煙氣脫硫脫硝技術問題淺談

文/段云松

目前隨著我國科技水平不斷提升，對于煙氣脫硫脫硝技術的研究也日益提高，但是由于企業(yè)數(shù)量不斷增多，真正能夠合理使用的工礦企業(yè)卻很少，本文從煙氣的脫硫與脫硝技術上進行全面講解，分析兩項技術機理，從方法的使用與思路上觀察現(xiàn)代企業(yè)的環(huán)保技術水準，希望能夠給讀者帶來更好的啟示。隨著科技、經濟的不斷發(fā)展，我國城市工廠廢氣排放量超出過去許多倍，煙氣中SO2、NOX等成分對人體非常有害，所以脫硫脫硝技術的開發(fā)與深入研究勢在必行。而脫硫脫硝技術的研發(fā)具有周期長、難度大、投資高的特點，面對這樣舉步維艱的工程，我們更要找到一個靈活、準確的研究途徑，解決當下問題，認識各項化學物質的應用技巧，才能實現(xiàn)更大的進步。

煙氣脫硫脫硝技術機理問題分析

工廠排出的煙氣主要有煙塵、SO2、NOX等成分，這些是形成酸雨的主要成分，用化學材料進行脫硫脫硝，可以確保其有害成分迅速降低。炭基材料、金屬氧化物、載體催化劑、稀土催化劑均能達到此效果，但是其中的技術應用是比較困難的，其中，選擇性催化還原法與非選擇性催化法的使用更是難中之難。隨著科技水平的不斷提升，利用石灰或石灰石開展SCR工藝，也可以高效脫硫脫硝，保證其實現(xiàn)最大限度的脫硫脫硝效果與經濟效果。利用這些有效的工作機理開展技術研發(fā)工作，克服眾多困難，一定能夠達到我們想要的目標。

目前隨著我國科技水平不斷提升，對于煙氣脫硫脫硝技術的研究也日益提高，但是我國城市工廠廢氣排放量超出過去許多倍，煙氣中SO2、NOX等成分對人體非常有害，所以脫硫脫硝技術的開發(fā)與深入研究勢在必行。

煙氣脫硫技術的問題研究

炭基材料在脫硫中的應用

（1）活性炭的應用問題?；钚蕴烤哂袕娏业奈叫Ч?，無規(guī)則的微晶表面上有許多孔隙，這些微小的孔隙起著吸附其他化學物質的主要作用。進行SO2的吸附技術使用，有物理吸附與化學吸附兩種。如果煙氣當中沒有水蒸氣與氧氣存在的時候，就會出現(xiàn)物理吸附，但是吸附量較小。如果煙氣中有足夠多的水蒸氣與氧氣，那么物理吸附于化學吸附就會同時出現(xiàn)。首先進行物理吸附，再進行化學吸附：SO2+1/2O2+H2O=H2SO4。這樣SO2就會被大量吸附，煙氣中的硫成分隨之降低。如果需要吸附量增多，吸附器體積要求也會隨之增大。于是，通過改善活性炭的表面化學特性與孔隙結構來改變這種現(xiàn)狀已經成為當下的試驗主流。

（2）活性焦的應用問題?；钚越篂檩^高的吸附材料，其表面有數(shù)量較多的孔結構，而且燃點高、機械強度高，運用到移動床工藝效果最佳。其脫硫的主要化學原理就是：2H2SO4★nH2O+C=2SO2+CO2+2（n+1）H2O。水蒸氣在活性焦脫硫過程中在與SO2、稀釋硫酸的作用發(fā)揮中，還給這個技術過程提供了大量的質子，讓SO2變得更有還原性，吸附飽和的活性焦進行加熱，活性焦表面的H2SO4就會活性焦產生化學反應釋放SO2。活性焦利用其表面的微孔孔容體積優(yōu)勢來吸附更多的SO2。還因為活性焦表面的氧碳較高，所以其對污染物的脫除性能也較高，對極性污染物的吸附與催化反應起到了重要的作用。

金屬氧化物、載體催化劑在脫硫中的應用

（1）釩氧化物的應用問題。利用V2O5/炭基材料催化劑上負載多種V含量，能夠獲得更高的催化效果。在煙氣中V在一定溫度范圍內，于催化劑進行負載，可實現(xiàn)脫硫效果。一般來說，V2O5對SO2的催化氧化效果比較好，能夠將中間產物的生成效率不斷提升，增大了脫硫效率。

（2）銅氧化物的脫硫應用問題。CuO被當做活性組分運用在煙氣中的SO2的脫去是非常有效的。將負載在γ-Al2O3上的氧化銅和煙氣中的二氧化硫與氧氣進行化學結合產生CuSO4：CuO（s）+SO2（g）+1/2（g）=CuSO4（g）。這樣就能夠達到脫硫的最佳效果。利用裝有氧化銅的反應器能夠脫去90%以上的SO2，這種工藝更加環(huán)保。

