探討工業(yè)廢氣中氮氧化物的處理措施

王金民 張璐 李琦

（1浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江杭州 310000 2煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院有限公司 浙江杭州 311200 3浙江省工業(yè)環(huán)保設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江杭州 310000）

氮氧化物是指含有氮元素的污染物質(zhì)，多數(shù)氮氧化物是自然存在的，人類化工生產(chǎn)所排放的氮氧化物雖然總量不大，但是其危害卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然界中存在的氮氧化物。我國(guó)的化工生產(chǎn)發(fā)展迅速，生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣對(duì)于環(huán)境而言是十分嚴(yán)重的污染，因此在綠色持續(xù)發(fā)展理念的促進(jìn)下，必須采用措施對(duì)工業(yè)廢氣中的氮氧化物進(jìn)行處理，使之滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，最大限度的控制污染程度和范圍。下面就對(duì)一種氮氧化物處理的措施進(jìn)行試驗(yàn)分析，從而獲得最佳的處理方法。

1 實(shí)驗(yàn)處理過程分析

1.1 實(shí)驗(yàn)流程

實(shí)驗(yàn)選擇的是綜合處理方式，其將空氣、氮?dú)狻⒀趸M(jìn)行混合，從而獲得一定濃度的氮氧化物，從反映裝置的塔底進(jìn)入填料裝置，吸收液從上部進(jìn)入填料裝置，完成噴淋混合。形成的溶液從塔底引流裝置排出，經(jīng)過吸收凈化后的排放氣體從塔頂排出，吸收液需利用恒溫水浴進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

測(cè)量?jī)x器：紫外線可見光分光光度計(jì)，波長(zhǎng)范圍設(shè)定在200nm~1000nm，波長(zhǎng)精度±0.2nm，樣本分析波長(zhǎng)設(shè)定為543nm。試驗(yàn)樣本利用鹽酸萘二胺比色法進(jìn)行分析。利用標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度進(jìn)行比對(duì)，對(duì)應(yīng)的吸光度配合繪制完成曲線，并設(shè)計(jì)相關(guān)系數(shù)為0.998。

1.3 材料和制劑

試驗(yàn)原材料選擇：對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、冰乙醇、高錳酸鉀、硝酸、亞硝酸鈉、雙氧水、氫氧化鈉、一氧化氮、氮?dú)狻⒒钚蕴?。試?yàn)制劑：

1.3.1 吸收液：利用5g的氨基苯磺酸溶解至200mL熱水，冷卻后移到1000mL棕色量瓶中，加入50mL冰乙酸，加入0.05g鹽酸萘乙二胺，加水定容，如果出現(xiàn)粉紅色則應(yīng)重新配置。使用中應(yīng)對(duì)制劑進(jìn)行4份+1份水的方式進(jìn)行稀釋，作為氣體吸收液，吸收液吸光度控制在0.005以內(nèi)。

1.3.2 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液制備：量取0.375g亞硝酸鈉顆粒，精確0.1mg，干燥一天。溶入水中，移到1000mL量瓶中，定容。使用前準(zhǔn)確稀釋成為2.5ug/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.3.3 吸收液：采用氫氧化鈉溶液、雙氧水、高錳酸鉀溶液。

1.3.4 溶解水選擇去離子水。

2 試驗(yàn)與結(jié)果分析

試驗(yàn)中選擇氫氧化鈉溶液吸收液配合活性炭進(jìn)行兩級(jí)聯(lián)合處理技術(shù)，與濕法氧化堿溶液吸收法配合，處理氮氧化物。吸收率即吸收塔對(duì)氮氧化物的凈化率。

2.1 兩級(jí)處理法

氫氧化鈉溶液與氮氧化物可以進(jìn)行兩種化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)的方程式如下：

其反應(yīng)所產(chǎn)生的物質(zhì)為硝酸鈉和亞硝酸鈉，活性炭則作為物理吸收物，對(duì)氮氧化物進(jìn)行吸附，從而幫助去除廢氣中的氮氧化物。吸附后活性炭可以重復(fù)利用，脫附的產(chǎn)物濃度較高，對(duì)其處理應(yīng)進(jìn)行氧化在送入到堿液吸收塔進(jìn)行吸收處理。試驗(yàn)中對(duì)氫氧化鈉溶液和活性炭的吸附除去效果進(jìn)行了分析與對(duì)比。其中試驗(yàn)的條件如下：承載氣體為空氣，流量設(shè)定為0.16m3/h，溫度設(shè)定29℃，壓力設(shè)定為3000kPa，吸收塔直徑為40mm，填料高度為1000mm，填料為700y板波紋規(guī)整填料，堿度30.活性炭塔直徑25mm，填料高度1000mm。試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)如下表1所示：

