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[摘 要]：氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一, 也是目前大气污染治理的一大难题。全球NOx的排放量目前已达35 Mt／a，其中95％ 以上来自化石燃料的燃烧过程。燃烧烟气中NO占NO总量的90％以上。因此，必须在NOx排放进人大气前对其进行有效的净化处理。本文介绍了氮氧化物的来源、危害以及治理氮氧化物的主要方法,并分析这些方法处理氮氧化物的优点或缺点。
[abstract]:Nitrogen oxide(NOx) is one of main atmosphere pollutants, also one great hard nut to crack that the air pollution manages currently.The esmissions of NOx in the world currently already 35 Mts/a, among them above 95% the burnable process from fossil fuel.Burn the NO in the smoke spirit take up above 90% of the NO total amount.Therefore, have to exhaust into a person the atmosphere in NOx as to it's carry on an effective decontamination processing.This text introduced the source, harm of nitrogen oxide and manage the main method of nitrogen oxide, and analyze the advantage or weakness of these method processing nitrogen oxides.
[关键词]：氮氧化物 污染 治理方法
[Keyword]:Nitrogen oxide pollution manages a method
中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：
1氮氧化物的有害来源
（1）燃料燃烧过程中产生，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程；（2）各种机动车排放的尾气；（3）工业生产过程中排放，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。
2氮氧化物的危害
（1）NOx对人体的致毒作用，危害最大的是NO2，主要影响呼吸系统，可引起支气管炎和肺气肿等疾病；（2）NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物；（3） NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾；（4）NOx参与臭氧层的破坏。
3氮氧化物的技术治理
3.1 催化还原法：利用不同的还原剂，在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害的氮气和其它不含氮的组分。净化过程中，根据还原剂是否与气体中的氧气发生反应分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法。利用贵金属做催化剂时，较多的使用CO和碳氢化合物做还原剂；利用金属氧化物做催化剂时，较多的使用NH3做还原剂。
3.1.1 选择性催化还原法（SCR）：使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。SCR技术虽然已实现了工业化，但也存在明显的缺点。
3.1.2 选择性非催化还原法（SNCR）：选择性非催化还原法（SNCR）是向烟气中喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂，在高温（900℃~1100℃）和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N2和H2O。在选择性非催化还原反应中，部分还原剂将与烟气中的O2发生氧化反应生成CO2和H2O，因此还原剂消耗量较大。氨作为还原剂时：6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O。目前的趋势是尿素代替NH3作为还原剂。尿素[(NH4)CO]作为还原剂时：
(NH4)CO → 2NH2 + 2CO NH2 + NO → N2 + H2OCO + NO → N2 + CO2
在SCNR法还原NOx的过程中，由于烟气中的O2浓度一般比NOx浓度高，不但耗去大量的还原性气体，而且反应热还使催化剂床温急剧升高；采用不同燃料气作为还原剂，要求的预热温度也不同；实际运行时脱氮效率也较低。
3.2 液体吸收法：液体吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物，使废气得以净化的方法。
3.2.1 碱液吸收法：比较各种碱液的吸收效果,以NaOH 作为吸收液效果最好,但考虑到价格、来源、操作难易以及吸收效率等因素,工业上应用最多的吸收液是Na2CO3。
