环境工程概论第4章大气污染控制技术(3)SQ

吸 收 设 备
吸收法优缺点 ——优点：设备简单、捕集效率高、应用范围广、一次 性投资低等特点，已被广泛用于有害气体的治理，例如 含SO2、H2S、HF和NOX等污染物的废气，均可用吸收法 净化。 ——缺点：吸收是将气体中的有害物质转移到了液相中， 因此必须对吸收液进行处理，否则容易引起二次污染。 此外，低温操作下吸收效果好，在处理高温烟气时，必 须对排气进行降温处理，可以采取直接冷却、间接冷却、 预置洗涤器等降温手段。
基本上不受可燃 组分的浓度与 无火焰燃烧，燃烧温度最 热值限制，但 催化燃烧 催化燃烧 300～450 低，有时需电加热点 废气中不许有 炉 火或维持反应温度 尘粒、雾滴及 催化剂毒物
5 冷凝法
定义： ——是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸 气压这一性质，采用降低废气温度或提高废气 压力的方法，使处于蒸气状态的污染物冷凝并 从废气中分离出来的过程。 适用范围 ——处理污染物浓度在10000㎝3/m3以上的高浓 度有机废气。冷凝法不宜处理低浓度的废气， 常作为吸附、燃烧等净化高浓度废气的前处理， 以便减轻这些方法的负荷。
氧化吸收法
用氧化剂先将NO氧化成NO2，然后再用吸收液加 以吸收。例如日本的NE法是采用碱性高锰酸钾溶 液作为吸收剂。 其反应是： KMnO4 + NO → KNO3 + MnO2↓ 3 NO2 + KMnO4 + 2KOH → 3KNO3 + H2O + MnO2↓ • 此法NOX去除率达93%～98%。这类方法效率高， 但运转费用也比较高。 • 总之，尽管有许多物质可以作为吸收NOX的吸收 剂，使含NOX废气的治理可以采用多种不同的吸 收方法，但从工艺、投资及操作费用等方面综合 考虑，目前较多的还是碱性溶液吸收和氧化吸收 这两种方法。
用纯碱溶液作为吸收剂（双碱法） 2 Na2CO3 + SO2 + H2O→ 2NaHCO3 + Na2SO3 2 Na HSO3 + SO2 → Na2SO3 + 2CO2+ H2O Na2SO3 + SO2 + H2O→ 2 Na HSO3 • 再生过程的反应为 2 NaHSO3 + CaCO3→ 2 NaHCO3 + CaSO3· 1/2H2O↓+ CO2↑+1/2H2O 2 NaHSO3 + Ca（OH）2→ Na2SO3 + CaSO3 · 1/2H2O↓+ 3/2H2O 2CaSO3 · 1/2H2O + O2 + 3H2O→ 2 CaSO3· 2O 2H
碱液吸收法
• 采用苛性钠溶液、纯碱溶液或石灰浆液作为吸收 剂，吸收SO2后制得亚硫酸钠或亚硫酸钙。 以苛性钠溶液作吸收剂（吴羽法） 反应过程为 2NaOH + SO2→ Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O→ 2 NaHSO3
2 NaHSO3 + 2NaOH→ Na2SO3 + 2 H2O
• WL法的优点 吸收液可循环使用，吸收剂损失少； 吸收液对SO2的吸收能力高，液体循环量少，泵的 容量少； 副产品SO2的纯度高； 操作负荷范围大，可以连续运转； 基建投资和操作费用较低，可实现自动化操作。 • WL法的缺点 必须将吸收液中可能含有的Na2SO4去除掉，否 则会影响吸收速率； 另外吸收过程中会有结晶析出而造成设备堵塞。
若烟气中O2过量时 Mg（HSO3）2 ＋O2 ＋6H2O ——2MgSO4· 2O ＋ SO2 7H MgSO3 ＋O2＋ 7H2O —— MgSO4· 2O 7H 干燥过程反应 MgSO3· 2O —— MgSO3＋6H2O 6H MgSO4· 2O —— MgSO4＋7H2O 7H 分解过程反应 MgSO3 —— MgO ＋ SO2↑ MgSO4 ＋ C —— MgO ＋ SO2↑＋ CO2↑ 我国的氧化镁（菱苦土）资源丰富，该法在我国 有发展前途。
尿素吸收法
此法是用尿素溶液作吸收剂，pH＝5～9，SO2的去
除率与其在烟气中的浓度无关，吸收液可回收硫酸铵。
其反应如下： SO2 ＋ O2 ＋ CO（NH2）2 ＋ H2O — （NH4）2SO4 + CO2 此法可同时去除NOx，去除率大于95%。 NO ＋ NO2 ＋CO（NH2）2 —— H2O＋ CO2 ＋N2 尿素吸收SO2 工艺由俄罗斯门捷列夫化学工艺学 院开发，SO2 去除率可达100%。
NOx废气的吸收法治理
1
水吸收法 稀硝酸吸收法 碱性溶液吸收法 还原吸收法 氧化吸收法
2
3 4 5
水吸收法
NO2或N2O4与水接触，发生以下反应： 2 NO2 （或N2O4 ） + H2O → HNO3 + H NO2 2H NO2 → H2O + NO + NO2 （或1/2 N2O4 ） 2NO + O2 → 2 NO2 （或N2O4 ） • 水对氮氧化物的吸收率很低，主要是由一氧化氮被 氧化成二氧化氮的速度决定。当一氧化氮浓度高时， 吸收速率有所提高。一般水吸收法的效率为30%～ 50%。 • 此法制得浓度为5%～10%的稀硝酸，可用于中和碱 性污水，作为废水处理的中和剂，也可用于生产化 肥等。另外，此法是在588～686KPa的高压下操作， 操作费及设备费均较高。
