CN104084015B - 一种净化污染空气的系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种净化污染空气的系统及其工作方法，本系统具有一个先进的过滤系统来消除废气里的有毒排放物。利用新的工艺与技术来捕捉从污染源或燃煤锅炉的烟囱排放出的有毒物质，利用纳米技术和先进的化学反应清除废气中所有的污染物，应用了气体与液体之间的相互作用以及气体与固体的相互作用的原理，最终排放出清洁气体，并回收反应过程中产生的硫酸和硝酸，使过滤回收系统成为一个良性循环。本系统成本低廉，利于推广使用。

Description

一种净化污染空气的系统及其工作方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种净化系统及其工作方法，特别是一种净化污染空气的系统及其工作方法。

(二)背景技术：

在中国经济持续快速发展的形式下，能源消耗需求急剧上升；仅以煤炭为例，改革开发以来每年煤炭的需求递增量大约在8～12％，以此而产生的最大垢病就是严重的空气污染。

今日的中国是世界上大气污染最严重的国家之一(仅次于印度)。前不久在中国国务院的例行会议上专项提出‘消除民众心肺之患’的主题；把治理污染与民态、民生结合起来，下决心摒除污染大国的帽子。中国政府决定不但要在经济上腾飞还要在环境上为国家、人民、后代、乃至世界做出积极的贡献。在中国建设的道路上，新型清洁能源受到储量及国际政治的限制而无法成为国内工业需求主要的替代动能。因此、煤炭在长时间内仍会是中国主要的动能能源。随着工业需求不断增展意味着大气污染将会更加严重，有效减轻与防治污染将永远是个繁重的课题。

众所周知，严重的大气污染会带给地球上所有的生物不可逆转的灾难，而污染的空气主要来源于含有大量有毒有害物质的工业烟尘。这些有害烟尘绝大多数是由煤炭燃烧过程中所产生的。然而、世界上没有绝对的清洁煤炭，只有因地质条件的不同而产生的有毒物质含量比重不同的煤炭资源。譬如，中国北部产的煤是高品质的低硫煤，含硫量只有1％～2％；而云南、贵州与内蒙所产的煤其硫含量可以达到5％以上。据测算：中国工业烟尘中的二氧化硫年排放量高达两千万吨以上。在113个大气污染重点治理的城市中，有40个城市二氧化硫排放量超过国家制定的二级标准线，39个城市甚至劣于国家三级标准线！由空气污染引发的酸雨污染已经肆虐中国三分之一的国土。工业进程增速越快与之同行的污染指数将会越高，有关部门对环境的控制会越加艰难。

近20年来中国对烟尘脱硫开展了不间断的技术研究。以烟气脱硫技术来控制二氧化硫的污染是国内环保应用领域里的一个重要环节。就以低硫煤(含硫量1％)来计算：燃一吨煤会产生16公斤(1600x1％，公斤)的二氧化硫。一个中型的燃煤锅炉每天大约燃烧150～200吨的煤；也就是说每天会产生2.4～3.2吨的二氧化硫。目前的脱硫技术包括煤炭混配石灰或添加剂；炉内直接喷钙和沸腾床石灰石干法脱硫；以及钙碱法、氨碱法、钠碱法、镁碱法等湿法脱硫。经过多年实践验证和市场经济技术的淘汰，只有少数的技术设备真正进入燃煤产业锅炉应用。其中以旋流板塔式装置为目前主要应用对象。旋流板塔式装置在90年代经过技术改造后用于燃煤产业锅炉的烟气脱硫和除尘。这种装置的优点是烟气和液体的接触面积大、结构简单、阻力较小、运行稳定为主要特点。其缺点则是现有的技术脱硫效率平均只达到60～80％，而且成本极大。现今脱硫的运行费用为每瓦0.3元，一个中型一万二千兆瓦的燃煤电厂每年的运行费用为四千四百三十万元；而且其脱硫装置的成本为3.6亿元！庞大的裝置与运行費用的确使中小企业面临著并厂的危机。

除了二氧化硫，PM2.5对健康的影响已经在时下引起了广泛的关注。什么是颗粒物2.5(PM2.5)？他们是指结合在地球大气中直径小于2.5微米的小片固体或液体物质。颗粒物组合物可引起明显的视觉效果，如烟尘，它由二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、矿物粉尘、有机物质、和元素碳组成，也被称为黑色碳或煤烟。由于硫的存在，颗粒是吸湿的，并且SO₂会在高湿度及低温下转化为硫酸。这将导致能见度降低、黄色空气、臭氧、与刺痛的吸入感。人类与动物吸入微粒物质的影响已经被广泛地研究；PM2.5导致的的健康问题包括哮喘、肺癌、心血管问题、呼吸系统疾病、先天缺陷、和过早死亡。

颗粒物排放在大多数工业化国家都受到严格监管。由于环境问题，大多数行业都需要进行某种粉尘收集系统的操作，以控制颗粒物排放。这些系统包括离心除尘器(旋流除尘器)、纤维过滤除尘器(袋式除尘器)、湿式除尘器、和静电除尘器。然而、便宜的除尘设备效率很低，通常達不到80％；好的设备譬如静电除尘,雖然效率可高达99％，但也有其致命缺点：(1)设备庞大，耗钢多，需高压变电和整流设备,故投资高。(2)除尘效率受粉尘比电阻的制约，一般对比电阻小于104～105欧姆每公分或大于1010～1011欧姆每公分的粉尘,若不采取一定措施,除尘效率将受到影响.(3)不具备离线检修功能，一旦设备出现故障，或者带病运行，或者只能停炉检修。总而言之，任何有效率除PM的设备建造与维护费用都是非常高的。

中国也已提出了对空气中颗粒物排放的限制(见下表)，各个工厂企业也都按規定裝了除尘设备。然而庞大的维护费的确使中小企业入不敷出。因此发展一个价廉而有效的除尘装置也应算是当务之急。

	PM10	PM2.5
			年均	70微克/立方米	35微克/立方米
日均(24小时)	150微克/立方米	75微克/立方米

硝(NOx)是氮氧化物的一种通称，该术语是指NO和NO₂(一氧化氮和二氧化氮)的合计浓度。氮氧化物和空气中挥发性有机物(VOCs)在阳光下会产生化学反应而形成臭氧。儿童和在户外工作或运动的人很容易受到臭氧的不良影响。臭氧能导致哮喘、破坏肺组织、以及降低肺功能等。臭氧还可以通过风和气流被输送，对健康的影响远远的超过原来的氮氧化物。臭氧其它的影响还包括破坏植物生长而导致农作物产量下降。此外、氮氧化物和二氧化硫与空气中其它物质反应形成酸雨，参杂在降落于地面的雨、雾、雪或微颗粒之中。酸雨损坏汽车、建筑物和造成历史古迹的恶化；酸雨导致湖泊和溪流变成酸性，导致自然水域生态的不平衡。酸性的微颗粒深入到肺部的敏感部位，可以引起或加重呼吸系统疾病，如肺气肿、支气管炎、和加重原有的心脏疾病。酸性的微颗粒还可阻挡光线的透射而减低能见度，造成了雾霾的天气,人们终年看不到蓝天。即使氮氧化物不成为臭氧、酸雨、或吸附在微颗粒上，额外的氮溶于溪流与湖泊中，加速了水质的“富营养化”，从而导致氧气过份消耗，因而减少了鱼类和贝类的数量。

根据中国电力的报导，一台30万千瓦机组进行脱硝改造建设的成本应该大约在6000万元左右。2013年九月华电能源工程公司所属北京龙电宏泰环保科技有限公司与河南煤化集团商丘裕东发电有限责任公司正式签署了《2x315MW(三十一万五千瓦)机组烟气脱硝改造工程EPC总承包合同》，合同总金额1.2亿元。也印证了这一普遍成本。除了制造成本，脱硝的运行成本也非常的高。根据报导：“一台30万千瓦脱硝改造设备要实施脱硝电价确实要1.2分/千瓦才能刚刚抵消成本，运行成本最高的机组达到2.7分/千瓦”。此外，目前国内脱硝的效率只能达到40％～70％。浙江某电厂一位工程师曾在专业报刋上表示过，目前国内选优的火电机组脱硝设施建成、投产的不多，烟气监测和自动控制方面的技术尚不够成熟，相关技术仍处于摸索和吸收转化过程中。现有的SCR脱硝技术，激射的氨逃逸监测的准确性、低负荷下喷氨量和效率的控制等问题都还有待解决。目前国内脱硝最成熟与应用最广泛的技术为选择性催化还原(SCR)，缺少其它具有实用价值及应用前景的新技术。SCR技术的关键为催化剂。目前催化剂在国内市场上供不应求，市场上供应的基本都是国外产品，国产催化剂的研究与应用刚刚开始。所以整体来说，目前国内的SCR设备与材料全部都得依靠国外进口，这也无形中增加了其制造与运行成本。

燃煤电厂是空气中重金属(如汞、铅)含量的最大污染源，汞、铅污染会严重侵害儿童神经系统的发育而造成儿童智力的严重损坏。2011年美国环保局局长签属了一份关于减少空气中有毒物质的法律政策，规定在2016年所有燃煤和燃油发电机的汞的脱除率必需达到91％。美国每年约有将近117吨的汞排放量；而美国每一个燃煤电厂每年至少花600万～700万美元来消除汞的排放，但是目前为止美国对于汞的脱除率只能达到40％～70％的效率。同样，铅的脱除也存在类似的问题。

