氮氧化物對(duì)大氣的污染及處理技術(shù)

張媛媛 陳曉香 韓松

(鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210049)

0 引言

目前，大氣污染里面最主要的污染物之一就是氮氧化物?，F(xiàn)階段比較常見的酸雨危害以及臭氧層空洞皆是因大氣里的氮氧化物所造成。因此，本文將主要通過介紹低氮氧化物燃燒技術(shù)、煙氣脫硝技術(shù)以及機(jī)動(dòng)車尾氣控制技術(shù)這三種氮氧化物處理方式，以對(duì)相關(guān)防治處理技術(shù)進(jìn)行探索。

1 大氣污染現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，大氣污染已經(jīng)不再局限于區(qū)域范圍里面，在污染不斷加重的條件下，大氣污染已經(jīng)屬于全球性問題，其產(chǎn)生的危害將對(duì)各國(guó)民眾以及地球環(huán)境產(chǎn)生直接的影響，世界各國(guó)更加重視這種全球性大氣污染帶來的危害。最近幾年，全球溫度普遍升高，這種溫室效應(yīng)就是氮氧化物大氣污染造成的。此外，南北極臭氧層破壞程度也更加嚴(yán)重，酸雨現(xiàn)象也越來越頻繁。每年全世界直接排到大氣里面的氮氧化物超過三千萬噸，并且有不斷上升趨勢(shì)，其不僅可以誘發(fā)化學(xué)煙霧，也可以導(dǎo)致酸雨的產(chǎn)生，因此，氮氧化物相關(guān)治理問題是全球關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問題。

2 氮氧化物的來源及危害

(1)來源 現(xiàn)階段，人們所使用的燃料大部分都是石化燃料，該燃料在燃燒的時(shí)候產(chǎn)生的氮氧化物將會(huì)直接排放于大氣里面，是大氣里面所含氮氧化物的主要部分。大氣里面氮氧化物的具體來源包含有：①工礦企業(yè)，比如，鋼鐵廠以及煉焦廠和火力發(fā)電廠等，各種窖爐、取暖鍋爐以及爐灶等在燃燒燃料的時(shí)候，都會(huì)往大氣里面不斷排放氮氧化物，使得大氣里面所含的氮氧化物顯著增加。②各種工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)、粉碎以及運(yùn)輸和加工相應(yīng)原材料的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一定氮氧化物，同時(shí)將其排放到大氣里面[1]。③現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用較多的肥料氮肥，也是增加大氣氮氧化物的主要來源之一，施加的氮肥能夠自己通過土壤或者是在土壤里面所含微生物的作用下和大氣相融，從而使得大氣里面的氮氧化物變多。④汽車尾氣，隨著人民生活水平的提高，居民汽車的保有量逐年增加，汽車尾氣的污染問題日趨嚴(yán)峻。廢氣中含有150～200 種不同的化合物，其中對(duì)人危害最大的有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、及固體懸浮顆粒物。其中的氮氧化合物是汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工作時(shí)，在燃燒室高溫富氧的環(huán)境中產(chǎn)生的一種褐色且有臭味的氣體。

(2)危害 通常所說的氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等幾種。這些氮氧化物的危害主要包括:①NOX對(duì)人體及動(dòng)物有致毒作用，會(huì)侵入生物體的肺部組織，與血液中的血紅蛋白結(jié)合，使血液處于缺氧狀態(tài)，還會(huì)引發(fā)肺癌；②對(duì)植物的損害作用，氮氧化合物能抑制植物葉片的光合作用，從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，使農(nóng)作物減產(chǎn)，植物枯死；③NOX在大氣中遇水或者水蒸氣能轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛?，并最終隨著雨水到達(dá)地面形成酸雨；④NOX與碳?xì)浠衔镄纬晒饣瘜W(xué)煙霧，氮氧化物與烴類化合物在陽(yáng)光照射條件下會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而生成物的毒性要比原先物質(zhì)所含毒性高很多，從而嚴(yán)重污染大氣。；⑤NOX亦參與臭氧層的破壞，導(dǎo)致全球出現(xiàn)溫室效應(yīng)，對(duì)人們的身體健康以及生態(tài)環(huán)境非常不利。

