廢氣脫硝、除臭處理

臭氧脫硝處理技術

煙氣中NOx的主要組成是NO（占95%），NO難溶于水，而高價態的NO2、N2O5等可溶于水生成HNO2和 HNO3，溶解能力大大提高，從而可與后期的SO2同時吸收，達到同時脫硫脫硝的目的。臭氧作為一種清潔的強氧化劑，可以快速有效地將NO氧化到高價態。電子束法和脈沖電暈法雖然能夠產生強氧化劑物質，如·OH、·HO2等，但工作環境惡劣，自由基存活時間非常短，能耗較高。O3的生存周期相對較長，將少量氧氣或空氣電離后產生O3，然后送入煙氣中，可顯著降低能耗。目前利用臭氧進行脫硫脫硝在國外已有工程應用實例，在我國還處于探索階段。

1 臭氧脫硝機理

臭氧的氧化能力極強，從下表可知，臭氧的氧化還原電位僅次于氟，比過氧化氫、高錳酸鉀等都高。此外，臭氧的反應產物是氧氣，所以它是一種清潔的強氧化劑。

臭氧脫硝的原理在于臭氧可以將難溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高價態氮氧化物。浙江大學王智化等人對臭氧同時脫硫脫硝過程中NO的氧化機理進行了研究，構建出O3與NOX之間65步詳細的化學反應機理，該機理比較復雜。在實際試驗中，可根據低溫條件下臭氧與NO的關鍵反應進行研究。

低溫條件下，O3與NO之間的關鍵反應如下：

NO+O3→NO2+O2 （1）

NO2+O3→NO3+O2 （2）

NO3+NO2→N2O5 （3）

NO+O+M→NO2+M （4）

NO2+O→NO3 （5）

2 臭氧同時脫硫脫硝研究概況

臭氧同時脫硫脫硝主要是利用臭氧的強氧化性將 NO氧化為高價態氮氧化物，然后在洗滌塔內將氮氧化物和二氧化硫同時吸收轉化為溶于水的物質，達到脫除的目的。

采用臭氧氧化技術同時脫硫脫硝進行了試驗研究，結果表明在典型煙氣溫度下，臭氧對NO的氧化效率可達84%以上，結合尾部濕法洗滌，脫硫率高，脫硝效率也在O3/NO摩爾比為0.9時達到86.27%。Young Sun Mok 和Heon-Ju Lee將臭氧通入煙氣中對NO進行氧化，然后采用Na2S和NaOH溶液進行吸收，zui終將NOx轉化為N2，NOx的去除率高達 95%，SO2去除率約為90%以上。Zhihua Wang等將O3注入模擬煙氣進行脫除SO2、NOx以及Hg的研究，然后采用堿吸收塔對煙氣進行洗滌，結果表明NO和Hg0的脫除率與O3的注入量有關，當O3加入量為200ppm時，NO的脫除效率可達到85%，此工藝對NO和SO2的脫除率zui高可分別達到97%和99%以上。

此外Sirpa K.Nelo等在臭氧氧化的基礎上，用 H2O2進行吸收，也得到了較好的結果。

BOC公司將其zhuanli低溫氧化技術（LoTOx）授權給 Belco（貝爾哥）公司，把這種NOx控制技術同Belco公司的EDV濕式洗滌器結合起來應用于石油精煉廠，該系統可以同時脫除煙氣中的NOx、SO2和顆粒物。

3 臭氧同時脫硫脫硝的主要影響因素

利用臭氧同時脫硫脫硝的影響因素主要有摩爾比、反應溫度、反應時間、吸收液性質等，這些因素對脫硝和脫硫效率都有不同程度的影響。

3.1 摩爾比

摩爾比（O3/NO）是指O3與NO之間摩爾數的比值，它反映了臭氧量相對于一氧化氮量的高低。NO的氧化率隨O3/NO的升高直線上升。目前已有的研究中，在 0.9≤O3/NO＜1的情況下，脫硝率可達到85%以上，有的甚至幾乎達到99%以上。根據式（1）可見，O3與NO反應的摩爾比理論值為1，但在實際中，由于其他物質的干擾，可發生一系列其他反應，如式（2）～（5），使得O3不能99%以上與NO進行反應。

3.2 溫度

由于臭氧的生存周期關系到脫硫脫硝效率的高低，所以考察臭氧對溫度的敏感性具有重要意義。王智化等人在對臭氧的熱分解特性的研究中得出在150℃的低溫條件下，臭氧的分解率不高，但隨著溫度增加到250℃甚至更高時，臭氧分解速度明顯加快。Zhihua Wang等人也得出在25℃時臭氧的分解率只有0.5%，當溫度高于 200℃時，分解率顯著增加。這些結果對研究臭氧在煙氣中的生存時間及氧化反應時間具有重要意義。

3.3 反應時間

臭氧在煙氣中的停留時間只要能夠保證氧化反應的完成即可，在ISHWAR K. PURI的研究中，反應時間在1～104s之間對反應器出口的NO摩爾數沒有什么影響，而且增加停留時間并不能增大NO的脫除率。這主要是因為關鍵反應的反應平衡在很短時間內即可達到，不需要較長的臭氧停留時間。

3.4 吸收液性質

利用臭氧將NO氧化為高價態的氮氧化物后，需要進一步地吸收。常見的吸收液有Ca(OH)2、NaOH等堿液。不同的吸收劑產生的脫除效果會有差異。例如王智化等人在利用水吸收尾氣時，NO和SO2的脫除效率分別達到86.27%和99%以上。這是利用氣體在水中的溶解度進行吸收，也有試驗利用吸收液將