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臭氧脱硝

TIME:2018-04-23   click: 150 次
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   臭氧的氧化能力很强,臭氧的氧化还原电位仅次于氟,比过氧化氢、高锰酸钾等都高。此外,臭氧的反应产物是氧气,所以它是一种效果好的清洁的强氧化剂。
   臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物。实验研究对臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的氧化机理进行了研究,构建出O3与NOX之间65步详细的化学反应机理,该机理比较复杂。在实际试验中,可根据低温条件下臭氧与NO的关键反应进行研究。
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一、臭氧同时脱硫脱硝

    臭氧同时脱硫脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将NO氧化为高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将氮氧化物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质,达到脱除的目的。
    采用臭氧氧化技术同时脱硫脱硝进行了试验研究,结果表明在典型烟气温度下,臭氧对NO的氧化效率可达84%以上,结合尾部湿法洗涤,脱硫率近100%,脱硝效率也在O3/NO摩尔比为0.9时达到86.27%。若将臭氧通入烟气中对NO进行氧化,然后采用Na2S和NaOH溶液进行吸收,最终将NOx转化为N2,NOx的去除率高达95%,SO2去除率约为100%。将O3注入模拟烟气进行脱除SO2、NOx,然后采用碱吸收塔对烟气进行洗涤,结果表明NO和Hg0的脱除率与O3的注入量有关,当O3加入量为200ppm时,NO的脱除效率可达到85%,此工艺对NO和SO2的脱除率较高可分别达到97%和100%。
    此外在臭氧氧化的基础上,用 H2O2进行吸收,也得到了较好的结果。

二、影响臭氧同时脱硫脱硝的因素

       利用臭氧同时脱硫脱硝的影响因素主要有摩尔比、反应温度、反应时间、吸收液性质等,这些因素对脱硝和脱硫效率都有不同程度的影响。
3.1 摩尔比
    摩尔比(O3/NO)是指O3与NO之间摩尔数的比值,它反映了臭氧量相对于一氧化氮量的高低。NO的氧化率随O3/NO的升高直线上升。目前已有的研究中,在 0.9≤O3/NO<1的情况下,脱硝率可达到85%以上,有的甚至几乎达到100%。根据式(1)可见,O3与NO完全反应的摩尔比理论值为1,但在实际中,由于其他物质的干扰,可发生一系列其他反应,如式(2)~(5),使得O3不能100%与NO进行反应。
3.2 温度
    由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低,所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。在对臭氧的热分解特性的研究中得出在150℃的低温条件下,臭氧的分解率不高,但随着温度增加到250℃甚至更高时,臭氧分解速度明显加快。研究得出在25℃时臭氧的分解率只有0.5%,当温度高于200℃时,分解率显著增加。这些结果对研究臭氧在烟气中的生存时间及氧化反应时间具有重要意义。
3.3 反应时间
    臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的完成即可,在实验研究中,反应时间在1~104s之间对反应器出口的NO摩尔数没有什么影响,而且增加停留时间并不能加大NO的脱除率。这主要是因为关键反应的反应平衡在很短时间内即可达到,不需要较长的臭氧停留时间。
3.4 吸收液性质
    利用臭氧将NO氧化为高价态的氮氧化物后,需要进一步地吸收。常见的吸收液有Ca(OH)2、NaOH等碱液。不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的差异。在利用水吸收尾气时,NO和SO2的脱除效率分别达到86.27%和100%。这是利用气体在水中的溶解度进行吸收,也有试验利用吸收液将高价氮氧化物还原成为N2后直接排入大气中,采用Na2S和NaOH溶液作为吸收剂,NOx的去除率高达95%,SO2去除率约为100%,但存在吸收液消耗量大的问题。

三、总结

       (1)、随着环保要求的日益严格,传统的烟气脱硫脱硝工艺将不能满足严格的减排要求,此外,传统工艺还存在设备投资高、占地面积大、系统复杂等缺点。因此开发工艺简单、可靠的臭氧脱硫脱硝工艺具有重要意义。
       (2)、采用臭氧的氧化技术不仅对NOX具有良好的脱除效果,而且对烟气中的其他有害污染物,比如重金属汞也有一定的去除能力。
       (3)、影响臭氧同时脱硫脱硝的因素主要有摩尔比、反应温度、反应时间、吸收液性质等。
       (4)、随着臭氧发生器的逐步改进,臭氧氧化同时脱硫脱硝技术必将会有更加广泛的应用前景。