3.2.2仲辛醇吸收法：此法采用仲辛醇作为吸收液处理NOx 尾气。它不但能有效地吸收NOx ,且自身被氧化成一系列的中间产物,该中间产物可氧化得到重要的化工原料己酸。吸收过程中,NOx 有一小部分被还原成NH3 ,大部分被还原成N2。
3.2.3 磷酸三丁酯( TBP) 吸收法：此法先将NOx 中NO 全部转化为NO2 后在喷淋吸收塔内进行逆流吸收,以TBP 为吸收剂,在吸收NOx 后形成配合物TBP•NOx ,其吸收率高达98 %以上,配合物TBP•NOx 与芳香醇(α- 醇酸醋) 反应能回收得到TBP ,回收率高达99.2 %,且NOx 几乎全部被还原成氮气,不会产生二次污染。
3.2.4尿素溶液吸收法：应用尿素作为氮氧化物的吸收剂,此法运行费用低,吸收效果好,不产生二次污染。
3.2.5 吸收还原法：该法用含二价铁螯合物的碳酸钠溶液洗涤烟气。其主要反应为:Na2CO3 + SO2 →Na2SO3 + CO2NO + Fe•EDTA →Fe•EDTA•NO
Na2SO3 + Fe•EDTA•NO →Fe•EDTA+ Na2SO4+ 1/2N2
3.3 固体吸附法：固体吸附法是一种采用吸附剂吸附氮氧化物以防其污染的方法，目前常用的吸附剂有分子筛、活性炭、硅胶等。
3.3.1 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Na2Al2Si10O24•7H2O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NO2加以吸附。利用分子筛作吸附剂来净化氮氧化物是吸附法中最有前途的一种方法，国外已有工业装置用于处理硝酸尾气，可将NOx浓度由（1500~3000）×10-6降低到了50×10-6，回收的硝酸量可达工厂生产量的2.5%。
3.3.2 活性炭吸附法：此法对NOx的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。NOx被吸附到活性炭表面后，活性炭对NOx有还原作用，反应式如下：
C + 2NO → N2 + CO22C + 2NO2 → 2CO2 + N2
活性炭对低浓度NOx有很高的吸附能力，其吸附量超过分子筛和硅胶。但缺点在于对NOx的吸附容量小且解吸再生麻烦，活性炭在300℃以上有自燃的可能，处理不当又会造成二次污染，故实际应用有困难。
4 结束语
根据我国的情况,对于固定源燃烧排放的NOx 治理技术有两个可能的发展趋势:一是改进燃烧过程以控制NOx 的排放;二是发展脱硫脱硝一体化技术。对工业生产过程排放而言,应该从全过程控制的要求出发,推行清洁生产、尽量减少尾气中NOx 的含量,同时搞好末端治理,选用高性能的吸附剂和催化剂,不断提高吸收效率,降低设备投资和运行费用。
参考文献
1.韩才元,徐明厚. 煤粉燃烧[M].北京:科学出版社,2001.
2.山中龙雄.催化剂有效实际应用[M].王道译. 北京:化学工业出版社,1988.432～433.
3.胡怀生,郑旭东,胡浩斌. 氮氧化物对环境污染的分析与防治措施[J ].甘肃高师学报,2003,8(5):38～39.
4.赵由才.环境工程化学[M].北京:化学工业出版社,2003.529～530.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[abstract]:Nitrogen oxide(NOx) is one of main atmosphere pollutants, also one great hard nut to crack that the air pollution manages currently.The esmissions of NOx in the world currently already 35 Mts/a, among them above 95% the burnable process from fossil fuel.Burn the NO in the smoke spirit take up above 90% of the NO total amount.Therefore, have to exhaust into a person the atmosphere in NOx as to it's carry on an effective decontamination processing.This text introduced the source, harm of nitrogen oxide and manage the main method of nitrogen oxide, and analyze the advantage or weakness of these method processing nitrogen oxides.
[关键词]：氮氧化物 污染 治理方法
[Keyword]:Nitrogen oxide pollution manages a method
中图分类号：X511 文献标识码：A 文章编号：
1氮氧化物的有害来源
（1）燃料燃烧过程中产生，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程；（2）各种机动车排放的尾气；（3）工业生产过程中排放，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。
2氮氧化物的危害
