxid untersucht, der Einfluss verschiedener Faktoren auf die Abscheideleistung untersucht und der Zustand des Adsorbens vor und nach der simultanen Entschwefelung und Denitrifikation charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Rauchgastemperatur von 120 °C bis 180 °C, einer Betthöhe von 5 cm, einer Luftgeschwindigkeit im Adsorptionsturm von weniger als 3400 h⁻¹, aeroben Rauchgasbedingungen, einer SO₂-Konzentration von 2000 mg/m³ und einer NO₂-Konzentration von 500 mg/m³ die Entschwefelungsleistung innerhalb von 60 Minuten nach der Adsorption bei etwa 98,03 % und die Denitrifikationsleistung bei etwa 85,74 % gehalten werden kann. Das Adsorbent weist eine gute Stabilität auf.
Im Regenerationsexperiment wurden thermische Regeneration, Dampfregeneration und alkalische Wäsche untersucht. Ein Vergleich der Effekte der gleichzeitigen Entschwefelung und Denitrifikation des regenerierten Adsorbents zeigte, dass die alkalische Regenerationsmethode die beste Regenerationswirkung hatte. Weitere Experimente zeigten, dass die Regenerationswirkung am besten war, wenn 5,37 g eines Adsorbent auf Basis von Nanomagnesiumoxid 30 Minuten lang bei 20 °C in 0,25 mol/l, 100 ml Natriumhydroxid eingeweicht wurden. Die Effizienz der gleichzeitigen Entschwefelung und Denitrifikation des Adsorbents nach der alkalischen Wäsche und Regeneration war verbessert. Die Stabilität der gleichzeitigen Entschwefelung und Denitrifikation des Adsorbents nach der Regeneration war gut, und das Adsorbent auf Basis von Nanomagnesiumoxid konnte wiederholt regeneriert werden. Für den Test wurde eine selbst entwickelte und installierte integrierte pneumatische Wirbelschicht-Regenerationsanlage zur gleichzeitigen Entschwefelung und Denitrifikation mit Adsorption und Regeneration verwendet. Nach 60 Minuten Dauerbetrieb lag die SO₂-Abscheidungseffizienz weiterhin bei 100 % und die NO₂-Abscheidungseffizienz über 74,3 %.
Abschließend wurde der Mechanismus der simultanen Entschwefelung und Denitrifikation des nanomagnesiumoxidbasierten Adsorbent untersucht. Das nanomagnesiumoxidbasierte Adsorbent wurde vor und nach der simultanen Entschwefelung und Denitrifikation sowie vor und nach der Regeneration mittels BET, SEM, XRD, FT-IR usw. charakterisiert und analysiert. Die simultane Entschwefelung und Denitrifikation des nanomagnesiumoxidbasierten Adsorbent ist eine Kombination aus physikalischer und chemischer Adsorption, wobei die chemische Adsorption die wichtigste ist. Beim Kontakt von 8O₂ und NO₂ mit dem Adsorbent traten eine Reihe komplexer chemischer Reaktionen auf. Nach dem Waschen mit einer alkalischen Lösung wurden der Oberfläche des Adsorbens alkalische Gruppen hinzugefügt, was zur Entfernung von SO₂ und NO₂ beitrug. Es wurde spekuliert, dass das Adsorbent dabei eine katalytische Oxidationswirkung auf NO₂ ausübte, die die Entschwefelungs- und Denitrifikationseffizienz weiter verbesserte. Das Experiment zeigte, dass das magnesiumoxidbasierte Adsorbent wiederholt regeneriert werden kann und das verbesserte integrierte System aus simultaner Entschwefelung und Denitrifikation, Adsorption und Regeneration, in der Praxis eingesetzt werden kann.