（一）、常用的气态污染物的治理方法 常用方法 吸收法 吸附法 催化法 燃烧法 冷凝法
1.吸收法
定义：采用适当的液体作为吸收剂，使含有有害物质 的废气与吸收剂接触，废气中的有害物质被吸收于吸收剂 中，使气体得到净化的方法。
吸收剂：在吸收过程中，用来吸收气体中的有害物质 的液体 吸收剂的选择 ——吸收容量大，即在单位体积的吸收剂中吸收有害气 体的数量要大； ——饱和蒸气压低，以减少因挥发而引起的吸收剂的损 耗； ——选择性高，即对有害气体吸收能力强； ——沸点要适宜，热稳定性高，粘度及腐蚀性要小，价 廉易得。
类别 含硫化合物 含氮化合物 含碳化合物 碳的氧化物
一次污染物 SO2 、H2S NO 、NH3 C1-C12化合物 CO 、CO2
二次污染物 SO3 、MSO4 NO2 、MNO3 醛类、酮类 无
人为源 含硫的燃料 高温N2和O2 燃料燃烧 燃烧
卤素化合物
HF 、HCl
无
冶金工业
了解气态污染物的治理
海水吸收法
该法是近年来发展起来的一项新技术，它利用海 水中和烟气中的SO2，经反应生成可溶性的硫酸盐排 回大海。海水pH为8.0～8.3,所含碳酸盐对酸性物质有 缓冲作用，海水吸收SO2生成的产物是海洋中的天然 成分，不会对环境造成严重污染。 海水脱硫的主要反应是 SO2 ＋ H2O ＋ O2 —— SO42-＋ H＋ HCO3－ ＋ H+ —— H2O + CO2 海水脱硫工艺依靠现场的自然碱度，产生的硫酸 盐完全溶解后返回大海，无固体生成物；所需设备少， 运行简单。但此法只能在海洋地区使用，有一定的局 限性。
稀硝酸吸收法
• 此法是用30%左右的稀硝酸作为吸收剂，先在20℃ 和1.5×105Pa压力下，NOX被稀硝酸进行物理吸收， 生成很少硝酸；然后将吸收液在30℃下用空气进行 吹脱，吹出NOX后，硝酸被漂白；漂白酸经冷却后 再用于吸收NOX 。 • 由于氮氧化物在漂白稀硝酸中的溶解度要比在水中 的溶解度高，一般采用此法NOX的去除率可达 80%～90%。
第四章大气污染过程及其控制工 程第三节 大气污染控制工程技 术一、气态污Βιβλιοθήκη 物的治理技术 二、颗粒污染物治理技术
一、气态污染物的治理技术
（一）、常用的气态污染物的治理方法
大气污染物按其存在状态可分为两大类：气溶胶状态污染物(也称 颗粒物)和气体状态污染物(简称气态污染物)。下表是一些常见气 态污染物情况。
还原吸收法
此法是利用氯的氧化能力与氨的中和还原能力治理 氮氧化物，称氯－氨法。 其反应是 2NO ＋ Cl2 —— 2NOCl NOCl + 2NH3 —— NH4 Cl + N2↑ ＋ H2O 2NO2 ＋ NH3—— NH4NO3 + N2↑＋ H2O 此种方法NOx的去除率比较高，可达80%～90%， 产生的N2对环境也不存在污染问题。但是，由于同 时还有氯化铵及硝酸铵产生，呈白色烟雾，需要进 行电除尘分离，使本方法的推广使用受到限制。
金属氧化物吸收法
• 此法是用MgO、ZnO、MnO2、CuO等金属氧化 物的碱性水化物浆液作为吸水剂。吸收SO2后的 溶液中含有亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和氧化产物硫 酸盐，它们在较高温度下分解并再生出浓度较高 的SO2气体。现以MgO为例进行介绍，称作氧化 镁法。 • 吸收过程反应 MgO＋H2O——Mg（OH）2 Mg（OH）2＋ SO2＋5H2O—— MgSO3· 2O 6H MgSO3 ＋ 6H2O ＋ SO2 —— Mg（HSO3）2 ＋ 5H2O Mg（HSO3）2 ＋ Mg（OH）2 ＋10H2O — 2MgSO3· 2O 6H
燃烧法分类及比较
方法 适用方法
燃烧温度 （℃） ＞1100
设备
特 点
含可燃烧组分浓 直接燃烧 度高或热值高 的废气
一般窑炉 有火焰燃烧，燃烧温度高， 或火 可燃烧掉废气中的炭 炬管 粒 有火焰燃烧，需加辅助燃 料，火焰为辅助燃料 的火焰，可烧掉废气 中炭粒
含可燃烧组分浓 热力燃烧 热力燃烧 度低或热值低 720～820 炉 的废气
吸收质——被吸收的组分 吸收液——吸收了吸收质后的液体 吸收操作 ——物理吸收和化学吸收。 ——在处理以气量大、有害组分浓度低为特点的各种废 气时，化学吸收的效果要比单纯的物理吸收好得多，因 此在用吸收法治理气体污染时，多采用化学吸收法进行。 ——一般采用逆流操作，被吸收的气体由下向上流动， 吸收剂由上而下流动，在气、液逆流接触中完成传质过 程。 吸收工艺流程有非循环和循环过程两种，前者吸收 剂不予再生，后者吸收剂封闭循环使用。