氮氧化物废气的处理

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文章出处：责任编辑：作者：人气：691发表时间：2015-11-23 08:34:00 摘要：氮氧化物是主要的大气污染物之一，本文介绍了含氮氧化物废气的产生原因及处理方法。

前言氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素组成的化合物 ,包括有 N2O、NO、N2O3 、NO2、N2O4、N2O5，通常用分子式NOx 来统一表示。大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在。NOx的危害早已被人们所认识到 ,主要体现在：

(1)氮氧化物对人体的危害很大,可直接导致人体的呼吸道损伤,而且是一种致癌物。

(2)氮氧化物会使植物受损伤甚至死亡。

(3)在阳光的催化作用下,氮氧化物易与碳氢化物发生复杂的光化反应产生光化学烟雾,导致严重的大气污染。

(4)氮氧化物会导致臭氧层的破坏。

(5)氮氧化物也易与水气结合成为含有硝酸成分的酸雨川。以上光化学烟雾、酸雨及臭氧问题,近年来有逐渐恶化的趋势,已经成为政府及社会公众非常关心的问题。氮氧化物的产生主要来自于两个方面:自然界本身和人类活动。据统计,由自然界本身变化规律产生的NOx每年约500×106t,人类活动产生的NOx每年约50×106t。从数据来看,虽然人类活动产生的NOx较自然界本身产生的NOx少得多,但由于人类活动产生的NOx往往比较集中,浓度较高,且大多在人类活动环境区域内,因而其危害性更大。

人类活动产生的氮氧化物主要来源于两个方面:

(1)含氮化合物的燃烧;

(2)亚硝酸、硝酸及其盐类的工业生产及使用。据美国环保局估计,99%的NOx产生于含氮化合物的燃烧,如火力电厂煤燃烧产生的烟气、汽车尾气等。在亚硝酸、硝酸及其盐类的工业生产及使用过程中,由于它们的还原分解,会放出大量的NOx,其局部浓度很高,处理困难,危害大。

在含NOx废气中,对自然环境和人类生存危害最大的主要是NO和NO2。NO为无色、无味、无臭气体,微溶于水,可溶于乙醇和硝酸,在空气中可缓慢氧化为NO2,与氧化剂反应生成NO2,与还原剂反应生成N2。NO2溶于水和硝酸,和水反应生成HNO3和HNO2,和碱及强碱弱酸盐反应生成硝酸盐和亚硝酸盐,和还原剂反应还原为N2。

氮氧化物的来源：天然(5×108t/a)：自然界细菌分解土壤和海洋中有机物而生成.人类活动(5×107t/a)：

1. 工业污染主要是由于在工业生产过程中(特别是在石油化工企业)燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分：一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂; 二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物;

2. 生活污染主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需要，燃烧矿物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污染的有害气体产生的主要来源之一

3. 交通污染主要来自两个方面：•一是汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化合物等; •二是在原料运输过程中.由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造成的污染

氮氧化物的危害 1.腐蚀作用氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化。 2.对人体的毒害作用它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸,破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡 3.对植物的危害一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发育，降低产量。如长期处于2—3ppm的高浓度下，就会使植物产生急性受害 4.对环境的污染

活性炭对低浓度NOx有很高的吸附能力，其吸附能力超过分子筛和硅胶。但缺点在于对NOx的吸附容量小且解析再生麻烦，活性炭在300℃以上有自燃的可能，处理不又当会造成二次污染，故实际应用有困难。 l 硅胶吸附法：以硅胶作为吸附剂先将NO氧化为再加以吸附，经过加热可解吸附。当的浓度高于0.1%，NO的浓度高于l%一1.5%，效果良好，但是如果气体含固体杂质时，就不宜用此方法，因为固体杂质会堵塞吸附剂空隙而使吸附剂失去作用。 l 分子筛吸附法：常用作吸附剂的分子筛有氢型丝光沸石、氢型皂沸石等。以氢型丝光沸石为例，该物质对NOx有较高的吸附能力，在有氧条件下，能够将NO氧化为加以吸附。利用分子筛吸附技术来净化氮氧化合物是吸附法中最有前途的一种方法，国外已有工业装置用予处理硝酸尾气催化还原法催化还原法处理的原理是在催化剂存在的条件下，利用还原性物质将为无还原害气体。 l 非选择性催化还原法：非选择性催化还原法，最早是利用铂族金属作为主要成分的载体催化剂。通过加热反应脱除。此法早在1956年就被用于硝酸工厂尾气脱色，也就是用少量还原剂，使尾气中红棕色的还原成无色的而放空。它并没有真正脱除NOx，只是看不到黄色而已。 l 氨选择催化还原法：这种方法具有更多的实际优点，技术成熟，工业化应用多。该方法所用催化剂可以是铂族，也可以是非铂族的载体催化剂。反应温度比非选择催化还原低，还原剂氮只与NO反应，不与尾气中的氧气反应，这样可节省大量的氨 l 金属碳基催化剂催化还原法：该方法是目前国内较先进的一种以活性炭为载体，碱金属为催化剂，在不太高的燃烧温度下彻底治理的方法。此方法在航天发射场已得到应用，处理效果好。液体吸收法 l NaOH溶液吸收法：反应方程式：

该法主要用于处理硝酸生产尾气、硝化反应尾气以及使用硝酸处理金属产生的废气。这类废气中浓度一般在1000—5000PPm之间，有时更高，但排放量并不大 l 尿素一硝酸溶液吸收法：我国某航大发射中心对于加注系统及库房产生的氮氧化物废气，就是采用这种方法处理的。该处理系统经多年使用证明，其处理氮氧化物的效率高，性能稳定。水一硫酸亚铁两段吸收法：氮氧化物废气常采用水吸收处理。由于水吸收NO的效率很低，而FeS04对NO 具有很高的吸收率，生成不稳定的络合物其反应方程式：