到目前为止，只有一个具有减少汞排放能力的方法被肯定，那就是注入活性碳(ACI)。目前多数环保技术的研究强调活性碳注入(ACI)是作为主要控制汞减排的技术。活性碳(一个最常用于去除异味与饮用水系统中污染物的物质)已被证明在吸收燃煤锅炉烟气中的汞上具有几分令人满意的效果。汞粘附至活性碳颗粒，然后通过下游的颗粒控制装置，例如静电除尘器或袋滤器除去。活性碳(高度加工，含有大量微孔的碳)吸收气态形式的汞，并将其转换为可以被捕获的微粒形式。然而、已经有报道称，烟气中高含量硫的出现会大幅损害活性碳的性能。此外、因为烟气中的汞比其它有害物质的相对浓度来说非常的低，因此与ACI吸附剂短暂的接触时间(小于3秒)需要非常大量的活性碳以达到预想的效果。为了实现汞的高去除率(>91％)，碳与汞(C/Hg)在烟气中所需的比率已被证实为3000～20000比1(w/w)，具体取决于过程条件。尽管活性碳本身的价格相对低廉，但操作整个ACI系统的成本非常昂贵。此外、不仅是除去足够数量的汞废物需要巨量的活性碳；活性碳本身亦是一个恶化我们环境的来源。如何处置载汞活性碳成为了一个难题。如果活性碳中含有少于260ppm的汞，法规允许它被稳定化的填埋(例如封在混凝土中)。然而、多年来被埋藏的汞终会漏出，而污染我们的地下水。含有大于260ppm汞的活性碳被认为属于高汞子类别，并被禁止填埋。高汞含量的ACI必须永远存储在偏远地区的仓库。处置载汞活性碳的问题将成为一个全球性的困境。同样地，如何有效的消除烟气中的铅，也是急需解决的问题。

目前的净化设备成本昂贵、净化后废物无法回收再利用，容易导致二次污染的麻烦。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种净化污染空气的系统及其工作方法，本系统具有一个先进的过滤系统来消除废气里的有毒排放物。利用新的工艺与技术来捕捉从污染源或燃煤锅炉的烟囱排放出的有毒物质，利用纳米技术和先进的化学反应清除废气中所有的污染物，应用了气体与液体之间的相互作用以及气体与固体的相互作用的原理，最终排放出清洁气体，并回收反应过程中产生的硫酸和硝酸，使过滤回收系统成为一个良性循环。本系统成本低廉，利于推广使用。

本发明的技术方案：一种净化污染空气的系统，其特征在于它是由引风机a、循环泵、预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓、维修盖、重金属过滤装置、引风机b、化学试剂补充罐a、酸净化处理装置、化学试剂补充罐b、计量泵、化学试剂补充罐c所构成；污染气源经所述的引风机进入预处理仓，预处理仓的输出端连接脱硝仓的输入端，脱硝仓的输出端连接脱硫仓的输入端，脱硫脱尘仓的输出端连接重金属过滤装置的输入端，重金属过滤装置的输出端连接引风机，引风机排出净化后的气体；所述脱硫脱尘仓上连接有化学试剂补充罐，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓的出液口分别连接酸净化处理装置，预处理仓和脱硝仓通过管道分别连接化学试剂补充罐a，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓通过计量泵连接化学试剂补充罐b，预处理仓上装配有循环泵；所述酸净化处理装置是由有加热能力的收集槽、蒸馏装置和硝酸冷却槽构成，收集槽的输出端连接蒸馏装置的输入端，蒸馏装置的输出端连接硝酸冷却槽的输入端，硝酸冷却槽的输出端流出处理后的硝酸，收集槽的输出端流出处理后的硫酸。

上述所述预处理仓包括预处理仓体、预处理仓喷淋装置、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口，所述预处理仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋装置设置在预处理仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋装置的输入端。

上述所述预处理仓喷淋装置为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓体内壁上的喷雾式喷淋装置。

上述所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。

上述所述气液混合通道包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道，或者包括5个大型混合通道。

上述所述脱硫脱尘仓包括光能仓，所述光能仓包括光能仓体、光能仓进气口、光能仓出气口、光能仓进液口、气液混合通道、光能仓抽水泵、光能仓出液口、光能仓喷淋装置和光照设备，所述光能仓进气口和光能仓出气口设置在光能仓体的上部，所述光能仓进液口设置在光能仓体的中部，所述光能仓出液口设置在光能仓体的底部，所述气液混合通道、光能仓喷淋装置和光照设备位于光能仓体内，气液混合通道的输入端连接光能仓进气口，气液混合通道的输出端位于光能仓体下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵通过管道连接光能仓体底部的输出端和光能仓喷淋装置的输入端。

上述所述净化仓包括净化仓体、净化板、液体流量控制栓和净化仓出液口，所述净化仓体上放置光能仓体，所述光能仓出液口伸入净化仓体中，所述液体流量控制栓安装在光能仓出液口上，所述光能仓出液口位于净化板上方，所述净化板固定在净化仓体内，所述净化仓出液口设置在净化仓体底部。

上述所述重金属过滤装置包括嵌有纳米材料的纤维基体。

上述所述嵌有纳米材料的纤维基体附着在离心风扇的扇叶上，或者设置在倾斜扇叶之间；所述倾斜扇叶的倾斜角度为30-45度。

一种上述净化污染空气的系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)准备工作：各工作仓做好工作前准备并启动各相应设备，包括：

预处理仓中加入水和含有氧化剂且使用硝酸调节pH值至小于等于3的溶液；

脱硝仓中加入含有氧化剂且pH值小于等于3的溶液；

在脱硫脱尘仓中的光能仓中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％；过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；根据金属系统的光吸收峰，在光能仓中设置光照系统；

(2)预处理仓的工作：污染空气通过引风机进入预处理仓，与仓内液体充分接触，预处理过程除去气体中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO₂，碳颗粒氧化为一氧化碳，二氧化硫氧化为三氧化硫；将含有固体颗粒和硝酸的溶液由预处理容器流入酸净化处理装置，净化后的气体排出预处理仓；

(3)脱硝仓的工作：预处理仓净化后的气体进入脱硝仓中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸，含有硝酸的溶液由脱硝仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硝仓；

(4)脱硫脱尘仓的工作：脱硝仓排出的气体进入脱硫脱尘仓，与仓内的芬顿试剂充分接触反应，使气体中的碳氢化合物分解为二氧化碳和水，一氧化碳氧化为二氧化碳，三氧化硫溶于溶液生成硫酸；含有硫酸的溶液由脱硫脱尘仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硫仓；

(5)重金属过滤装置的工作：(5.1)将纳米材料嵌入纤维基体上；(5.2)使含有重金属的烟气通过嵌有纳米材料的纤维基体；(5.3)纳米材料与烟气中的重金属反应，捕获烟气中的重金属；

(6)酸净化处理装置的工作：从预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓流出的含有硫酸和硝酸的混合液体流入酸净化处理装置中的收集槽内，收集槽带有的加热装置加热混合液体使硝酸气化，加热温度大于等于122℃，然后经过蒸馏提炼的方法净化，净化后的硝酸冷却后收集在硝酸冷却槽中等待回收，硫酸将留在收集槽中等待回收；

(7)定时监测各仓的反应溶液的浓度，根据监测的情况，由化学试剂补充罐向各相应仓中充入相应的试剂，使溶液成分保持稳定；

(8)回收由净化污染空气的系统排出的硫酸和硝酸；

(9)由重金属过滤装置排出的净化后气体经引风机排出系统外。

本发明的工作原理与技术效果：

本系统利用气液反应的原理有效的解决废气清洁的问题。当一个化学反应包含一个以上的物态时，不可避免的需要考虑一个交界面的问题。在这样的情况下，由于目标物质需要穿过一个气液交界面进行反应，物态转化率必须要被考虑(见图8)。在类似我们这样的复杂系统的发明中，两种不同物态之间的物质转化率是设计中的重要问题。

相邻的两个物态界面之间有一个假想的静态的厚度为δ的薄膜，各种物质必须通过它发生分子传导。液体中的其它部分，可称为主体，是保持稳定的，所以与传送相关的能量几乎完全在薄膜里。如果反应物扩散原理也参与液体里的化学反应，则反应可以发生在薄膜中，主体中或者两者全部(见图8)。分子扩散系统和物质转移系数的关系是

k_L’＝D_A/δ

这里的k_L’是物质转移系数，D_A是反应物的扩散系数，δ是薄膜厚度。气液反应是通过反应速率和物质传送率的比率来分类：

1、非常慢的反应只发生在液体的主体中

2、慢的反应同时发生在薄膜和液体的主体中

3、快速的反应发生在液体薄膜中

4、瞬时反应发生在气液交互界面上

然而，由于不是所有的反应都是发生在静态系统中，上述的薄膜理论，不能覆盖所有的气液反应。例如，在气态分子进入一个流动的薄膜中时，是一种非稳态行为。当有流动的薄膜时渗透理论可用来填充传统的薄膜理论，对与气液界面的垂直流速进行补偿。当有流动薄膜参与时，主体浓度[A]是可以忽略的：

${k_L}^{,}=2x\sqrt{\frac{\mathrm{DV}\max }{\mathrm{\π\δ}}}$

这里的Vmax是从侧面看的薄片状的流动薄膜速度的最大值，Vmax/δ称为接触速度,k_L’是物质转移系数，D_A是反应物的扩散系数。

同时使用渗透理论和薄膜理论的最好例子是我们的脱硝系统，我们通过下述原理来转换NO₂至硝酸：

2NO+O₂→2NO₂(1)

2NO₂+H₂O₂→2HNO₃(2)

3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO(3)

2NO+HNO₃+H₂O→3HNO₂(4)

HNO₂+H₂O₂→HNO₃+H₂O(5)

公式1和2是最理想的情况。从理论上来講，如果烟气中所有的NO分子在预处理仓内完全被转化为NO₂(公式1)，它应该在脱硝仓内与H₂O₂发生反应而产生HNO₃(公式2)。然而公式一的反应速率很慢，再加上预处理仓中的液体是掉落下來的，使整个气液反应系统处于非稳态。因此，在计算预处理仓的反应动力学的时候必须使用渗透理论(见图9)。

脱硝仓是在一个稳态系统中，其中各种变量都是稳定的，尽管有不间断的过程力量试图改变他们。由于各种变量都是稳定的，就必须有一个穿过整个体统的流动，所以方程式3到5最有可能在脱硝舱中发生。一部分在预处理仓内被转化的NO₂分子可能与水产生反应形成HNO₃和NO(公式3)。在预处理仓中没有被过氧化物氧化的NO加上从公式3中产生的NO将会与HNO₃和H₂O发生反应并产生中间体HNO₂(公式4)；该中间体再与H₂O₂进一步反应，生成最终产物：HNO₃加H₂O(公式5)。