3 氮氧化物相關(guān)控制技術(shù)

(1)低氮氧化物燃燒技術(shù) 所謂低氮氧化物燃燒技術(shù)，就是改變?nèi)紵龡l件，使氮氧化物的生成受到抑制，或者是對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的氮氧化物進(jìn)行破壞，從而降低氮氧化物排放量的一種技術(shù)。這種技術(shù)主要包含有：低過量空氣燃燒、煙氣再循環(huán)以及二段燃燒。我國(guó)在所有控制氮氧化合物的相關(guān)技術(shù)里面，應(yīng)用最廣的就是低氮氧化物燃燒技術(shù)，其比較簡(jiǎn)單，并且經(jīng)濟(jì)有效。

①低過量空氣系數(shù)具體運(yùn)行技術(shù)：如果爐里面的空氣量增多，就會(huì)使得排放出的氮氧化物也增多，因此為了降低氮氧化物排放量，能夠讓鍋爐里面進(jìn)行低空氣運(yùn)行，不僅可以提升鍋爐實(shí)際熱效率，還可以知道空氣過剩系數(shù)一定要和鍋爐熱效率、減少氮氧化物以及燃燒效率等具體要求相符，防止由于空氣過量運(yùn)行過程中可能使得一氧化碳、炭黑以及碳?xì)浠衔铩w灰里面可燃物增加，減小燃燒效率。②二段燃燒技術(shù)：所謂二段燃燒技術(shù)，就是在分段燃燒裝置里面，在和理論空氣量比較接近的條件下進(jìn)行燃燒[2]。將燃燒空氣分兩次送到燃燒裝置里面，就是將燃燒分成兩段。③煙氣再循環(huán)技術(shù)：就是讓燃燒空氣再循環(huán)重復(fù)達(dá)到燃燒區(qū)，降低燃燒區(qū)里面的氧濃度以及溫度，從而在一定程度上降低氮氧化物的產(chǎn)生。該再循環(huán)技術(shù)屬于降低氮氧化物產(chǎn)生的一種主要技術(shù)，作用非常顯著，一般循環(huán)率為25%到40%.

(2)煙氣脫硝技術(shù) ①非選擇性的氮氧化物催化還原法：就是含有氮氧化物的大氣的催化劑以及一定溫度的條件下與相應(yīng)的還原劑反應(yīng)，把二氧化氮以及一氧化碳等氣體還原成氮?dú)?，并且還原劑和大氣里面的氧氣反應(yīng)可以生成二氧化碳以及水。所用的還原劑氣體一般是低碳?xì)浠衔?、氫氣、甲烷以及一氧化碳。所使用的催化劑是鈀以及鉑，比較合適的反應(yīng)溫度是550 到800℃，產(chǎn)生的凈化效果是最好的。②選擇性氮氧化物催化還原法：將氮化氫用作還原劑來催化還原處理里面含有氮氧化物的大氣，讓氮化氫可以有選擇性地與氮氧化物反應(yīng)，不與大氣里面的氧反應(yīng)。所使用的催化劑是鈀、鉑金屬催化劑以及含有銅、錳、鐵等元素的非金屬催化劑。當(dāng)反應(yīng)溫度不超過400℃的時(shí)候，反應(yīng)可以發(fā)揮出絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。③液體吸收法：液體吸收法也可以分成幾種：水吸收法、酸吸收法、堿液吸收法、吸收還原法、氧化還原法。

