氮氧化物廢氣的處理

1、氮氧化物廢氣的處理摘要摘要：氮氧化物是主要的大氣污染物之一，本文介紹了含氮氧化物廢氣的主要控制方法，包括電子束照射法，光催化氧化法，生化法，低溫等離子體技術(shù)，液膜法。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：氮氧化物；處理技術(shù)；1、前言前言氮氧化物是指一系列由氮元索和氧元素組成的化合物包括有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，通常用分子式NOx來統(tǒng)一表示。大氣中NOx主要以NO、NO2的形式存在。NOx的危害早已被人們所認識到主要體現(xiàn)在：（1）氮氧

2、化物對人體的危害很大可直接導(dǎo)致人體的呼吸道損傷而且是一種致癌物。（2）氮氧化物會使植物受損傷甚至死亡。（3）在陽光的催化作用下氮氧化物易與碳氫化物發(fā)生復(fù)雜的光化反應(yīng)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧導(dǎo)致嚴重的大氣污染。（4）氮氧化物會導(dǎo)致臭氧層的破壞。（5）氮氧化物也易與水氣結(jié)合成為含有硝酸成分的酸雨川。以上光化學(xué)煙霧、酸雨及臭氧問題近年來有逐漸惡化的趨勢已經(jīng)成為政府及社會公眾非常關(guān)心的問題。氮氧化物的產(chǎn)生主要來自于兩個方面:自然界本身和人類活動。據(jù)統(tǒng)計由

3、自然界本身變化規(guī)律產(chǎn)生的NOx每年約500106t人類活動產(chǎn)生的NOx每年約50106t。從數(shù)據(jù)來看雖然人類活動產(chǎn)生的NOx較自然界本身產(chǎn)生的NOx少得多但由于人類活動產(chǎn)生的NOx往往比較集中濃度較高且大多在人類活動環(huán)境區(qū)域內(nèi)因而其危害性更大。人類活動產(chǎn)生的氮氧化物主要來源于兩個方面:(1)含氮化合物的燃燒(2)亞硝酸、硝酸及其鹽類的工業(yè)生產(chǎn)及使用。據(jù)美國環(huán)保局估計99%的NOx產(chǎn)生于含氮化合物的燃燒如火力電廠煤燃燒產(chǎn)生的煙氣、汽車尾氣

4、等。在亞硝酸、硝酸及其鹽類的工業(yè)生產(chǎn)及使用過程中由于它們的還原分解會放出大量的NOx其局部濃度很高處理困難危害大。在含NOx廢氣中對自然環(huán)境和人類生存危害最大的主要是NO和NO2。NO為無色、無味、無臭氣體微溶于水可溶于乙醇和硝酸在空氣中可緩慢氧化為NO2與氧化劑反應(yīng)生成NO2與還原劑反應(yīng)生成N2。NO2溶于水和硝酸和水反應(yīng)生成HNO3和HNO2和堿及強堿弱酸鹽反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽和還原劑反應(yīng)還原為N2。2.我國氮氧化物的處理技術(shù)我

5、國氮氧化物的處理技術(shù)然凈化過程而建立起來的一種處理方法具有流程短投資少運行費用低管理簡便等特點而具有極大的發(fā)展?jié)摿σ咽艿皆絹碓蕉嘌芯咳藛T的重視。含NOx廢氣生化法處理的基本原理是氣相中的NOx如NO和NO2首先通過溶解或吸附等傳質(zhì)過程轉(zhuǎn)移至液相如NO2通過形成NO3—或NO2—而溶于水中NO被吸附在液相中的微生物或固體物表面而進入液相然后在外加碳源的情況下借助于微生物的生命代謝活動通過微生物對分布于液相中的含N化合物的吸收和微生物體內(nèi)的

6、氧化、還原、分解等生物謝作用把部分吸收的含N化合物轉(zhuǎn)化為微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)組成新的細胞使微生物生長繁殖另一部分含N化合物則被微生物分解為簡單而無害的氮氣或容易處理的NO3—或NO2—同時釋放出微生物生長和活動所需的能量。在廢氣的生物處理中微生物的存在形式可分為懸浮生長系統(tǒng)和附著生長系統(tǒng)兩種。懸浮生長系統(tǒng)即微生物及其營養(yǎng)物配料存在與液相中氣體中的污染物通過與懸浮物接觸后轉(zhuǎn)移到液相中而被微生物所凈化其形式有噴淋塔、鼓泡塔等生物洗滌器。

7、廢氣在增濕后進入生物濾床，通過濾層時污染物從氣相中轉(zhuǎn)移到生物膜表面并被微生物凈化。懸浮生長系統(tǒng)及附著生長系統(tǒng)在凈化NOx方面各具有其優(yōu)勢前者相對后者來說微生物的環(huán)境條件及操作條件易于控制但因NOx中的NO占有較大的比例而NO又不易溶于水使得NO的凈化率不高。2.4低溫等離子技術(shù)低溫等離子技術(shù)低溫等離子體應(yīng)用于固體廢物、廢水、廢氣的治理在近幾年來備受矚目。等離子體是一種導(dǎo)電流體，在宏觀上呈現(xiàn)電中性對外加電磁場十分敏感，等離子體中富含大量內(nèi)

8、能較大的各種微觀粒子，其理化性質(zhì)相當活潑，極易與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用。低溫等離子體的電子溫度可達104K以上，而離子和中性粒子的溫度只有300—500K，體系的表觀溫度較低。常用的氣體低溫等離子體產(chǎn)生方法為放電法，即在電場作用下氣體被擊穿而導(dǎo)電，由此產(chǎn)生電離氣體。其放電方式有輝光放電、電暈放電、介質(zhì)阻擋放電、射頻放電和微波放電。由于對氣態(tài)污染物的治理，一般要求在常壓下進行，而能在常壓下產(chǎn)生低溫等離子體的只有電暈放電和介質(zhì)阻擋放電兩種形式

9、，目前的研究以這兩種放電方式為主其中電暈放電利用非對稱電極放電產(chǎn)生等離于體但難以獲得大體積的等離子體，介質(zhì)阻擋放電可以在很寬的氣壓、電壓及頻率范圍內(nèi)使用，另外由于它可以在較大的區(qū)域內(nèi)形成等離子體區(qū)，所以允許有較大的氣體流量。低溫等離予體凈化NO的作用機理是粒子非彈性碰撞的結(jié)果。利用外電場放電產(chǎn)生的高能電子撞擊尾氣中的氣體分子(NOx、N2、O2和H2O等)，使之獲得能量。并得以激活、分解、電離，產(chǎn)生氧化能力很強的自由基原子氧(O)、原子

10、氮(N)、臭氧(O3)等這些強氧化物質(zhì)可迅速與尾氣中的NOx作用，又會產(chǎn)生其它種類的活性物質(zhì)，導(dǎo)致一系列復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。氧氣對NO的脫除存在抑制作用。放電增強了物種的活性，一些常溫常壓沒有催化劑很難或根本就不能發(fā)生的化學(xué)過程得以實現(xiàn)。在反應(yīng)過程中，高能電子起著決定性作用。而這主要取決于電子的平均能、電子密度、氣體溫度等條件。采用低溫等離子體技術(shù)不僅節(jié)約能源和設(shè)備、易于實現(xiàn)。且具有處理效果好、處理范圍廣、能同時處理多種污染物、凈化徹底