NO₂和水在薄膜中的反应是很重要的。一些研究表明，方程式6也有可能在气液交界面发生

2NO₂+H₂O→HNO₂+HNO₃(6)

二氧化氮被液态水吸收率为10^-3到10^-1

HONO(气)→HONO(溶液)

比逆反应的酸溶解电离的速度要慢

于是，为了加速硝吸收动力学过程，脱销仓的水溶液必须要控制PH值。整体溶液保持PH≤3，吸收过程便可以加速。同时，由于NO的低溶解度与转换NO至NO₂然后至HNO₃反应动力学的复杂性，脱硝仓的设计也以确保烟气与溶液之间的接触时间延至到最长为最主。

关于光助芬顿反应：

除了气液交界，我们的还用到了光助化学反应来改进发明，脱硫仓中使用了宽频紫外光。再加入铁和过氧化氢之后，羟基自由基会产生，反应机理如下：

Fe²⁺+H₂O₂---->Fe³⁺+·OH+OH^-(7)

Fe³⁺+H₂O₂---->Fe²⁺+·OOH+H⁺(8)

FeSO₄的典型计量是过氧化氢对铁的摩尔比≥10。需要非常注意的是PH值，如果PH值过高，铁会形成Fe(OH)₃沉淀形式，而且H₂O₂会分解成氧气。基本上，理想的PH值要≤3。为了控制PH值和反应中升高的温度，最好把反应控制为一步一步的进行，反应的铁催化剂通过FeSO₄溶液形式添加，然后再将H₂O₂慢慢加入。

由于芬顿反应的复杂性，理论上有很多争议，多年中有许多不同的机理被发表。但是，大家公认的一个事实是活性氧的产生和铁的催化作用。其中Harber-Weiss反应是已发表的最著名的芬顿反应机理

从上面提到的机理中可以看出，羟基自由基，过氧化物自由基，氢氧根离子是芬顿反应的主要参与物。同时氧气也会产生，所有芬顿反应的产物对我们将二氧化硫氧化为硫酸都是有益的。

装置：

如图10-1～10-4所示，一共有四种气液反应形式：

典型的非常慢的反应和慢反应是一氧化氮转化为硝酸，反应速率和物质扩散的速度差不多。典型的方式3和方式4的反应是二氧化硫转化为硫酸，动力学上来说反应主要在交界面薄膜中发生。在方式3或方式4的情况下，反应速率应定义在交界面上。

设计一个气液反应器，主要考虑的变量是：

·反应物的流速

·操作方式和相应的速率方程

·由反应器决定的气液混合特征

表1展示了在大多数一般的气液反应器中流程和物质转化特征，通过表1，以及取决于反应是发生在主体中还是在界面薄膜中，由此设计了一个反应容器联合体即本发明的一种净化污染空气的系统。(表1)

表1

PF＝平推流,MF＝混合流,PMF＝平推混合流

所述的预处理仓主要即是喷淋式气体洗涤塔，因为典型的废气流速超过6m/s，而且舱内混和特征是气体和液体都是平推流。本发明的除氮氧化合物的设计是介于一个泡罩塔和批处理反应器之间，由于硝酸的产生是相当慢的，所以液体的进出不是一直处于一个稳态。所以，本发明的脱硝仓是基于平推流气体和混合流液体的结合(见图11-1、11-2)。本发明的脱硫仓利用了芬顿反应的高效，产生硫酸的过程速率如下

[气体中SO₂的去除率]＝[液体中SO₂的反应率]

本发明的脱硫仓的设计是按平推流气体的设计而完成的(见图11-1)。

本发明的分离仓即酸净化处理装置。

本系统是一种自动化工作系统，该系统的设计目标是在硫酸和硝酸产率一定的情况下，将反应器的体积最小化和减少能源消耗为主。反应物的组成是通过实验室实验和燃煤锅炉现场初试的理论分析基础上得出的。以一个每日燃烧30吨煤燃煤锅炉为例，已经计算出硝酸和硫酸的产量。

硝酸的生产：

硝酸的产生开始于空气里的氮气在燃煤锅炉里氧化

1a)N₂+O₂→2NO

1b)2NO+O₂→2NO₂

1c)2NO₂+H₂O₂→2HNO₃

或者

2a)N₂+O₂→2NO

2b)2NO+O₂→2NO₂

2c)3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO

2d)2NO+HNO₃+H₂O→3HNO₂

2e)HNO₂+H₂O₂→HNO₃+H₂O

虽然步骤1b和2b是整个过程中决定速度的步骤，但是过氧化氢是主要的限定成分。无论氮气通过哪个步骤转化为硝酸，最后一步1c和2e没有过氧化氢是不可能发生的。我们知道空气中含氮气78.09％(体积比)或者说75.47％(重量比)，在海平面上20℃时，国际标准大气压下，空气的密度大约为1.204kg/m³。也就是每立方米空气的质量是1.204Kg，其中的氮气占(1.204Kgx75.47％)908.7g，理论上说，1立方米空气进入锅炉，其中包含有908.7g÷28g/mole＝32.454mole的氮气，会产生973g的NO，需要1.1Kg的H₂O₂才能将其转化为2.04Kg(32.454molex63g/mole)的硝酸。根据国家环保总局编著的《排污申报登记实用手册》“第21章第4章节NO_X排放量计算”，燃煤工业锅炉产生的NO_X的计算公式如下:NO_X排放量(吨)＝1.63X耗煤量(吨)X(燃煤中氮的含量X燃煤中的NO_X转化率％+0.000938)

NO_X排放量(吨)＝1.63X耗煤量(吨)X(0.015X燃煤中氮的NOX转化率％+0.000938)

1吨煤的NO_X排放量＝1.63X1X(0.015X25％+0.000938)＝0.00764吨＝7.6Kg

如按照以上算法,每天烧30吨的煤,会产生7.6x30＝228Kg的NOx,所以需要[228/(30x0.9)(46x0.1)]x34＝242Kg的H₂O₂來制作成448Kg的硝酸。如用35％重量比浓度的双氧水,則每天需要690Kg的用量。但是，通过我们实際反复的实验，水在产生硝酸的过程中扮演者重要的角色，这在2.1.1节的方程式6和2.2.2.1节的方程式2c中都提到了。我们的脱硝仓的直径3米(图3)，装0.5米高的水(3.5吨),每小时由计量泵输入12Kg(35％)的双氧水,一天35％双氧水的用量约为290到300Kg.每七到八天脱硝仓需用2.8吨35％的双氧水但可产5吨68％浓度的硝酸。据生意社大宗商品榜数据显示，2014年四月份国内硝酸行情下滑,价格为每吨1427元,比工业用的35双氧水价格稍微贵些,所以使脱硝运行成本基本来说为负数。

硫酸的生产：

根据国家环保总局编著的《排污申报登记实用手册》燃煤SO₂排放量的估算计算公式：

SO2排放量(吨)＝2X0.8X耗煤量(吨)X煤中的含硫分(％)X(1-脱硫效率％).以耗煤量1吨为基准，煤中的含硫分为1.5％，则1吨煤的SO₂产生量＝2X0.8X1X1.5％＝0.024吨＝24Kg.如果煤中的含硫分为1％，则1吨煤的SO₂产生量＝2X0.8X1X1％＝0.016吨＝16Kg.从SO₂到H₂SO₄的过程如下：

1.SO₂+1/2O₂→SO₃

2.SO₃+OH　→HSO₃ ^-

3.HSO₃ ^-+H⁺→H₂SO₄

所以，如果燃烧1吨煤(其中含有1％的硫)能产生16kg二氧化硫，那就能产生(16/64)x98＝24.5Kg的H₂SO₄。

对于一个每天燃烧30吨煤的锅炉来说，每天能生产24.5x30＝735Kg的H₂SO₄，通过芬顿反应，一摩尔H₂O₂能产生2摩尔羟基自由基，所以每天需要[(735/98)x34]/2＝127Kg的H₂O₂(364kg35％浓度的H₂O₂)。水在生产硫酸的过程中又一次扮演了重要的作用。通过我们多次重复试验得到的数据，产生的硫酸和消耗的过氧化氢比率仅为20:1(摩尔比)，这意味着在我们的除二氧化硫装置中每天产生735kg的硫酸，仅需要每天消耗12.7Kg的过氧化氢(36Kg的35％浓度过氧化氢)。据生意社大宗商品榜数据显示，2014年四月份国内硫酸行情下滑为364元每吨。但以制造735Kg的硫酸只需用36Kg的工业35％双氧水来说,脱硫的运行成本也如同脱硝成本一样,均为负数。

关于净化过程即酸净化处理装置的工作过程：

从脱硝仓和脱硫仓流出的硝酸与硫酸会直接进入酸净化处理装置。净化装置包括一个具有加热能力的收集槽(10a)，蒸馏装置,和硝酸冷却槽(10b)。68％的硝酸具有1.51293的密度和121摄氏度的沸点。浓硫酸的密度为1.843,沸点为337摄氏度。由于密度比水重的关系,两种酸都会分别的沉在脱硝仓和脱硫仓的底部,然后经由计量泵将其引入净化裝置的收集槽(10a)。净化收集槽会加热到122℃净硝酸气化,然后经过蒸馏提炼的方法将净化过的硝酸冷却后收在硝酸冷却槽中。硫酸将留在收集槽中直接回收。

表2：流量和普通气液反应器的传质特性

1、关于脱硫的工作过程及装置：

一种处理含有二氧化硫的烟气的方法，包括以下步骤：

（1）在预处理容器中加入水；

(2)在反应容器中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；

所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％。

过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；

(3)根据金属系统的光吸收峰，在反应容器中设置光照系统；

(4)将废气通入预处理容器，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在液体中；

(5)将含有直径大于10微米的固体颗粒的液体导出预处理容器；

(6)将净化后的烟气排出预处理容器；

(7)将步骤(6)排出的烟气通入反应容器，与芬顿试剂充分接触反应，使烟气中的二氧化硫氧化成三氧化硫并溶于溶液成为硫酸；

(8)将反应后含硫酸溶液导出，并定时监测导出溶液中芬顿试剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有芬顿试剂的溶液使溶液成分保持稳定；