（1）NOx对人体的致毒作用，危害最大的是NO2，主要影响呼吸系统，可引起支气管炎和肺气肿等疾病；（2）NOx是形成酸雨、酸雾的主要污染物；（3） NOx与碳氢化合物可形成光化学烟雾；（4）NOx参与臭氧层的破坏。
3氮氧化物的技术治理
3.1 催化还原法：利用不同的还原剂，在一定温度和催化剂的作用下将NOx还原为无害的氮气和其它不含氮的组分。净化过程中，根据还原剂是否与气体中的氧气发生反应分为选择性催化还原法和选择性非催化还原法。利用贵金属做催化剂时，较多的使用CO和碳氢化合物做还原剂；利用金属氧化物做催化剂时，较多的使用NH3做还原剂。
3.1.1 选择性催化还原法（SCR）：使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。SCR技术虽然已实现了工业化，但也存在明显的缺点。
3.1.2 选择性非催化还原法（SNCR）：选择性非催化还原法（SNCR）是向烟气中喷氨或尿素等含有NH3基的还原剂，在高温（900℃~1100℃）和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应，把NOx还原成N2和H2O。在选择性非催化还原反应中，部分还原剂将与烟气中的O2发生氧化反应生成CO2和H2O，因此还原剂消耗量较大。氨作为还原剂时：6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O。目前的趋势是尿素代替NH3作为还原剂。尿素[(NH4)CO]作为还原剂时：
(NH4)CO → 2NH2 + 2CO NH2 + NO → N2 + H2OCO + NO → N2 + CO2
在SCNR法还原NOx的过程中，由于烟气中的O2浓度一般比NOx浓度高，不但耗去大量的还原性气体，而且反应热还使催化剂床温急剧升高；采用不同燃料气作为还原剂，要求的预热温度也不同；实际运行时脱氮效率也较低。
3.2 液体吸收法：液体吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物，使废气得以净化的方法。
3.2.1 碱液吸收法：比较各种碱液的吸收效果,以NaOH 作为吸收液效果最好,但考虑到价格、来源、操作难易以及吸收效率等因素,工业上应用最多的吸收液是Na2CO3。
3.2.2仲辛醇吸收法：此法采用仲辛醇作为吸收液处理NOx 尾气。它不但能有效地吸收NOx ,且自身被氧化成一系列的中间产物,该中间产物可氧化得到重要的化工原料己酸。吸收过程中,NOx 有一小部分被还原成NH3 ,大部分被还原成N2。
3.2.3 磷酸三丁酯( TBP) 吸收法：此法先将NOx 中NO 全部转化为NO2 后在喷淋吸收塔内进行逆流吸收,以TBP 为吸收剂,在吸收NOx 后形成配合物TBP•NOx ,其吸收率高达98 %以上,配合物TBP•NOx 与芳香醇(α- 醇酸醋) 反应能回收得到TBP ,回收率高达99.2 %,且NOx 几乎全部被还原成氮气,不会产生二次污染。
3.2.4尿素溶液吸收法：应用尿素作为氮氧化物的吸收剂,此法运行费用低,吸收效果好,不产生二次污染。
3.2.5 吸收还原法：该法用含二价铁螯合物的碳酸钠溶液洗涤烟气。其主要反应为:Na2CO3 + SO2 →Na2SO3 + CO2NO + Fe•EDTA →Fe•EDTA•NO
Na2SO3 + Fe•EDTA•NO →Fe•EDTA+ Na2SO4+ 1/2N2
3.3 固体吸附法：固体吸附法是一种采用吸附剂吸附氮氧化物以防其污染的方法，目前常用的吸附剂有分子筛、活性炭、硅胶等。
3.3.1 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Na2Al2Si10O24•7H2O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NO2加以吸附。利用分子筛作吸附剂来净化氮氧化物是吸附法中最有前途的一种方法，国外已有工业装置用于处理硝酸尾气，可将NOx浓度由（1500~3000）×10-6降低到了50×10-6，回收的硝酸量可达工厂生产量的2.5%。
3.3.2 活性炭吸附法：此法对NOx的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。NOx被吸附到活性炭表面后，活性炭对NOx有还原作用，反应式如下：
C + 2NO → N2 + CO22C + 2NO2 → 2CO2 + N2
活性炭对低浓度NOx有很高的吸附能力，其吸附量超过分子筛和硅胶。但缺点在于对NOx的吸附容量小且解吸再生麻烦，活性炭在300℃以上有自燃的可能，处理不当又会造成二次污染，故实际应用有困难。
4 结束语
根据我国的情况,对于固定源燃烧排放的NOx 治理技术有两个可能的发展趋势:一是改进燃烧过程以控制NOx 的排放;二是发展脱硫脱硝一体化技术。对工业生产过程排放而言,应该从全过程控制的要求出发,推行清洁生产、尽量减少尾气中NOx 的含量,同时搞好末端治理,选用高性能的吸附剂和催化剂,不断提高吸收效率,降低设备投资和运行费用。
参考文献
1.韩才元,徐明厚. 煤粉燃烧[M].北京:科学出版社,2001.
2.山中龙雄.催化剂有效实际应用[M].王道译. 北京:化学工业出版社,1988.432～433.
3.胡怀生,郑旭东,胡浩斌. 氮氧化物对环境污染的分析与防治措施[J ].甘肃高师学报,2003,8(5):38～39.
4.赵由才.环境工程化学[M].北京:化学工业出版社,2003.529～530.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。