工業(yè)企業(yè)氮氧化物廢氣的治理方式分析論文
1 氮氧化物廢氣的介紹
氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素組成的化合物, 通常用分子式NOx 進(jìn)行統(tǒng)一表示，它主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5 等幾種。大氣中NOx 主要以NO、NO2 的形式存在。
氮氧化物在自然界存在具有廣泛性，任何燃燒過程都可以使空氣中的O2 與N2 相互作用生成NO，經(jīng)過進(jìn)一步氧化形成NO2，而許多工業(yè)上使用硝酸進(jìn)行表面處理以及進(jìn)行硝化的作業(yè)都會(huì)產(chǎn)生大量的NO2。
2 氮氧化物廢氣的危害
2.1 對(duì)生物的危害
氮氧化物(NOx) 中的N0 對(duì)人類身體內(nèi)的血紅蛋白有很強(qiáng)的親和力，NO 進(jìn)入血液中后，取代將氧在血紅蛋白里的位置，與血紅蛋白牢固地結(jié)合在一起，從而臭氧層形成致癌物，引起支氣管炎和肺氣腫等病變，對(duì)人類的呼吸道系統(tǒng)造成損傷。還會(huì)對(duì)植物或動(dòng)物造成損傷甚至死亡。
2.2 形成化學(xué)煙霧
氮氧化物(NOx) 在陽光的催化作用下，容易與碳?xì)浠衔锇l(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成O3，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧。造成對(duì)大氣的嚴(yán)重污染，甚至導(dǎo)致人們出現(xiàn)眼睛紅腫、咳嗽、喉痛、皮膚潮紅等癥狀，嚴(yán)重者心肺衰竭。
2.3 破壞臭氧層
氮氧化物(NOx) 中的N2O 能轉(zhuǎn)化為NO，破壞臭氧層，其產(chǎn)生過程可以用方程式表示：NO+O3=NO2+O2，O+NO2=NO+O2總的反應(yīng)方程式為O+O3=O2( 其中NO 起催化作用)。上述反應(yīng)不斷循環(huán)，使得其中的活性O(shè) 原子被光照分解，從而造成對(duì)臭氧層的破壞。
2.4 氮氧化物(NOx) 中的NO，遇水生成HNO3、HNO2，并隨雨水到達(dá)地面，形成酸雨或者酸霧;使慢性咽炎、支氣管哮喘發(fā)病率增加，使兒童免疫功能下降，同時(shí)可使老人眼部、呼吸道患病率增加。受酸雨的影響使農(nóng)作物大幅度減產(chǎn)，大豆、蔬菜中的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量下降。
3 氮氧化物廢氣的治理方法
3..1 氣相反應(yīng)法
3.1.1 還原法
還原法分為選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。選擇性催化還原法是在一定溫度和催化作用下，利用NH3、C 等做還原劑，選擇性地將NOX 還原為無害的N2 和H3O。因?yàn)檫@種方法對(duì)大氣的影響不大，所以是目前脫硝效率較高，最成熟且應(yīng)用最廣的脫硝技術(shù)。
而選擇性非催化還原法是指在一定的溫度范圍內(nèi)，在無催化劑的作用下，通過注入NH3、C 等還原劑選擇性地NOX 還原為無害的N2 和H3O。二者的主要區(qū)別在于溫度的控制和有無催化劑的作用。由于選擇性非催化還原法對(duì)溫度的控制較為嚴(yán)格，目前常用尿素代替NH3 作原劑，可使NOX 降低50% ～ 60%。
3.1.2 低溫等離子分解法
低溫等離子分解技術(shù)是利用電子束法和脈沖電暈的方法，放電產(chǎn)生的高能活性粒子撞擊NOX 分子，產(chǎn)生自由基并同時(shí)脫除NOX 和SO2，化學(xué)鍵斷裂分解為O2 和N2 的方法。采用低溫等離子體技術(shù)不僅容易實(shí)現(xiàn)，而且處理范圍廣、效果好，還能節(jié)約能源和設(shè)備，還不會(huì)造成二次污染。因此在氮氧化物(NOX)的治理方面已逐漸引起人們的重視，具有廣闊的發(fā)展前景。