(9)将净化后的气体排出反应容器。

上述所述步骤(1)后加入步骤(1’)为使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化试剂，使碳颗粒氧化为一氧化碳，部分SO₂氧化为SO₃；氧化试剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。

上述所述步骤(1’)中的氧化试剂的浓度需要定时监测并根据需要补充氧化试剂使溶液中氧化试剂浓度稳定。

上述所述步骤(2)中的金属系统为Fe(II)/F(III)系统或Cu(I)/Cu(II)系统；当金属系统为Fe(II)/F(III)系统时，则光照为波长为200nm～400nm的紫外光；当金属系统为Cu(I)/Cu(II)系统时，光照为波长为600nm～800nm的可见光。

上述所述Fe(II)/F(III)系统由直径小于20纳米的FeSO₄和Fe₃O₄颗粒构成。

上述所述Cu(I)/Cu(II)系统由直径小于20纳米的Cu₂O和CuSO₄颗粒构成。

上述所述步骤(4)中充分接触的方式为将液体通过喷淋装置向气体喷淋，以增加废气与液体接触的面积和时间。

上述所述步骤(4)中的烟气从预处理容器下部进入，方向水平并与容器壁呈40～50度角，以增加与液体接触的时间。

上述所述步骤(5)中，导出预处理容器的液体在除去大于10微米的颗粒物后，由抽水泵通过管道输回到预处理容器内。

上述所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在所述溶液中反应后产生的。

上述所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。

上述所述α-羟基酸为乙醇酸、丙酮酸或乳酸。

上述所述步骤(7)中充分接触的方式为将气体直接通入液体或将液体通过喷淋装置向气体喷淋中的至少一种。

上述所述步骤(8)之后加入步骤8’利用市售DOWchemical公司的AmberliteIRC748离子交换树脂涂层吸附回收所述金属系统物质，将含有硫酸的溶液净化

一种实现上述所述方法的脱硫装置，包括预处理仓和光能仓；所述预处理仓包括预处理仓体1-13、预处理仓喷淋装置1-2、预处理仓进气口1-4、预处理仓抽水泵1-6、储液器1-7、预处理仓出液口1-8、预处理仓进液口1-10和预处理仓出气口1-12，所述预处理仓体1-13的底部是储液器1-7，预处理仓出液口1-8设置在储液器1-7处，所述预处理仓进气口1-4、预处理仓进液口1-10和预处理仓出气口1-12设置在储液器1-7上方的预处理仓体1-13上，预处理仓出气口1-12在预处理仓进气口1-4的上方，所述预处理仓喷淋装置1-2设置在预处理仓体1-13内，所述预处理仓抽水泵1-6通过管道连接储液器1-7的输出端和预处理仓喷淋装置1-2的输入端；所述光能仓包括光能仓体2-11、光能仓进气口2-2、光能仓出气口2-1、光能仓进液口2-3、气液混合通道2-4、光能仓抽水泵2-5、光能仓出液口2-6、光能仓喷淋装置2-8和光照设备2-10，所述光能仓进气口2-2和光能仓出气口2-1设置在光能仓体2-11的上部，所述光能仓进液口2-3设置在光能仓体2-11的中部，所述光能仓出液口2-6设置在光能仓体2-11的底部，所述气液混合通道2-4、光能仓喷淋装置2-8和光照设备2-10位于光能仓体2-11内，气液混合通道2-4的输入端连接光能仓进气口2-2，气液混合通道2-4的输出端位于光能仓体2-11下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵2-5通过管道连接光能仓体2-11底部的输出端和光能仓喷淋装置2-8的输入端；所述预处理仓出气口1-12连接光能仓进气口2-2。

上述所述预处理仓体1-13顶部设置预处理仓检修盖1-1，预处理仓体1-13的侧壁上设置预处理仓检修门1-11，储液器1-7顶部设置漏斗形收集板1-3，储液器1-7的侧壁上设置预处理仓液位器1-9和采样口1-5。

上述所述预处理仓喷淋装置1-2为设置在预处理仓体1-13内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓体1-13内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓体1-13内壁上的喷雾式喷淋装置。

上述所述加压喷淋装置的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔6～10毫米。

上述所述预处理仓体1-13由不锈钢金属板制成。

上述所述预处理仓抽水泵1-6为耐酸水泵。

上述所述光能仓体2-11由不锈钢金属板制成，光能仓体2-11内壁上涂有防腐涂层。

上述所述光能仓体2-11的侧壁上设置光能仓液位器2-7，光能仓体2-11顶部设置光能仓检修盖2-9。

上述所述光照设备2-10为石英管紫外灯或可见光灯。

上述光能仓的下半部有净化板，表面涂有市售DOWchemical公司的AmberliteIRC748离子交换树脂涂层，用于吸附回收所述金属系统物质，并将含有硫酸的溶液净化。

2、关于脱尘的工作过程及装置：

一种处理含有粉尘的烟气的方法，包括以下步骤：

(1)在预处理容器中加入水；

(2)在反应容器中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；

所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％；

过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；

(3)根据金属系统的光吸收峰，在反应容器中设置光照系统；

(4)将废气通入预处理容器，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在液体中；

(5)将含有直径大于10微米的固体颗粒的液体导出预处理容器；

(6)将净化后的烟气排出预处理容器；

(7)将步骤(6)排出的烟气通入反应容器，与芬顿试剂充分接触反应，使烟气中的碳氢化合物分解为二氧化碳和水，碳颗粒和一氧化碳氧化为二氧化碳；

(8)将反应后溶液导出，并定时监测导出溶液中芬顿试剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有芬顿试剂的溶液使溶液成分保持稳定；

(9)将净化后的气体排出反应容器。

上述所述步骤(1)后加入步骤(1’)为使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化试剂，使碳颗粒氧化为一氧化碳，所述氧化试剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。

上述所述步骤(1’)中的氧化试剂的浓度需要定时监测并根据需要补充氧化试剂使溶液中氧化试剂浓度稳定。

上述所述步骤(2)中的金属系统为Fe(II)/F(III)系统或Cu(I)/Cu(II)系统；当金属系统为Fe(II)/F(III)系统时，则光照为波长为200nm～400nm的紫外光；当金属系统为Cu(I)/Cu(II)系统时，光照为波长为600nm～800nm的可见光。

上述所述Fe(II)/F(III)系统由直径小于20纳米的FeSO₄和Fe₃O₄颗粒构成。

上述所述Cu(I)/Cu(II)系统由直径小于20纳米的Cu₂O和CuSO₄颗粒构成。

上述所述步骤(4)中充分接触的方式为将液体通过喷淋装置向气体喷淋，以增加废气与液体接触的面积和时间。

上述所述步骤(4)中的烟气从预处理容器下部进入，方向水平并与容器壁呈40～50度角，以增加与液体接触的时间。

上述所述步骤(5)中，导出预处理容器的液体在除去大于10微米的颗粒物后，由抽水泵通过管道输回到预处理容器内。

上述所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在所述溶液中反应后产生的。

上述所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。

上述所述α-羟基酸为乙醇酸、丙酮酸或乳酸。

上述所述步骤(7)中充分接触的方式为将气体直接通入液体或将液体通过喷淋装置向气体喷淋中的至少一种。

一种实现上述所述方法的装置，包括预处理仓和光能仓；所述预处理仓包括预处理仓体、预处理仓喷淋装置、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口，所述预处理仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋装置设置在预处理仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋装置的输入端；所述光能仓包括光能仓体、光能仓进气口、光能仓出气口、光能仓进液口、气液混合通道、光能仓抽水泵、光能仓出液口、光能仓喷淋装置和光照设备，所述光能仓进气口和光能仓出气口设置在光能仓体的上部，所述光能仓进液口设置在光能仓体的中部，所述光能仓出液口设置在光能仓体的底部，所述气液混合通道、光能仓喷淋装置和光照设备位于光能仓体内，气液混合通道的输入端连接光能仓进气口，气液混合通道的输出端位于光能仓体下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵通过管道连接光能仓体底部的输出端和光能仓喷淋装置的输入端；所述预处理仓出气口连接光能仓进气口。

上述所述预处理仓体顶部设置预处理仓检修盖，预处理仓体的侧壁上设置预处理仓检修门，储液器顶部设置漏斗形收集板，储液器的侧壁上设置预处理仓液位器和采样口。

上述所述预处理仓喷淋装置为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓体内壁上的喷雾式喷淋装置。

上述所述加压喷淋装置的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔6～10毫米。

上述所述预处理仓体由不锈钢金属板制成。

上述所述预处理仓抽水泵为耐酸水泵。

上述所述光能仓体由不锈钢金属板制成，光能仓体内壁上涂有防腐涂层。

上述所述光能仓体的侧壁上设置光能仓液位器，光能仓体顶部设置光能仓检修盖。

上述所述光照设备为石英管紫外灯或可见光灯。

3、关于脱硝的工作过程及装置：

一种消除烟气中氮氧化物的方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)含氮氧化物的烟气在预处理容器中进行预处理，预处理过程除去烟气中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO₂：

预处理容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；

将烟气通入预处理容器中，与液体充分接触，使直径大于10微米的固体颗粒留在溶液中，NO氧化为NO₂；

将含有固体颗粒的溶液导出预处理容器；

(2)经预处理的烟气进入脱硝容器中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸：

脱硝容器中加入含有氧化剂且PH值小于等于3的溶液；

将经过预处理的烟气进入脱硝容器中，与氧化剂充分接触反应，生成硝酸；

(3)净化后的气体排出脱硝容器。

所述预处理容器和脱硝容器中首先使用硝酸调整pH值至3以下，然后加入氧化剂。

所述预处理容器和脱硝容器中的氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。

所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。

所述预处理容器中液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间。

所述脱硝容器中气体直接通入液体以增加烟气与液体接触的面积和时间，或者液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间；或者两种方式同时使用。

所述步骤(1)中当选用过氧化氢为氧化剂时，则通过出液口定时监测氧化剂的浓度，并根据需要补充氧化剂使溶液中氧化剂浓度稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。

