Fe(II) EDTA通过S(IV)氧阴离子的再生及电化学还原：降低Fe(II)EDTA-NO/Fe(II)EDTA比值以最大化DeNO的性能

《Chemical Engineering Journal》：Regeneration of Fe(II) EDTA by S(IV) oxyanions and electrochemical reduction: Lowering Fe(II)EDTA-NO/Fe(II) EDTA ratio to maximize DeNO X performance

铁乙二胺四乙酸（Fe(II)L）作为新型吸收剂，可同步去除氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）。研究提出电化学还原与S(IV) oxyanion再生协同策略，通过调控Fe(II)L-NO/Fe(II)L比例（与NO分压呈线性关系，斜率由He/K决定）实现高效再生。再生过程优先分解Fe(III)L和Fe(II)L-NO，使Fe(II)L再生效率达90.7%±0.3%。创新性在于NO转化为环境友好的氨基二磺酸盐（HN(SO3)2^2?），而非温室气体N2O，同时SO2去除率保持100%±0.0%。该体系在60℃、6%O2条件下连续运行5小时仍稳定高效。

　　

作者：Beomseo Kim、DongYeon Kim、Jong-In Han

韩国科学技术院土木与环境工程系，大田市裕城区大鹤路291号，邮编34141，大韩民国

摘要

本研究提出了一种潜在的可持续再生策略，用于通过铁螯合吸附剂——乙二胺四乙酸铁（Fe(II) EDTA，简称Fe(II)L）去除细颗粒前体氮氧化物（NO_X）。该吸附剂能够同时捕获另一种重要的空气污染物硫氧化物（SO_X）。研究发现，被吸附的氮氧化物（NO）与Fe(II)L的比率（Fe(II)L-NO）是影响吸附效果的关键操作参数，并且该比率与排放的NO分压呈线性相关，相关系数由He/K项决定。电化学还原和基于S(IV)氧阴离子的再生方法分别对Fe(III)L和Fe(II)L-NO这两种非目标物质具有选择性，从而实现了Fe(II)L的快速且持续再生。Fe(II)L-NO复合物中NO的清除主要依赖于S(IV)氧阴离子，这一过程具有较高的活化能（89.2 ± 2.7 kJ mol^?1）。与传统方法不同，本研究提出的反应主要生成氮硫（N-S）化合物，其中氨二磺酸盐（HN(SO₃)₂^2?（ADS）是主要产物。更重要的是，通过这种反应途径，被吸附的NO以固态形式稳定存在。在6%氧气浓度、60°C条件下运行5小时后，DeNO_X-SO_X工艺对NO的去除效率仍保持在90.7 ± 0.3%，对SO₂的去除效率为100 ± 0.0%。值得注意的是，该系统对N-S化合物的形成具有高选择性（>30%），同时几乎不产生N₂O（<2 ppm）。这项研究表明，可以通过湿法洗涤工艺同时处理NO_X和SO_X，并且这种方式是可持续且环保的。

引言

氮氧化物（NO_X）和硫氧化物（SO_X）是两种主要的空气污染物，它们直接或间接地对环境和人类健康造成严重影响[1]、[2]。针对这些污染物的监管标准日益严格[2]、[3]、[4]，因此需要不断提高适用于各种点源的处理效率。

为了控制NO_X，选择性催化还原（SCR）技术已在多个领域得到广泛应用。然而，该技术需要较高的操作温度，并且在存在SO₂的情况下催化剂的活性会显著下降[5]、[6]，这导致维护成本增加，甚至在某些情况下还会影响运行效率[5]、[6]。这些问题激发了人们对能够有效消除NO_X并同时处理SO_X的替代方法的兴趣。

一种有前景的方法是使用选择性吸附剂进行湿法洗涤，尤其是金属螯合剂溶液。例如，乙二胺四乙酸铁（Fe(II)EDTA，简称Fe(II)L）在25°C条件下可以形成稳定的Fe(II)L-NO复合物（k_{forward$\approx$$\mathrm{Fe}\left(\mathrm{II},+\right)$$\to$$\mathrm{Fe}\left(\mathrm{II},?\right)$$\mathrm{Fe}\left(\mathrm{II}\right)$$\mathrm{NO}$}