水吸收法：水和二氧化氮發(fā)生反應(yīng)會(huì)生成亞硝酸以及硝酸，而亞硝酸性質(zhì)不穩(wěn)定，會(huì)分解為水、一氧化氮以及硝酸。而一氧化氮既不會(huì)和水反應(yīng)，也基本不會(huì)溶解在水里面，而水吸收二氧化氮時(shí)會(huì)生成一些一氧化氮，所以水吸收法產(chǎn)生的凈化效率比較低，不可以凈化含有大量一氧化氮的燃燒廢氣。可是因?yàn)樗畠r(jià)格不高且方便，所以能夠用來凈化含二氧化氮比較多的氮氧化物廢氣。

酸吸收法：濃硫酸和氮氧化物能夠生成相應(yīng)的亞硝基硫酸，從而減少大氣里面的氮氧化物。

堿液吸收法：就是讓堿性溶液與二氧化氮反應(yīng)產(chǎn)生亞硝酸鹽以及硝酸鹽。

吸收還原法：利用硫化物、亞硫化物以及亞硝酸鹽或者是尿素水溶液來吸收氮氧化物，同時(shí)將其還原為氮?dú)?，該方法凈化效率非常高?/p>

氧化還原法：就是先將氮氧化物里面的一些一氧化氮氧化成二氧化氮，增加氮氧化物氧化度，然后利用堿液將其吸收。該方法在工業(yè)生產(chǎn)中比較常用。

④吸附法：利用周期性控制溫度以及壓力這種方法來讓吸附劑有效吸附以及吸收氮氧化物，將氮氧化物從大氣里面分離出來。所使用的吸附劑通常是：含氨泥煤、分子篩以及活性炭和硅膠等。

(3)機(jī)動(dòng)車尾氣的控制技術(shù) 由于汽車分散性和流動(dòng)性太強(qiáng)，給尾氣的集中凈化處理帶來一定的限制。目前針對(duì)汽車尾氣的處理措施主要包括：①機(jī)內(nèi)控制技術(shù)，機(jī)內(nèi)措施主要包括推遲點(diǎn)火正時(shí)，采取EGR 廢氣循環(huán)，采用二次空氣供給系統(tǒng)等；②機(jī)外控制技術(shù)，原理是在汽車的排氣系統(tǒng)中安裝各種凈化裝置，采用物理的、化學(xué)的方法減少排氣中的污染物。主要包括選擇還原催化轉(zhuǎn)化器SCR、儲(chǔ)存還原催化轉(zhuǎn)化器 NSR、分子篩以及等離子體等[3]微粒捕捉器的使用，近年來最新開發(fā)的O B D 車載診斷系統(tǒng)能夠隨時(shí)監(jiān)測(cè)汽車尾氣排放狀況，在未來的汽車行業(yè)發(fā)展前景更加廣闊；③行政管理手段，主要是以政府為主導(dǎo)，不斷提高燃油標(biāo)準(zhǔn)，加大老舊汽車的淘汰力度，以及不斷開發(fā)新能源汽車等。

4 結(jié)語(yǔ)

通過分析我國(guó)現(xiàn)階段氮氧化物大氣污染現(xiàn)狀，可以找出氮氧化物的主要來源，同時(shí)對(duì)其產(chǎn)生的危害進(jìn)行探究，從氮氧化物控制以及凈化這兩個(gè)不同方向著手，對(duì)目前所使用的一些有效氮氧化物處理技術(shù)進(jìn)行分析，力求對(duì)大氣里面的氮氧化物含量進(jìn)行有效的控制，降低其對(duì)自然環(huán)境以及人類生活環(huán)境造成影響與危害。同時(shí)，應(yīng)增強(qiáng)公民環(huán)保意識(shí)，保障人類的生存環(huán)境。

[1]杜娟.淺談氮氧化物對(duì)大氣的污染及處理技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,2(9)：89.

[2]吳曉青.我國(guó)大氣氮氧化物污染控制對(duì)策[J].環(huán)境保護(hù),2009,426(16)：9-11.

[3]李富松，岳東鵬.汽車尾氣 NOx 的減排技術(shù)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2014(04)：1-4.