所述步骤(1)中烟气进入预处理容器时从容器下部进入；方向水平并与容器壁呈40～50度角，使烟气在向上移动时产生螺旋效应，以增加与液体接触的时间。

所述步骤(1)中流出预处理容器的液体在除去大于10微米颗粒物后，由水泵通过管道输送到预处理容器的喷淋装置。

所述步骤(2)中将反应后溶液导出，当选用过氧化氢为氧化剂时，则定时监测导出溶液中氧化剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有氧化剂的溶液使容器中溶液成分保持稳定；所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化氢的消耗率。

所述步骤(2)中的溶液由水泵通过管道输送到脱硝容器的喷淋装置。

一种纳米烟气脱硝系统，其特征在于它由预处理仓和脱硝仓构成；所述预处理仓的输出端与脱硝仓的输入端连接；

所述预处理仓包括预处理仓仓体、预处理仓喷淋系统、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口；所述预处理仓仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋系统设置在预处理仓仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋系统的输入端；

所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。

所述预处理仓仓体顶部设置检修盖，仓体的侧壁上设置检修门，储液器顶部设置漏斗形收集板，储液器的侧壁上设置预处理仓液位器和采样口。

所述预处理仓喷淋系统为设置在预处理仓仓体内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓仓体内壁上的喷雾式喷淋装置。

所述加压喷淋装置的喷淋液滴为均匀的连线；每滴液滴的直径为2～3毫米，每滴之间间隔6～10毫米。

所述预处理仓仓体由不锈钢金属板制成。

所述预处理仓抽水泵为耐酸水泵。

所述脱硝仓仓体的侧壁上设置脱硝仓液位器，脱硝仓仓体顶部设置检修盖。

所述气液混合通道包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道，或者包括5个大型混合通道。

所述脱硝仓仓体由不锈钢金属板制成。

一种上述纳米烟气脱硝系统的工作方法：

预处理的方法：

(1)向预处理仓仓体内注水，使用硝酸调整pH值至以下，然后加入氧化剂；

(2)开启预处理仓抽水泵，预处理仓喷淋系统开始工作；

(3)烟气从预处理仓进气口与预处理仓仓体内壁夹角四十至五十度的方向进入预处理仓仓体内，使烟气在向上移动时产生螺旋效应；

(4)烟气中的NO与氧化剂反应生成NO₂；

(5)定期通过采样口收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向预处理仓仓体内补充氧化剂。

所述氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。

所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。

所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。

脱硝的方法：

(1)在脱硝仓仓体加入氧化剂溶液，经过预处理的烟气通过进气口进入气液混合通道；

(2)烟气中的NO₂与氧化剂发生反应以产生HNO₃；

(3)定期通过收集样品监测氧化剂的消耗量，根据烟气中的NO含量，向脱硝仓仓体内补充氧化剂。

所述经过预处理的烟气中的一部分NO₂分子会与水产生反应生成HNO₃和NO；在预处理仓中没有被氧化的NO加上NO₂分子会与水反应产生的NO将会与HNO₃和H₂O发生反应并产生中间体HNO₂；该中间体再与H₂O₂进一步反应，生成最终产物：HNO₃加H₂O。

所述氧化剂为过氧化氢、氧化钼和氧化钨的混合物、氧化镁和氢氧化镁的混合物或三氧化二铁，其中，氧化钼、氧化钨、氧化镁、氢氧化镁和三氧化二铁固体颗粒的直径小于20nm，过氧化氢与水的体积比为1：18～22，氧化钼和氧化钨的摩尔比为1：1，氧化镁和氢氧化镁的摩尔比为1：1，氧化钼与水的用量比大于等于10mol/L，氧化钨与水的用量比大于等于10mol/L，氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，氢氧化镁与水的用量比大于等于10mol/L，三氧化二铁与水的用量比大于等于20mol/L。

所述过氧化氢为直径小于50纳米的过氧化镁、过氧化钠或过氧化钙在水中反应后产生的。

所述氧化剂为过氧化氢时，过氧化氢的消耗量通过每小时的样品收集被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。

4、关于脱除重金属的工作过程及装置：

一种消除烟气中重金属的方法，它包括以下步骤：

(1)将纳米材料嵌入纤维基体上；

(2)使含有重金属的烟气通过嵌有纳米材料的纤维基体；

(3)纳米材料与烟气中的重金属反应，捕获烟气中的重金属。

所述将纳米材料嵌入纤维基体上的方法为：

在纤维基体上附着粘合剂；在粘合剂变干之前，将纳米材料由纳米喷雾器喷洒在织物上；在纳米材料被喷上之后，放置在室温下至少24小时，使之完全固化。

所述粘合剂选用至80()的有机硅树脂溶液、环氧树脂或者甲基环氧。系列是一个可用于任何耐热应用的粘合剂，它已被使用于许多制造工业，如汽车和飞机制造业；它可以在不失去粘附性的情况下承受高达650度的温度，并且还提供了良好的耐腐蚀性；系列通常在一小时的200度烘烤后变干。

所述将纳米材料嵌入纤维基体上的方法为：直接装载纳米材料在纤维基体上：将纳米材料悬浊在挥发性溶剂中；将纤维基体浸透在纳米材料悬浊液中，或将纳米材料通过喷雾器喷洒在纤维基体上；将附着有纳米材料的纤维基体在500度的烤箱中进行3至4小时的加热处理；在溶液蒸发后，纳米线和纳米颗粒将会与纤维网交织在一起；冷却至室温后，纳米材料将被安全的锁在纤维基体中。

所述挥发性溶剂为乙醇或乙酸乙酯。

所述纳米材料为附在纳米载体颗粒上的金纳米粒子、附在纳米载体颗粒上的WS₂纳米粒子或CdS纳米线。

所述附在纳米载体颗粒上的金纳米粒子的合成方法为：

将2到4M/L的HAuCl4溶于蒸馏水中；用过筛后100至200微米直径的TiO₂或r-Al₂O₃或SiO₂作为纳米载体，加入到金溶液中；将溶液加热至70摄氏度，然后让它老化(需要被存储的一段时间，以获得所期望的品质)20到40分钟；冷却到40摄氏度，加入30％NH3；过滤并用水洗涤，在100度烘箱中干燥至少12小时；然后在空气中350℃煅烧至少4小时；得到附在纳米载体TiO₂或r-Al₂O₃或SiO₂颗粒上的Au纳米颗粒，即Au-TiO₂金-二氧化钛、Au-SiO₂金-二氧化硅或Au-Al₂O₃；

或者，用沉积加载(DP)的技术：用蒸馏水制备0.1到0.5M/L的氯金酸溶液；将溶液以10毫升/分钟的速度缓慢并搅拌的加入到TiO₂或r-Al₂O₃或SiO₂纳米载体的悬浮液中；加温至65℃并保持至少1小时，然后冷却至室温；添加1M/L的NH4OH，pH调节至7；缓慢搅拌至少2小时；过滤后用热水洗涤，在80℃烤箱中烘干至少12小时；然后在空气中180℃煅烧至少4小时，得到附在纳米载体TiO₂或r-Al₂O₃或SiO₂颗粒上的Au纳米颗粒，即Au-TiO₂金-二氧化钛、Au-SiO₂金-二氧化硅或Au-Al₂O₃。

所述Au-TiO₂金-二氧化钛、Au-SiO₂金-二氧化硅或Au-Al₂O₃中Au的质量百分比为少于5％。

当湿气很重的时候，Au-TiO₂金-二氧化钛具有比Au-SiO₂金-二氧化硅和Au-Al₂O₃的更好的催化活性。

金在低温(不低于-20℃)在湿润(湿度>100％)条件下表现出高的催化活性，下表现出超强的稳定性；此外，金纳米颗粒形式沉积在过渡金属氧化物载体上时它的催化特性将得到提高。

所述附在纳米载体颗粒上的WS₂纳米粒子的合成方法：

按照溶质与溶剤的质量与体积(W/V)比大于50比例，将摩尒比1:18～20的(NH4)₆W₇O₂₄·4H₂O和Na₂S·9H₂O添加到的0.8M/L的HCl中，剧烈搅拌的溶液；80℃下加热至少0.5小时；

然后加入与Na₂S·9H₂O等摩尔量的NH₂OH·HCl到溶液中，同时剧烈搅拌至少1小时；

在超声发生器里用高于20千赫(每秒20,000次)超声处理10分钟；

用去离子水洗涤数次以除去反应物的残留物，通过离心分离得到黑色粉末；

在空气中干燥，得到最终产物WS₂粉末，即为WS₂纳米粒子；

WS₂纳米粒子使用前在一个400℃充满氮气的马弗沪内烘焙2小时功能化；

将WS₂纳米粒子与TiO₂或r-Al₂O₃或SiO₂纳米载体按质量比1:20-50在水中混合，慢慢搅拌至少1小时，然后400度以上干燥至少2小时，得到附在纳米载体颗粒上的WS₂纳米粒子。

所述CdS纳米线的合成方法为：

在picoclave高压力反应器(高压釜)中放入甲苯，蒸馏水，和1，12烷硫醇，以体积比20：2：1混合；加入1:1摩尔比的氯化镉和硫脲酸；将高压釜保持在180摄氏度进行反应24小时，然后使其冷却至室温；一种黄色的粉末会沉淀，收集沉淀粉物后用乙醇和蒸馏水洗涤以除去残留的有机溶剂；最终的产物在真空70℃干燥至少6小时，得到CdS纳米线；CdS纳米线使用前必须于乙醇中超声处理；

或者，首先将0.16～0.20M的硫酸镉加入到不断搅拌下的7～8M/L氨水溶液中；在此之后，在强力的搅拌之下缓慢的加入0.6～0.8M的硫脲酸；将溶液加温至65℃，而且pH保持在9-11，强力的搅拌50-70分钟；然后将沉淀的黄色固体离心后收集，并在烘箱中干燥，65℃保持至少4小时，得到CdS纳米线；CdS纳米线使用前必须于乙醇中超声处理。

