探讨氮氧化物废气的净化与利用

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1、探讨氮氧化物废气的净化与利用[]本文阐述了氮氧化物的及在空气中的化学反应，论述了含氮氧化物烟气的净化方法及利用　　[关键词]氮氧化物净化利用　　　　一、氮氧化物的　　大气中NOⅹ的主要有两方面。一方面是由自然界中的固氮菌、雷电等自然过程所产生，每年全球约产生5×108t；另一方面是由人类活动所产生，每年全球产生量多于5×107t。人类活动产生的NOⅹ多集中于城市等人口稠密地区，因而危害较大。在人类活动产生的NOⅹ中，由各种炉窑、机动车和柴油机等燃料高温燃烧产生的约占90%以上，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面的硝酸处理等过程。从燃烧系统中排出的氮氧化物95%以上

2、是一氧化氮，其余主要为二氧化氮。由于在环境中一氧化氮最终将转化为二氧化氮，因此，估算氮氧化物的排放量都按二氧化氮计。　　二、大气中氮氧化物的危害　　大气中的NOⅹ对人和动植物都有一定的危害。NO与血液中血红蛋白亲和力较强，从而使血液输氧能力下降，人体急性中毒后会出现缺氧发绀症状。NO还会导致中枢神经受损，引起痉挛和麻痹。高浓度NO中毒时，迅速导致肺部充血水肿，甚至窒息死亡。　　实验表明，NO2会迅速破坏肺细胞，可能是哮喘病、肺气肿和肺癌的一种病因。环境空气中NO2浓度接近0.01×10-6时，儿童（2～3周岁）支气管炎的发病率有所增加；NO2浓度为（1～3）×106时，可闻

3、到臭味；浓度为13×106时，眼、鼻有急性刺激感；在浓度为17×10-6的环境下，呼吸10分钟，会使肺活量减少，肺部气流阻力增加。　　NOⅹ与碳氢化合物混合时，在阳光照射下发生光化学反应生成光化学烟雾，它的危害更严重。　　三、氮氧化物的控制方法　　控制氮氧化物的污染，通常采用改进工艺和设备、改善燃烧状况、烟气净化处理及高烟囱排放等方法。　　国内外对燃烧方式的改进做了大量研究工作，开发了许多抵氮氧化物燃烧技术和设备，并已在一些锅炉和其他炉窑上应用。但由于低氮氧化物燃烧技术和设备有时会降低燃烧效率，造成不完全燃烧，而且氮氧化物的降低率较低，所以低氮氧化物燃烧控制技术和设备目前仍

4、未达到全面实用的阶段。　　目前采用的净化处理氮氧货物废气的方法很多，主要可分为催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。　　（一）催化还原法　　催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将氮氧化物还原为氮气。该法脱除效率高，设备紧凑、操作平稳、能回收热能、但投资和运行费用较高，且要消耗有用的氨或燃料气，氮氧化物被还原成无用的氮气而放空。国外由于对氮氧化物排放的要求较严，采用该法的较多。我国一些化工厂也有采用该法处理硝酸尾气的。用催化还原法净化氮氧化物，可依还原剂是否和气体中的氧气发生反应分为非选择性催化还原法和选择性催化还原法。　　1-1.非选择性催化还原法　　反应原理：含氮氧化物

5、的气体在一定温度和催化剂的作用下与还原剂发生反应，将其中的二氧化氮和一氧化氮等还原为氮气，同时还原剂与气体中的氧气反应生成水和二氧化碳。作为还原剂的气体，可用氢、甲烷、一氧化碳和低碳氢化合物。通常的还原剂为含以上组分的混合体，如合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和气化石脑油等。一般将这些气体称为燃料气。　　反应的第一步是将棕色的NO2还原为无色的NO，通常称脱色反应。同时，伴随着O2被烧掉，产生大量的热。第二步是将NO还原为N2，通常称为脱除反应。　　1-2.选择性催化还原法　　反应原理：用氨作还原剂对含氮氧化物的气体进行催化还原处理，使氨能有选择地和气体中的氮氧化物

6、进行反应，而不和氧发生反应，称为选择性催化还原法。　　选择合适的催化剂，并把反应温度控制在400℃以下，可使以上主要反应占绝对优势。　　（二）液体吸收法　　液体吸收法吸收废气中的氮氧化物，工艺简单，投资少，可根据具体情况选择吸收液，能以硝酸盐等形式回收氮氧化物，从而达到综合利用的目的。但吸收效率不高，对含一氧化氮较多的废气净化效果差，且不易处理气量很大的废气。液体吸收法系用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物。可采用的吸收剂种类很多，便于因地制宜、综合利用，目前广泛为中小企业采用。　　2-1.液体吸收法的分类和一般原理　　1.水吸收法：用水吸收氮氧化物时，水和二氧化

7、氮反应生成硝酸和亚硝酸；亚硝酸在通常情况下不稳定，很快发生分解生成硝酸、一氧化氮和水。　　2.酸吸收法：用浓硫酸与稀硝酸吸收氮氧化物是基于不同的原理。浓硫酸吸收法的原理是浓硫酸和氮氧化物可生成亚硝基硫酸。　　3.碱液吸收法：碱性溶液和二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，和三氧化二氮生成亚硝酸盐。　　4.吸收还原法：用亚硫酸盐、亚硝酸盐、硫化物或尿素的水溶液作吸收剂，将氮氧化物吸收并将其在液相中还原为氮气的方法称为吸收还原法，这种方法可以达到很高的净化效率。　　5.氧化—吸收法：氧化—吸收法是先将氮氧化物的一氧化氮部分