太白金星
第1楼2010/01/17
(2)选择性非催化还原法
选择性非催化还原法是在没有催化剂的作用情况下,注入还原剂和氮氧化物发生还原反应。该法特点是不需催化剂,投资较小,但还原剂消耗量较大。
主要反应如下:
氨作为还原剂时:
6NO+4NH3→5N2+6H2O
3.2.3 等离子体法
电子束法(EBA)是靠电子束加速器产生高能电子(400-800keV),需要大功率、长期连续稳定工作的电子枪,电子束加速器造价昂贵,电子枪寿命短,X射线需要防辐射屏蔽;系统运行、维护技术要求高。针对电子束法存在的缺点,20世纪08年代初期,日本的Masdual[3]提出了脉冲电晕放电等离子体技术,与电子束照射法相比,该法避免了电子加速器的使用,也无须辐射屏蔽,增强了技术的安全性和实用性。脉冲电晕法是利用脉冲电晕放电获得活化电子,用脉冲高压电源来代替加速器产生等离子体的脉冲电晕等离子法(Pulse Corona Induced Plasma Chomical Process,即PPCP法),用几万伏高压脉冲电晕放电可使电子被加速到5-20 eV [4],可以打断周围气体分子的化学键而生成氧化性极强的OH、O、H2O、O3等自由原子、自由基等活性物质,在有氨注入下与SOX和NOX反应生成农用化肥。
PPCP法避免了EBA法的一些缺点,投资较低,但实际运行成本仍较高。电子束或电晕放电法的原理是在烟气中加入少量氨气、水蒸气或甲烷气,再利用电子加速器或电晕放电产生的高能电子流,直接照射待处理的气体,通过高能电子与气体中的氧分子及水分子碰撞,使之离解、电离,形成非平衡等离子体,其中所产生的大量活性粒子(如OH、O和HO2等)与污染物进行反应,使之氧化去除。许多国家已经建立了一批电子束试验设施和示范车间。日本、德国、美国和波兰的示范车间运行结果表明,这种电子束系统去除SO2的总效率通常超过95%,去除NOX的效率达到80%~85%[5]。
3.2.4 溶液吸收法
溶液吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不同,或者与吸收剂发生选择性化学反应,从而将有害组分从气流中分离出来的过程。吸收的过程的实质是物质有气相转移到液相的传质过程。该法具有设备简单、一次性投资低、操作弹性大以及适应性强等特点,因此,这个方法广受欢迎。但其吸收效率一般,特别是处理NO含量较高的NOX效果不理想。
碱液吸收法是目前最常用的,其原理是利用碱性溶液来中和所生成的硝酸和亚硝酸,使之变为硝酸盐和亚硝酸。
NaOH吸收法:
使用NaOH溶液来吸收NO2和NO,主要反应式为:
2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O
NO2+NO+2NaOH→2NaNO2+H2O
只要废气中含有的NOX中的NO2/NO的摩尔比大于或等于1时,NO2及NO均可被有效吸收。
3.2.5 氧化吸收法
氧化剂氧化吸收法。NO除生成络合物外,无论在水中或碱液中都几乎不被吸收,在低浓度下,NO的氧化速度是非常缓慢的,因此NO的氧化速度是吸收法脱除氮氧化物总速度的决定因素。为了加速NO的氧化可以采用催化氧化和氧化剂直接氧化,氧化剂有气相氧化剂和液相氧化剂两种,气相氧化剂有O2、O3、Cl2、ClO2等,液相氧化剂有HNO3、H2O2、KMnO4、NaClO、NaClO2等,此外还有利用紫外线氧化的。加入氧化剂后可以提高吸收效率,但药剂较贵,运行使用费用高。
电化学氧化吸收法。该方法处理过程是把被处理气体导入吸收塔,气流中的NO2直接被吸收液吸收,NO被吸收液电催化氧化反应器产生的氯气氧化为NO2,然后被吸收液吸收,吸收产物中的亚硝酸根离子在液相被进一步转化为硝酸根离子,从而达到气体净化目的,气相和液相的氧化剂通过电催化氧化反应器再生,吸收液循环使用。本方法采用气液吸收和气液相同时氧化结合的方式,去除气流中的NOX,大达提高了吸收效率,同时吸收产物中的亚硝酸根得到进一步氧化,转化为较为稳定的硝酸根离子,防止了可逆反应的产生,氧化剂通过电解过程再生,循环使用,大达节省了投加药剂的费用,达到吸收效率高、且药剂成本低、运行费用低廉等优点,并且装置操作费用低、处理效率高,处理量大,适合推广使用。
吸收和氧化反应:
2NO+Cl2+2H2O→2HNO2+2HCl
Cl2+2H2O→2HClO+HCl
2NO2+H2O+HClO→2HNO3+HCl
电化学反应:
阳极:2Cl--2e→Cl2
阴极:2H++2e→H2
4 结语
采取各种措施从源头上控制NOx污染物的产生是努力的方向。优化选择NOx污染物尾气末端治理技术,减少对大气环境的影响。溶液吸收法、还原法、吸附法是常用的工业治理NOx的方法,但溶液吸收法吸收效率低。还原法投资和运行费用高;吸附法吸附剂用量大容易造成二次污染;一般的氧化剂氧化吸收法加药运行成本大,而电化学氧化吸收、等离子体等方法工业应用较少,但具有发展前途,有待进一步研究。