所述纤维基体为间位芳纶Meta-aramid、聚四氟乙烯PTFE、聚苯硫醚PPS、聚苯并咪唑PBI、聚酰亚胺ployimide、RY805纤维(GEEnergyBHAGroup)和PC102纤维(GEEnergyBHAGroup)，或者无纺纤维，所述无纺纤维为尼龙66、聚酯、聚氨酯等合成纤维。这些合成纤维都具有从190°～315°连续工作的温度范围；高性能纤维的主要特征是它独特的物理性能可以达到特殊化学反应的技术功能；这些纤维中最突出的一些性能为它们的抗张强度、工作温度、极限氧指数(LOI)、和耐化学性。LOI是大气中支持燃烧所需的氧含量；LOI大于25的纤维是所谓的阻燃剂，必须要有至少25％的氧气才能使它们燃烧。

所述重金属为汞或铅。

所述步骤(3)中纳米材料为金纳米粒子，金(Au)元素与重金属元素汞(Hg°)和(铅Pb°)具有高亲和力，能够形成化学键，从而将重金属元素捕捉；纳米材料为WS₂纳米粒子或CdS纳米线，通过MLCT(金属配体电荷转移)原理捕捉重金属元素：WS₂和CdS在化学结构的特性上是介于离子化合物和共价化合物之间；金属(W和Cd)的特性表现就像刘易斯酸，而非金属无机配体(S)的特性表现就像刘易斯碱；电子集中在无机配体上，使部分的无机配体成为负电荷；无机配位体会吸引重金属元素，WS₂、CdS会吸引烟气中的铅离子，元素铅和元素汞。

所述步骤(3)中嵌有纳米材料的纤维基体所捕获的重金属中的汞通过由巯基丙酸和2,6-吡啶二羧酸合成的液体来浸泡过滤器将重金属洗脱出来；所捕获的重金属中的金属铅(Pb°)会被转换成氢氧化铅Pb(OH)₂；氢氧化铅可用稀醋酸或稀硝酸轻易的洗出。

所述巯基丙酸和2,6-吡啶二羧酸的螯合配体与汞有相当高度的结合性，结合常数分别为logK10.1和20.2；所以我们能对此无纺纤维过滤器进行清洗和回收使用；被清出来的汞可以从清洗液里萃取出来然后进行妥善的处置。

所述含有重金属的烟气通过嵌有纳米材料的纤维基体之前通入反应容器中进行预处理；所述反应容器中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％；过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；

根据金属系统的光吸收峰，在反应容器中设置光照系统；

烟气通入反应容器，与芬顿试剂充分接触反应，使汞元素转化为汞离子；

将反应后溶液导出，并定时监测导出溶液中芬顿试剂的浓度，根据监测的情况，添加新的含有芬顿试剂的溶液使溶液成分保持稳定；将净化后的气体排出反应容器。

所述金属系统为Fe(II)/F(III)系统或Cu(I)/Cu(II)系统；当金属系统为Fe(II)/F(III)系统时，则光照为波长为200nm～400nm的紫外光；当金属系统为Cu(I)/Cu(II)系统时，光照为波长为600nm～800nm的可见光。

所述Fe(II)/F(III)系统由直径小于20纳米的FeSO₄和Fe₃O₄颗粒构成。

所述Cu(I)/Cu(II)系统由直径小于20纳米的Cu₂O和CuSO₄颗粒构成。

所述α-羟基酸为乙醇酸、丙酮酸或乳酸。

所述过氧化氢的消耗量通过定期收集样品被密切的监测，并且使用碘/高锰酸钾(I/KMnO4)滴定法观察过氧化物的消耗率。

所述反应容器中气体直接通入液体以增加烟气与液体接触的面积和时间，或者液体通过喷淋装置喷出以增加烟气与液体接触的面积和时间；或者两种方式同时使用。

一种纳米烟气脱重金属装置，其特征在于它包括嵌有纳米材料的纤维基体。

所述嵌有纳米材料的纤维基体设置在离心风扇上。

所述嵌有纳米材料的纤维基体附着在离心风扇的扇叶上，或者设置在倾斜扇叶之间；所述倾斜扇叶的倾斜角度为30-45度。

所述纳米材料为附在纳米载体颗粒上的金纳米粒子、附在纳米载体颗粒上的WS₂纳米粒子或CdS纳米线。

所述纤维基体为间位芳纶Meta-aramid、聚四氟乙烯PTFE、聚苯硫醚PPS、聚苯并咪唑PBI、聚酰亚胺ployimide、RY805纤维(GEEnergyBHAGroup)和PC102纤维(GEEnergyBHAGroup)，或者无纺纤维，所述无纺纤维为尼龙66、聚酯、聚氨酯等合成纤维。

所述离心风扇由框架和扇叶构成，扇叶通过，扇叶通过中心轴和轴套与框架连接与框架连接；所述框架和扇叶是由镍-钼合金(铝合金、不锈钢)制成，因它在任何温度下的耐酸性，例如合金(65％Ni、28.5％Mo、1.5％Cr、1.5％Fe、3％Co、3％W、3％Mn、0.5％Al、0.2％Ti、0.1％Si与0.01％C)便是一个很好的迭择。之前所描述的，可更换和可回收的嵌有纳米材料的纤维基体将会被安装在风扇的扇叶上。这种嵌有纳米材料的纤维基体的纳米材料是经过特别的设计来与烟气中的重金属产生反应，尤其是汞。根据不同的使用情况，一个典型的30万兆瓦电厂如果用比较次一点煤,每年大约也只需换无纺纤维2～3次。

所述一种纳米烟气脱重金属装置的输入端连接光能仓的输出端，光能仓包括光能仓体、光能仓进气口、光能仓出气口、光能仓进液口、气液混合通道、光能仓抽水泵、光能仓出液口、光能仓喷淋装置和光照设备，所述光能仓进气口和光能仓出气口设置在光能仓体的上部，所述光能仓进液口设置在光能仓体的中部，所述光能仓出液口设置在光能仓体的底部，所述气液混合通道、光能仓喷淋装置和光照设备位于光能仓体内，气液混合通道的输入端连接光能仓进气口，气液混合通道的输出端位于光能仓体下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵通过管道连接光能仓体底部的输出端和光能仓喷淋装置的输入端；所述预处理仓出气口连接光能仓进气口。

所述光能仓体由不锈钢金属板制成，光能仓体内壁上涂有防腐涂层。

所述光能仓体的侧壁上设置光能仓液位器，光能仓体顶部设置光能仓检修盖。

所述光照设备为石英管紫外灯或可见光灯。

本发明的优越性：

1、本发明能有效的净化废气，将氮氧化物变成了硝酸，将二氧化硫变成硫酸，并予以回收，因此，本发明回收的利益远超过设备本身的运行成本，使用者可获得更多的利润；

2、本发明可以被纳入到燃煤电厂现有的系统用来提高其有效性，或完全取代原来的旧系统；

3、本发明可适用在其它的工业市场，包括水泥厂、钢铁厂、市政府废物燃烧厂、医疗废物燃烧厂、氯气制造厂、纸浆和纸张生产厂等；

4、本发明占地小、改造简易，而且制造与运行成本均少于目前RSC脱硝技术的50％左右。在严格遵循操作规程的前提下，本发明可保延续使用到15～20年无需进行工程改造，并且可与运行的燃煤锅炉同步进行维修养护即可。

5、纳米材料的优点为其表面积大，分子之间电子层的互相传送非常迅速，可使化学反应速度指数般地加快；尤其在光学领域中，纳米的直径越小光能的活性与动量越大。所以想使流速如此快的烟气产生任何化学反应，纳米技术的优点是不可否定的。自身的氧化还原反应为自发性，具有催化剂的特性，所以无需经常加添，用量少，非常的经济。

6、此发明脱硫效益可达到99.99％，而且制造成与运行均在目前脱硫技术的50％左右，并且在没有任何额外费用的情况下解决了PM2.5的去除问题。设备占地小、改造简易。本发明建立在光助芬顿反应的原理上，并在消除SO₂与烟尘上取得了巨大成功。本发明所述设备是基于AOPs‐芬顿反应的原理而成功的工业化装置。本发明所述方法是一个更经济、更高效的控制空气污染的方式，无需任何额外的制造与运行成本。

本系统净化效果检测试验报告如下：

1、本发明用于净化汽车尾气的试验报告：

2、本发明用于净化锅炉废气的试验报告(试验地点为某锅炉房)：

备注：标准值依据《火电场大气污染物排放标准》(GB13223-2011)

3、本发明用于净化工业废气的试验报告(试验地点为某电厂和某钢厂)

4、本发明用于净化二氧化硫的试验报告

5、本发明用于消除汞的技术效果：

本发明用于消除铅的技术效果：

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种净化污染空气的系统的整体结构示意图。

图2为本发明所涉一种净化污染空气的系统中的预处理仓结构示意图，其中图2-1为第一种实施例结构示意图，图2-2为第二种实施例结构示意图。

图3为本发明所涉一种净化污染空气的系统中的脱硝仓结构示意图，其中，图3-1为第一种实施例结构示意图，图3-2为第二种实施例结构示意图。

图4为本发明所涉一种净化污染空气的系统中脱硫脱尘仓中的光能仓结构示意图。

图5为本发明所涉一种净化污染空气的系统中脱硫脱尘仓中的光能仓和净化仓结构示意图。

图6为本发明所涉一种净化污染空气的系统中脱硫脱尘仓中的重金过滤装置结构示意图，其中6-1为第一种实施例结构示意图，6-2为第一种实施例立体结构示意图，6-3为第一种实施例分解示意图，6-4为第二种实施例结构示意图。

图7为本发明所涉一种净化污染空气的系统的工作方法流程图。

图8为物质转移理论示意图。

图9为渗透理论的反应扩散平面几何原理图。

图10-1～图10-4为液气中界面反应过程图。(图10-1表明气体和液体转换之间没有障碍，气体直接传递并扩散到液体，此反应为瞬间反映。图10-2表明一旦穿过气体和液体的中界面,气体反应物会在气体中初始浓度降低，反应速率取决于气体传递到液体的扩散时间。图10-3表明气体分子无法通过气体和液体中界面并扩散到液体，通过这个过程，反应物在液体的浓度为零。图10-4表明气体和液体相互作用的最有效的方式，气体分子的浓度在中界面减小，在液体中浓度增加。)

图11-1为平推流气体-混合流液体的设计图。

图11-2为混合流气体-批处理反应液体的设计图。

其中，图1中标号为：1.引风机a；2.循环泵；3.预处理仓；4.脱硝仓；5.光能仓；6维修盖；7.重金属过滤装置；8.引风机b；9a-9b.化学试剂补充罐a；10a&10b.酸净化处理装置；10c.蒸馏装置；11.化学试剂补充罐b；12.计量泵；13.化学试剂补充罐c.