3.1.3 電子束照射法
電子束照射法是在煙氣中加入少量氨氣或甲烷氣的情況下，利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束輻照煙氣，將煙氣中的NOX和SO2 轉(zhuǎn)化成硫酸銨和硝酸銨的一種煙氣脫硫脫硝技術(shù)。電子束照射工藝是工業(yè)煙氣中去除NOX 的有效方法之一。它的優(yōu)點(diǎn)是脫除SO2 和NOX，還能回收副產(chǎn)物(H4NO3)加以利用，而且不產(chǎn)生廢水，具較高的脫除率。
3.2 液體吸收法
液體吸收NOX 的方法有很多，應(yīng)用也比較廣泛，常用的有水、堿溶液、稀硝酸、濃硫酸等。
由于NOX 極難溶于水，所以用水作吸收劑，吸收效率低。此方法僅可用于氣量小、凈化要求不高的場(chǎng)所，不能應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)氮氧化物廢氣的治理。用稀硝酸作吸收劑對(duì)NOX 進(jìn)行物理吸收和化學(xué)吸收，可以回收NOX，有一定的經(jīng)濟(jì)效益，但耗能較高，在工業(yè)企業(yè)中使用率也不高。用NaOH 作吸收液是效果最好的，但由于受價(jià)格、來源、操作難易等因素的影響，所以，工業(yè)上用Na2CO3 代替NaOH 作吸收液。
與其他方法相比，液體吸收法具有操作工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，而且投資少等優(yōu)點(diǎn)，且具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，但它的凈化效果差。
3.3 吸附法
吸附法是利用吸附劑對(duì)NOX 的吸附量隨溫度或壓力的變化而變化的原理, 通過改變反應(yīng)器內(nèi)的溫度或壓力, 來控制NOX 的吸附和解吸反應(yīng), 以達(dá)到將NOX 從氣源中分離出來的目的。常見的吸附劑有分子篩、活性碳、天然沸石、硅膠及泥煤等。
根據(jù)再生方式的不同, 吸附法可分為變溫吸附法和變壓吸附法兩種。其中有些吸附如硅膠、分子篩、活性碳等，兼有催化的性能，能將廢氣中的NO 催化氧化為NO2，然后可用水或堿吸收而得以回收，對(duì)NO 的去除有促進(jìn)作用。但因吸附容量小，吸附劑用量多，設(shè)備龐大，再生頻繁等原因，應(yīng)用不廣泛。
3.4 微生物法
微生物凈化氮氧化物是近年來國際上研究的一種新煙氣脫硝技術(shù)，包含有硝化和反硝化兩種機(jī)理。廢氣的生物化凈化過程是利用脫氮菌的生命活動(dòng)來除廢氣中的NOX。適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下, 以氮氧化物為氮源, 將氮氧化物同化為有機(jī)氮化合物, 成為菌體的一部分( 合成代謝), 也能使脫氮菌本身獲得生長(zhǎng)繁殖。而通過異化反硝化作用，則會(huì)使最終NOX 轉(zhuǎn)化為N2。
4 結(jié)語
中國已經(jīng)進(jìn)入節(jié)能減排的新時(shí)期, 為了減少工業(yè)企業(yè)氮氧化物廢氣對(duì)大氣的污染, 煙氣脫硝新技術(shù)的研究與開發(fā)為進(jìn)一步治理NOX 的污染提供了許多新的途徑，各種經(jīng)濟(jì)有效的高技術(shù)煙氣脫硝方法將會(huì)不斷出現(xiàn)。但目前，還需要針對(duì)我國國情，考慮經(jīng)濟(jì)承受能力以及當(dāng)?shù)氐馁Y源等因素，選擇最佳的治理方法。這些方法的發(fā)展和完善將會(huì)對(duì)工業(yè)企業(yè)氮氧化物廢氣的治理作出極大的貢獻(xiàn)。
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