探讨工业废气中氮氧化物的处理措施

2015-03-10王金民张璐李琦

资源节约与环保 2015年3期

王金民张璐李琦

（1浙江省工业环保设计研究院有限公司浙江杭州 310000 2煤科集团杭州环保研究院有限公司浙江杭州 311200 3浙江省工业环保设计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质，多数氮氧化物是自然存在的，人类化工生产所排放的氮氧化物虽然总量不大，但是其危害却远远大于自然界中存在的氮氧化物。我国的化工生产发展迅速，生产中产生的废气对于环境而言是十分严重的污染，因此在绿色持续发展理念的促进下，必须采用措施对工业废气中的氮氧化物进行处理，使之满足排放标准，最大限度的控制污染程度和范围。下面就对一种氮氧化物处理的措施进行试验分析，从而获得最佳的处理方法。

1 实验处理过程分析

1.1 实验流程

实验选择的是综合处理方式，其将空气、氮气、氧化氮进行混合，从而获得一定浓度的氮氧化物，从反映装置的塔底进入填料装置，吸收液从上部进入填料装置，完成喷淋混合。形成的溶液从塔底引流装置排出，经过吸收净化后的排放气体从塔顶排出，吸收液需利用恒温水浴进行控制调节。

1.2 试验设备

测量仪器：紫外线可见光分光光度计，波长范围设定在200nm~1000nm，波长精度±0.2nm，样本分析波长设定为543nm。试验样本利用盐酸萘二胺比色法进行分析。利用标准溶液的浓度进行比对，对应的吸光度配合绘制完成曲线，并设计相关系数为0.998。

1.3 材料和制剂

试验原材料选择：对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、冰乙醇、高锰酸钾、硝酸、亚硝酸钠、双氧水、氢氧化钠、一氧化氮、氮气、活性炭。试验制剂：

1.3.1 吸收液：利用5g的氨基苯磺酸溶解至200mL热水，冷却后移到1000mL棕色量瓶中，加入50mL冰乙酸，加入0.05g盐酸萘乙二胺，加水定容，如果出现粉红色则应重新配置。使用中应对制剂进行4份+1份水的方式进行稀释，作为气体吸收液，吸收液吸光度控制在0.005以内。

1.3.2 亚硝酸盐标准液制备：量取0.375g亚硝酸钠颗粒，精确0.1mg，干燥一天。溶入水中，移到1000mL量瓶中，定容。使用前准确稀释成为2.5ug/mL的标准溶液。

1.3.3 吸收液：采用氢氧化钠溶液、双氧水、高锰酸钾溶液。

1.3.4 溶解水选择去离子水。

2 试验与结果分析

试验中选择氢氧化钠溶液吸收液配合活性炭进行两级联合处理技术，与湿法氧化碱溶液吸收法配合，处理氮氧化物。吸收率即吸收塔对氮氧化物的净化率。

2.1 两级处理法

氢氧化钠溶液与氮氧化物可以进行两种化学反应，其反应的方程式如下：

其反应所产生的物质为硝酸钠和亚硝酸钠，活性炭则作为物理吸收物，对氮氧化物进行吸附，从而帮助去除废气中的氮氧化物。吸附后活性炭可以重复利用，脱附的产物浓度较高，对其处理应进行氧化在送入到碱液吸收塔进行吸收处理。试验中对氢氧化钠溶液和活性炭的吸附除去效果进行了分析与对比。其中试验的条件如下：承载气体为空气，流量设定为0.16m3/h，温度设定29℃，压力设定为3000kPa，吸收塔直径为40mm，填料高度为1000mm，填料为700y板波纹规整填料，碱度30.活性炭塔直径25mm，填料高度1000mm。试验获得数据如下表1所示：

表1 二级联合处理结果分析

按照上述分析，可以发现在碱液吸收塔中综合吸收率维持在86%左右，吸收后氮氧化合物的浓度仍然较高，不能达到排放的基本要求，但是经过活性炭吸附后氮氧化合物的浓度则明显下降，达到了进99%的处理效果，该技术的处理效果较为明显。这就说明该技术措施对于工业生产所产生的氮氧化合物的无害处理较为理想。

2.2 湿法处理措施

湿法处理是一种补充措施，碱液法对氮氧化合物的处理效果与氧化度因素直接相关，因为一氧化氮不能直接被碱液吸收。所以硝酸溶液、双氧水、高锰酸钾溶液作为补充处理也是一种处理方式。为了全面了解试验中氮氧化物的处理效果，对湿法处理进行了单独的试验。

试验针对不同浓度的硝酸的处理结果进行分析，考察稀硝酸的氧化作用，然后再用碱液吸收，分析其处理结果。如硝酸作为氧化剂进行处理，随着硝酸的浓度提高氮氧化物的处理比例不断提高。因为氮氧化物是一种混合气体，所以一氧化氮的浓度较低，导致氮氧化物的处理效果不高。而硝酸对于一氧化氮而言有溶解性和氧化效果，随着硝酸浓度的增加，氧化性增加，因此脱除效果也增加。

如果将双氧水作为氧化剂，也采用不同浓度的双氧水作为氧化剂，和氮气+空气作为载气，氮气量和空气流量进行调整，其他条件与硝酸试验一致，以此比较双氧水的处理效果，对比二者之间的差异。试验发现，双氧水的浓度提高处理效果也随之提高，说明双氧水溶液的浓度提高，对氮氧化物的氧化性能也随之提高。但是与硝酸相比较，双氧水溶液在提高氮氧化物的处理效果的同时，不会出现氮氧化物挥发的问题，且氧化的过程中，双氧水对氮氧化物的处理效果要高于硝酸溶液的处理效果，这样减少了配合实施的碱液吸收的负荷，提高了氮氧化物的处理能力。

如果利用高锰酸钾溶剂进行吸收，而将比较中吸收率较高的双氧水的氮气量和空气量作为试验基础，即二者参数与双氧水一致，其他操作条件与硝酸条件相同的时候，可以客观反映高锰酸钾的湿法处理效果。这样的试验条件可以进一步比较高锰酸钾与双氧水处理效果的比较，从而发现那种湿法溶剂可以对氮氧化物产生更好的效果。实验证明，在各种条件完全一致的情况下，高锰酸钾溶剂对氮氧化物的去除效果要优于其他两种制剂。可以发现，随着高锰酸钾溶液的浓度提高，氮氧化物的除去率先出现增加而后出现降低，但是总体去除效果都维持在97%以上，而去除效果完全可以满足国家的相关标准，且远远高于标准。同时发现，如果高锰酸钾的浓度在1%以上进行增加，则浓度提高后处理的效果反而出现下降的趋势，所以在实际的处理中可以通过浓度的控制来控制高锰酸钾的处理效果。同时也发现，如果将高锰酸钾与碱液处理+活性炭的联合方式，则可以进一步提高氧化氮的处理效果。