图2-1、2-2、4、5中标号为：1-1为预处理仓检修盖，1-2为预处理仓喷淋装置，1-3为漏斗形收集板，1-4为预处理仓进气口，1-5为采样口，1-6为预处理仓抽水泵，1-7为储液器，1-8为预处理仓出液口，1-9为预处理仓液位器，1-10为预处理仓进液口，1-11为预处理仓检修门，1-12为预处理仓出气口，1-13为预处理仓体，2-1为光能仓出气口，2-2为光能仓进气口，2-3为光能仓进液口，2-4为气液混合通道，2-5为光能仓抽水泵，2-6为光能仓出液口，2-7为光能仓液位器，2-8为光能仓喷淋装置，2-9为光能仓检修盖，2-10光照设备，2-11为光能仓体，3-1为净化仓体，3-2为净化板，3-3为液体流量控制栓，3-4为净化仓出液口。

图3中标号为：1-1为检修盖，1-2为预处理仓喷淋系统，1-3为漏斗形收集板，1-4为预处理仓进气口，1-5为采样口，1-6为预处理仓抽水泵，1-7为储液器，1-8为预处理仓出液口，1-9为预处理仓液位器，1-10为预处理仓进液口，1-11为检修门，1-12为预处理仓出气口，1-13为预处理仓仓体，2-1为脱硝仓出气口，2-2为脱硝仓喷淋系统，2-3为脱硝仓进气口，2-4为脱硝仓进液口，2-5为气液混合通道，2-6为脱硝仓液位器，2-7为脱硝仓出液口，2-8为脱硝仓抽水泵，2-9为检修盖，2-10为脱硝仓仓体。

图6-1、6-2、6-3、6-4中的标号为：1-1为框架，1-2为扇叶，1-3为中心轴，1-4为轴套，1-5为嵌有纳米材料的纤维基体，1-6为夹件。

图8中，PA＝反应物A之摩尔系数，[A]int＝反应A最初浓度，[A]bulk＝反应物A在液体的主体浓度。

图9中，PA＝反应物A之摩尔系数,PAi＝反应物A最初之摩尔系数,[A]*＝反应物A在中界面之浓度,[A]_b＝反应物A在液体的主体浓度,x＝反应物A在薄膜中扩散的距离。

图10-1～10-4中，[A]*＝反应物A在中界面之浓度,[A]0＝反应物A在液体的主体最初之浓度，[B]0＝液体的主体最初之浓度，δ＝中界面厚度。

图11-1中，Gasin为气体进口，Gasout为气体出口，Liquidin为液体进口，Liquidout为液体出口，F_L为液体流动的方向，F_G为气体流动的方向，P_a0为反应物的初浓度，P_af为反应物最后浓度，[B]_b0为液体主体的初浓度，[B]_bf为液体主体的最后浓度。

图11-2中，Gasin为气体进口，Gasout为气体出口，F_G为气体流动的方向，P_a0为反应物的初浓度，P_af为反应物最后浓度。

(五)具体实施方式：

实施例1：一种净化污染空气的系统(见图1、2-1、3-1、4、6-1、6-2、6-3)，其特征在于它是由引风机a、循环泵、预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓、维修盖、重金属过滤装置、引风机b、化学试剂补充罐a、酸净化处理装置、化学试剂补充罐b、计量泵、化学试剂补充罐c所构成；污染气源经所述的引风机1进入预处理仓3，预处理仓的输出端连接脱硝仓的输入端，脱硝仓的输出端连接脱硫仓的输入端，脱硫脱尘仓的输出端连接重金属过滤装置的输入端，重金属过滤装置的输出端连接引风机，引风机排出净化后的气体；所述脱硫脱尘仓上连接有化学试剂补充罐，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓的出液口分别连接酸净化处理装置，预处理仓和脱硝仓通过管道分别连接化学试剂补充罐a，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓通过计量泵连接化学试剂补充罐b，预处理仓上装配有循环泵；所述酸净化处理装置是由有加热能力的收集槽、蒸馏装置和硝酸冷却槽构成，收集槽的输出端连接蒸馏装置的输入端，蒸馏装置的输出端连接硝酸冷却槽的输入端，硝酸冷却槽的输出端流出处理后的硝酸，收集槽的输出端流出处理后的硫酸。

上述所述预处理仓包括预处理仓体、预处理仓喷淋装置、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口，所述预处理仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋装置设置在预处理仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋装置的输入端；所述预处理仓喷淋装置为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓体内壁上的喷雾式喷淋装置(见图2-1)。

上述所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。所述气液混合通道包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道(见图3-1)。

上述所述脱硫脱尘仓包括光能仓，所述光能仓包括光能仓体、光能仓进气口、光能仓出气口、光能仓进液口、气液混合通道、光能仓抽水泵、光能仓出液口、光能仓喷淋装置和光照设备，所述光能仓进气口和光能仓出气口设置在光能仓体的上部，所述光能仓进液口设置在光能仓体的中部，所述光能仓出液口设置在光能仓体的底部，所述气液混合通道、光能仓喷淋装置和光照设备位于光能仓体内，气液混合通道的输入端连接光能仓进气口，气液混合通道的输出端位于光能仓体下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵通过管道连接光能仓体底部的输出端和光能仓喷淋装置的输入端(见图4)。

上述所述重金属过滤装置包括嵌有纳米材料的纤维基体。所述嵌有纳米材料的纤维基体附着在离心风扇的扇叶上，所述倾斜扇叶的倾斜角度为30-45度。(见图6-1、6-2、6-3)。

一种上述净化污染空气的系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)准备工作：各工作仓做好工作前准备并启动各相应设备，包括：

预处理仓中加入水和含有氧化剂且使用硝酸调节pH值至小于等于3的溶液；

脱硝仓中加入含有氧化剂且pH值小于等于3的溶液；

在脱硫脱尘仓中的光能仓中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％；过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；根据金属系统的光吸收峰，在光能仓中设置光照系统；

(2)预处理仓的工作：污染空气通过引风机进入预处理仓，与仓内液体充分接触，预处理过程除去气体中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO₂，碳颗粒氧化为一氧化碳，二氧化硫氧化为三氧化硫；将含有固体颗粒和硝酸的溶液由预处理容器流入酸净化处理装置，净化后的气体排出预处理仓；

(3)脱硝仓的工作：预处理仓净化后的气体进入脱硝仓中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸，含有硝酸的溶液由脱硝仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硝仓；

(4)脱硫脱尘仓的工作：脱硝仓排出的气体进入脱硫脱尘仓，与仓内的芬顿试剂充分接触反应，使气体中的碳氢化合物分解为二氧化碳和水，一氧化碳氧化为二氧化碳，三氧化硫溶于溶液生成硫酸；含有硫酸的溶液由脱硫脱尘仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硫仓；

(5)重金属过滤装置的工作：(5.1)将纳米材料嵌入纤维基体上；(5.2)使含有重金属的烟气通过嵌有纳米材料的纤维基体；(5.3)纳米材料与烟气中的重金属反应，捕获烟气中的重金属；

(6)酸净化处理装置的工作：从预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓流出的含有硫酸和硝酸的混合液体流入酸净化处理装置中的收集槽内，收集槽带有的加热装置加热混合液体使硝酸气化，加热温度大于等于122℃，然后经过蒸馏提炼的方法净化，净化后的硝酸冷却后收集在硝酸冷却槽中等待回收，硫酸将留在收集槽中等待回收；

(7)定时监测各仓的反应溶液的浓度，根据监测的情况，由化学试剂补充罐向各相应仓中充入相应的试剂，使溶液成分保持稳定；

(8)回收由净化污染空气的系统排出的硫酸和硝酸；

(9)由重金属过滤装置排出的净化后气体经引风机排出系统外。

实施例2：一种净化污染空气的系统(见图1、2-2、3-2、5、6-4)，其特征在于它是由引风机a、循环泵、预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓、维修盖、重金属过滤装置、引风机b、化学试剂补充罐a、酸净化处理装置、化学试剂补充罐b、计量泵、化学试剂补充罐c所构成；污染气源经所述的引风机1进入预处理仓3，预处理仓的输出端连接脱硝仓的输入端，脱硝仓的输出端连接脱硫仓的输入端，脱硫脱尘仓的输出端连接重金属过滤装置的输入端，重金属过滤装置的输出端连接引风机，引风机排出净化后的气体；所述脱硫脱尘仓上连接有化学试剂补充罐，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓的出液口分别连接酸净化处理装置，预处理仓和脱硝仓通过管道分别连接化学试剂补充罐a，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓通过计量泵连接化学试剂补充罐b，预处理仓上装配有循环泵；所述酸净化处理装置是由有加热能力的收集槽、蒸馏装置和硝酸冷却槽构成，收集槽的输出端连接蒸馏装置的输入端，蒸馏装置的输出端连接硝酸冷却槽的输入端，硝酸冷却槽的输出端流出处理后的硝酸，收集槽的输出端流出处理后的硫酸。

上述所述预处理仓包括预处理仓体、预处理仓喷淋装置、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口，所述预处理仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋装置设置在预处理仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋装置的输入端；所述预处理仓喷淋装置为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置(见图2-2)。

上述所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。所述气液混合通道包括5个大型混合通道(见3-2)。

上述所述脱硫脱尘仓包括光能仓，所述光能仓包括光能仓体、光能仓进气口、光能仓出气口、光能仓进液口、气液混合通道、光能仓抽水泵、光能仓出液口、光能仓喷淋装置和光照设备，所述光能仓进气口和光能仓出气口设置在光能仓体的上部，所述光能仓进液口设置在光能仓体的中部，所述光能仓出液口设置在光能仓体的底部，所述气液混合通道、光能仓喷淋装置和光照设备位于光能仓体内，气液混合通道的输入端连接光能仓进气口，气液混合通道的输出端位于光能仓体下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵通过管道连接光能仓体底部的输出端和光能仓喷淋装置的输入端。