表1 二級(jí)聯(lián)合處理結(jié)果分析

按照上述分析，可以發(fā)現(xiàn)在堿液吸收塔中綜合吸收率維持在86%左右，吸收后氮氧化合物的濃度仍然較高，不能達(dá)到排放的基本要求，但是經(jīng)過活性炭吸附后氮氧化合物的濃度則明顯下降，達(dá)到了進(jìn)99%的處理效果，該技術(shù)的處理效果較為明顯。這就說明該技術(shù)措施對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的氮氧化合物的無害處理較為理想。

2.2 濕法處理措施

濕法處理是一種補(bǔ)充措施，堿液法對(duì)氮氧化合物的處理效果與氧化度因素直接相關(guān)，因?yàn)橐谎趸荒苤苯颖粔A液吸收。所以硝酸溶液、雙氧水、高錳酸鉀溶液作為補(bǔ)充處理也是一種處理方式。為了全面了解試驗(yàn)中氮氧化物的處理效果，對(duì)濕法處理進(jìn)行了單獨(dú)的試驗(yàn)。

試驗(yàn)針對(duì)不同濃度的硝酸的處理結(jié)果進(jìn)行分析，考察稀硝酸的氧化作用，然后再用堿液吸收，分析其處理結(jié)果。如硝酸作為氧化劑進(jìn)行處理，隨著硝酸的濃度提高氮氧化物的處理比例不斷提高。因?yàn)榈趸锸且环N混合氣體，所以一氧化氮的濃度較低，導(dǎo)致氮氧化物的處理效果不高。而硝酸對(duì)于一氧化氮而言有溶解性和氧化效果，隨著硝酸濃度的增加，氧化性增加，因此脫除效果也增加。

如果將雙氧水作為氧化劑，也采用不同濃度的雙氧水作為氧化劑，和氮?dú)?空氣作為載氣，氮?dú)饬亢涂諝饬髁窟M(jìn)行調(diào)整，其他條件與硝酸試驗(yàn)一致，以此比較雙氧水的處理效果，對(duì)比二者之間的差異。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雙氧水的濃度提高處理效果也隨之提高，說明雙氧水溶液的濃度提高，對(duì)氮氧化物的氧化性能也隨之提高。但是與硝酸相比較，雙氧水溶液在提高氮氧化物的處理效果的同時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)氮氧化物揮發(fā)的問題，且氧化的過程中，雙氧水對(duì)氮氧化物的處理效果要高于硝酸溶液的處理效果，這樣減少了配合實(shí)施的堿液吸收的負(fù)荷，提高了氮氧化物的處理能力。

如果利用高錳酸鉀溶劑進(jìn)行吸收，而將比較中吸收率較高的雙氧水的氮?dú)饬亢涂諝饬孔鳛樵囼?yàn)基礎(chǔ)，即二者參數(shù)與雙氧水一致，其他操作條件與硝酸條件相同的時(shí)候，可以客觀反映高錳酸鉀的濕法處理效果。這樣的試驗(yàn)條件可以進(jìn)一步比較高錳酸鉀與雙氧水處理效果的比較，從而發(fā)現(xiàn)那種濕法溶劑可以對(duì)氮氧化物產(chǎn)生更好的效果。實(shí)驗(yàn)證明，在各種條件完全一致的情況下，高錳酸鉀溶劑對(duì)氮氧化物的去除效果要優(yōu)于其他兩種制劑?？梢园l(fā)現(xiàn)，隨著高錳酸鉀溶液的濃度提高，氮氧化物的除去率先出現(xiàn)增加而后出現(xiàn)降低，但是總體去除效果都維持在97%以上，而去除效果完全可以滿足國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果高錳酸鉀的濃度在1%以上進(jìn)行增加，則濃度提高后處理的效果反而出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，所以在實(shí)際的處理中可以通過濃度的控制來控制高錳酸鉀的處理效果。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，如果將高錳酸鉀與堿液處理+活性炭的聯(lián)合方式，則可以進(jìn)一步提高氧化氮的處理效果。

3 結(jié)語

堿液和活性炭的處理措施可以達(dá)到較高的處理效率，因此在實(shí)際的操作中可以將其作為處理技術(shù)，這種方式可以對(duì)大部分的氮氧化合物進(jìn)行處理，使之達(dá)到無害化，如果一氧化氮的含量較高，則可以利用濕法技術(shù)對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理，其中試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)高錳酸鉀作為濕法處理溶劑的效果最佳。

[1]郭志民,孫鵬輝.催化還原法凈化處理氮氧化物的工程實(shí)例[J].環(huán)境工程,2014(08):530-531.

[2]秦贏.冶煉煙氣制酸過程中氮氧化物的脫除[J].世界有色金屬,2014(05):60-61.