（3）鐵系氧化物的脫硫應用問題。利用鐵系氧化物進行脫硫工作就是運用氣固相催化吸附反應，將煙氣中的SO2在脫硫劑上催化氧化成SO3，SO3又與Fe2O3結合產生Fe2（SO4）3：Fe2O3+3SO2+3/2O2=Fe2（SO4）3。Fe2（SO4）3出現(xiàn)的時候，體積就會膨脹，促使固體脫硫劑的物理性質發(fā)生變化，使得催化物孔徑變小，這個問題仍需要我們尋找辦法解決。

稀土催化劑在脫硫中的應用

根據(jù)科學總結得知，稀土元素的配位數(shù)具有一定的可變性，它們的剩余原子價與后備化學鍵能夠結構產生一定的催化作用，于是稀土元素本身也就具有一定的催化活性，它可以作為輔助催化劑或者添加劑運用在脫硫、脫硝工作當中，發(fā)揮它的抗老化與抗中毒能力。150℃到200℃之間，是稀土型脫硫劑發(fā)揮其作用的最佳溫度區(qū)間，效率為90%以上，而且脫硫劑可以進行重復使用。比如單組份的CeO2和La2O3催化還原SO2，它的脫硫效果比其他化學物質的脫硫效率更高。如果將氧化鈰和氧化鑭負載于載體上，能夠將二氧化硫的活性高效率提升，50℃到100℃成為它的反應溫度區(qū)間，實現(xiàn)了低溫催化的最佳效果。

煙氣脫硝技術的問題研究

炭基材料在脫硝中的應用。

（1）活性炭的應用問題。將活性炭運用到脫硝技術中來，可以分為吸附方法、選擇性催化還原方法、與熾熱炭還原方法。吸附方法就是運用活性炭的微小的孔隙結構域官能團吸附二氧化氮，將一氧化碳轉化為二氧化氮。而吸附方法的最終機理尚處于有爭論的階段，解決此項理論問題勢在必行。選擇性催化還原方法就是運用活性炭將NO2進行吸附，降低NO2和NH3的反應活化能量，從而提升NH3的使用效能：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O。熾熱還原方法就是在一定的高溫環(huán)境下，運用炭和NO2產生化學反應生成NO2與N2，這種方法不需要催化劑。利用這三種方法可以降低成本，對產生的熱量進行充分利用，值得現(xiàn)代工廠進行大力使用。

（2）活性焦的應用問題。上面介紹了脫硫工作中的此項技術，將其運用在脫硝技術上如出一轍。另外，煙氣中的氧氣與水蒸汽能夠促進活性焦對NO2的吸附能力，NO的濃度對其脫硝性能影響較小。

金屬氧化物、載體催化劑在脫硝中的應用

（1）釩氧化物的運用。利用V2O5促進脫硝技術的提升主要原因就是其能夠對NH3進行有效的吸附氧化，促進中間產物的成產效率，從而加大脫硝的工作能力。

（2）CuO的應用。當煙氣加熱到400℃的時候，加入一定的NH3后，裝有負載型的氧化銅反應器就會脫去90%以上的NO2，達到最佳脫硝效果。稀土催化劑在脫硝中的應用。La2O3、CeO2和Sm2O3等稀土氧化物在無氧和有氧氣氛下均具有較好的催化活性，并且O2的存在促進了除CeO2之外其他稀土氧化物催化還原NO的轉化率。稀土材料CeO2-La2O3/γ-Al2O2催化劑以及預硫化的La-CoO2和Cu-LaCoO2催化劑均具有一定的耐氧脫硫性能，在含氧氣氛下催化還原脫硫、脫硝技術的研究上具有較大的發(fā)展前景。

煙氣脫硫脫硝一體化技術展望

煙氣脫硫脫硝技術就是在同一套工藝流程中同時進行脫硫、脫硝工作，這樣可以節(jié)省更多的成本、減少工業(yè)廢物產生量。目前，實現(xiàn)煙氣脫硫脫硝技術一體化的主要方法就是臭氧氧化方法、脈沖電暈方法、炭基材料方法、電子束照射方法、金屬氧化物催化方法。

采用這些方法將工廠排放的煙氣中的硫和氮進行化學反應形成一種穩(wěn)定的狀態(tài)，產生硫酸鹽與硝酸鹽供工廠所使用。但是，這些方法只處于一種試驗的階段，應該講高效液相催化氧化方法、膜分離技術、氣體液化技術進行全面應用，做到降低二次污染、降低成本的最佳效果，才是將來我們研究的一個重要課題。

結語

本文從煙氣的脫硫與脫硝兩種技術上進行了研究，發(fā)現(xiàn)炭基材料、金屬氧化物、載體催化劑、稀土催化劑在其中發(fā)揮的具體作用，將其中的化學反應與吸附現(xiàn)象做了細致總結。目前我們面臨的技術困難也是相當多的，只有將大氣污染的現(xiàn)狀認識清楚，開發(fā)更高的科技實力水平，才能獲得更加的效果。

文章最后對煙氣中的脫硫脫硝技術一體化進行了展望，期待這項技術能夠有更高的突破，給煙氣脫硫脫硝工作的全面開展、效果落實提供更新的技術支持。