上述所述净化仓包括净化仓体、净化板、液体流量控制栓和净化仓出液口，所述净化仓体上放置光能仓体，所述光能仓出液口伸入净化仓体中，所述液体流量控制栓安装在光能仓出液口上，所述光能仓出液口位于净化板上方，所述净化板固定在净化仓体内，所述净化仓出液口设置在净化仓体底部。(见图5)

上述所述重金属过滤装置包括嵌有纳米材料的纤维基体。所述嵌有纳米材料的纤维基体设置在倾斜扇叶之间，所述倾斜扇叶的倾斜角度为30-45度。(见6-4)

一种上述净化污染空气的系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)准备工作：各工作仓做好工作前准备并启动各相应设备，包括：

预处理仓中加入水和含有氧化剂且使用硝酸调节pH值至小于等于3的溶液；

脱硝仓中加入含有氧化剂且pH值小于等于3的溶液；

在脱硫脱尘仓中的光能仓中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％；过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；根据金属系统的光吸收峰，在光能仓中设置光照系统；

(2)预处理仓的工作：污染空气通过引风机进入预处理仓，与仓内液体充分接触，预处理过程除去气体中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO₂，碳颗粒氧化为一氧化碳，二氧化硫氧化为三氧化硫；将含有固体颗粒和硝酸的溶液由预处理容器流入酸净化处理装置，净化后的气体排出预处理仓；

(3)脱硝仓的工作：预处理仓净化后的气体进入脱硝仓中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸，含有硝酸的溶液由脱硝仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硝仓；

(4)脱硫脱尘仓的工作：脱硝仓排出的气体进入脱硫脱尘仓，与仓内的芬顿试剂充分接触反应，使气体中的碳氢化合物分解为二氧化碳和水，一氧化碳氧化为二氧化碳，三氧化硫溶于溶液生成硫酸；含有硫酸的溶液由脱硫脱尘仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硫仓；

(5)重金属过滤装置的工作：(5.1)将纳米材料嵌入纤维基体上；(5.2)使含有重金属的烟气通过嵌有纳米材料的纤维基体；(5.3)纳米材料与烟气中的重金属反应，捕获烟气中的重金属；

(6)酸净化处理装置的工作：从预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓流出的含有硫酸和硝酸的混合液体流入酸净化处理装置中的收集槽内，收集槽带有的加热装置加热混合液体使硝酸气化，加热温度大于等于122℃，然后经过蒸馏提炼的方法净化，净化后的硝酸冷却后收集在硝酸冷却槽中等待回收，硫酸将留在收集槽中等待回收；

(7)定时监测各仓的反应溶液的浓度，根据监测的情况，由化学试剂补充罐向各相应仓中充入相应的试剂，使溶液成分保持稳定；

(8)回收由净化污染空气的系统排出的硫酸和硝酸；

(9)由重金属过滤装置排出的净化后气体经引风机排出系统外。

Claims (10)

1.一种净化污染空气的系统，其特征在于它是由引风机a、循环泵、预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓、维修盖、重金属过滤装置、引风机b、化学试剂补充罐a、酸净化处理装置、化学试剂补充罐b、计量泵、化学试剂补充罐c所构成；污染气源经所述的引风机a进入预处理仓，预处理仓的输出端连接脱硝仓的输入端，脱硝仓的输出端连接脱硫仓的输入端，脱硫脱尘仓的输出端连接重金属过滤装置的输入端，重金属过滤装置的输出端连接引风机b，引风机b排出净化后的气体；所述脱硫脱尘仓上连接有化学试剂补充罐，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓的出液口分别连接酸净化处理装置，预处理仓和脱硝仓通过管道分别连接化学试剂补充罐a，预处理仓、脱硝仓和脱硫脱尘仓通过计量泵连接化学试剂补充罐b，预处理仓上装配有循环泵；所述酸净化处理装置是由有加热能力的收集槽、蒸馏装置和硝酸冷却槽构成，收集槽的输出端连接蒸馏装置的输入端，蒸馏装置的输出端连接硝酸冷却槽的输入端，硝酸冷却槽的输出端流出处理后的硝酸，收集槽的输出端流出处理后的硫酸。

2.根据权利要求1所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述预处理仓包括预处理仓体、预处理仓喷淋装置、预处理仓进气口、预处理仓抽水泵、储液器、预处理仓出液口、预处理仓进液口和预处理仓出气口，所述预处理仓体的底部是储液器，预处理仓出液口设置在储液器处，所述预处理仓进气口、预处理仓进液口和预处理仓出气口设置在储液器上方的预处理仓体上，预处理仓出气口在预处理仓进气口的上方，所述预处理仓喷淋装置设置在预处理仓体内，所述预处理仓抽水泵通过管道连接储液器的输出端和预处理仓喷淋装置的输入端。

3.根据权利要求2所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述预处理仓喷淋装置为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置，或者为设置在预处理仓体内顶部的加压喷淋装置和设置在预处理仓体内壁上的喷雾式喷淋装置。

4.根据权利要求1所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述脱硝仓包括脱硝仓仓体、脱硝仓出气口、脱硝仓喷淋系统、脱硝仓进气口、脱硝仓进液口、气液混合通道、脱硝仓出液口和脱硝仓抽水泵；所述脱硝仓进气口和脱硝仓出气口设置在脱硝仓仓体的上部；所述脱硝仓进液口设置在脱硝仓仓体的中部；所述脱硝仓出液口设置在脱硝仓仓体的底部；所述气液混合通道、脱硝仓喷淋系统位于脱硝仓仓体内；气液混合通道的输入端连接脱硝仓进气口，输出端置于脱硝仓仓体内的液体内；所述脱硝仓抽水泵通过管道连接脱硝仓仓体底部的输出端和脱硝仓喷淋系统的输入端。

5.根据权利要求4所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述气液混合通道包括3个中型气液混合通道和3小型气液混合通道，或者包括5个大型混合通道。

6.根据权利要求1所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述脱硫脱尘仓包括光能仓，所述光能仓包括光能仓体、光能仓进气口、光能仓出气口、光能仓进液口、气液混合通道、光能仓抽水泵、光能仓出液口、光能仓喷淋装置和光照设备，所述光能仓进气口和光能仓出气口设置在光能仓体的上部，所述光能仓进液口设置在光能仓体的中部，所述光能仓出液口设置在光能仓体的底部，所述气液混合通道、光能仓喷淋装置和光照设备位于光能仓体内，气液混合通道的输入端连接光能仓进气口，气液混合通道的输出端位于光能仓体下部接近仓底的位置，所述光能仓抽水泵通过管道连接光能仓体底部的输出端和光能仓喷淋装置的输入端。

7.根据权利要求6所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述脱硫脱尘仓还包括净化仓，所述净化仓包括净化仓体、净化板、液体流量控制栓和净化仓出液口，所述净化仓体上放置光能仓体，所述光能仓出液口伸入净化仓体中，所述液体流量控制栓安装在光能仓出液口上，所述光能仓出液口位于净化板上方，所述净化板固定在净化仓体内，所述净化仓出液口设置在净化仓体底部。

8.根据权利要求1所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述重金属过滤装置包括嵌有纳米材料的纤维基体。

9.根据权利要求8所述一种净化污染空气的系统，其特征在于所述嵌有纳米材料的纤维基体附着在离心风扇的扇叶上，或者设置在倾斜扇叶之间；所述倾斜扇叶的倾斜角度为30-45度。

10.一种权利要求1所述净化污染空气的系统的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)准备工作：各工作仓做好工作前准备并启动各相应设备，包括：

预处理仓中加入水和含有氧化剂且使用硝酸调节pH值至小于等于3的溶液；

脱硝仓中加入含有氧化剂且pH值小于等于3的溶液；

在脱硫脱尘仓中的光能仓中加入含有芬顿试剂且使用α-羟基酸调节pH值至小于等于3的溶液,所述芬顿试剂包含能发生光助芬顿反应的金属系统和过氧化氢；所述溶液配置过氧化氢与水的质量百分比为3％～5％；过氧化氢与金属系统摩尔比大于等于10：1；根据金属系统的光吸收峰，在光能仓中设置光照系统；

(2)预处理仓的工作：污染空气通过引风机a进入预处理仓，与仓内液体充分接触，预处理过程除去气体中的直径大于10微米的固体颗粒，并将NO氧化为NO₂，碳颗粒氧化为一氧化碳，二氧化硫氧化为三氧化硫；将含有固体颗粒和硝酸的溶液由预处理容器流入酸净化处理装置，净化后的气体排出预处理仓；

(3)脱硝仓的工作：预处理仓净化后的气体进入脱硝仓中，氮氧化物与氧化剂反应生成硝酸，含有硝酸的溶液由脱硝仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硝仓；

(4)脱硫脱尘仓的工作：脱硝仓排出的气体进入脱硫脱尘仓，与仓内的芬顿试剂充分接触反应，使气体中的碳氢化合物分解为二氧化碳和水，一氧化碳氧化为二氧化碳，三氧化硫溶于溶液生成硫酸；含有硫酸的溶液由脱硫脱尘仓流入酸净化处理装置，净化后的气体排出脱硫仓；

(5)重金属过滤装置的工作：(5.1)将纳米材料嵌入纤维基体上；(5.2)使含有重金属的烟气通过嵌有纳米材料的纤维基体；(5.3)纳米材料与烟气中的重金属反应，捕获烟气中的重金属；

(6)酸净化处理装置的工作：从预处理仓、脱硝仓、脱硫脱尘仓流出的含有硫酸和硝酸的混合液体流入酸净化处理装置中的收集槽内，收集槽带有的加热装置加热混合液体使硝酸气化，加热温度大于等于122℃，然后经过蒸馏提炼的方法净化，净化后的硝酸冷却后收集在硝酸冷却槽中等待回收，硫酸将留在收集槽中等待回收；

(7)定时监测各仓的反应溶液的浓度，根据监测的情况，由化学试剂补充罐向各相应仓中充入相应的试剂，使溶液成分保持稳定；

(8)回收由净化污染空气的系统排出的硫酸和硝酸；

(9)由重金属过滤装置排出的净化后气体经引风机b排出系统外。