络合吸收法烟气同时脱硫脱硝

王禹

【摘 要】本文简单介绍了湿法同时脱硫脱硝技术，重点介绍了络合吸收法中添加螯合剂脱硫脱硝的技术研究进展，并对脱硫脱硝技术的发展前景进行了展望。

【关键词】亚铁氨羧螯合剂；同时脱硫脱硝；络合吸收法

近年来，随着我国经济的飞速发展，引起能源需求的不断增加，导致大气环境污染日趋严重，不仅危害到人们的正常生活，也威胁到人们的身体健康。当前，我国大气污染主要呈现以SO2和氮氧化物（NOx）为主要污染物的传统煤烟型污染特征，尤其在经济发展领先的城市群区域，污染现象尤为严重[1]。因此控制SO2和NOx排放量以及治理其所产生的污染是亟待解决的问题。

烟气同时脱硫脱硝技术可降低现有的烟气脱硫、脱硝技术中过高的净化费用，工艺设备较为简单，适应现代化的发展要求，是烟气治理领域中前景广阔的研究方向[2]。烟气同时脱硫脱硝技术按工作介质不同可分为湿法、干法和半干法三大类[3]。

其中，湿法烟气脱硫脱硝技术在烟气脱硫脱硝中具有工艺完善，脱硫效率高，应用广泛的优势，有着很大的发展潜力。NO在水中的溶解度极低，湿法烟气脱硫脱硝主要难点在于用物理化学方法来提高NO在水中的溶解度。根据液相中发生的化学反应以及对废气的处理方式不同，将湿法烟气脱硫脱硝技术分为络合吸收法，碱液吸收法，氧化吸收法，还原吸收法和微生物法。其中工业应用较为广泛的是络合吸收法。

自20世纪70年代，美国和日本学者针对液相络合吸收法烟气同时脱硫脱硝做了大量研究，近年来，国内也出现了对此方面的研究报告。络合吸收法是在湿法脱硫的基础上，添加能络合吸收NO的金属络合剂，大幅度增加NO的溶解度，来促进脱除NOx，以此实现脱硝的目的。目前，常见的螯合剂大多为亚铁螯合剂和钴螯合剂。

1 亚铁螯合剂

目前，用于烟气脱硫脱硝的亚铁螯合剂主要有两类：亚铁氨羧螯合剂和亚铁含巯基（-SH）螯合剂。亚铁氨羧螯合剂中具有代表性的是乙二胺四乙酸合铁（FeIIEDTA）。1980年Sada.E等人[4]采用FeIIEDTA和MgSO3溶液同时吸收NO和SO2，实验验证单独采用FeIIEDTA溶液吸收NO为快速反应。而SO2-3还原FeIIEDTA（NO）的反应与eIIEDTA络合吸收NO的反应相比非常慢，可以忽略。如果同时吸收NO和SO2，可以大大提高NO的吸收速率。其主要反应机理为：

1933年，Dravo公司将FeIIEDTA同时脱硫脱硝工艺运用到实际工业当中，利用氧化镁作为吸收剂进行脱硫脱硝，其脱硫率高达99%，脱硝率也大于60%[5]。FeIIEDTA价格低廉，络合能力强，稳定性好，是科研人员的首选。但烟气中残留的O2（3%～8%）会将吸收液中的FeIIEDTA氧化成FeIIIEDTA，而FeIIIEDTA络合NO的能力很差，大大降低了吸收液的活性。为了有效的利用吸收液，为保证吸收液的活性，使吸收反应反复循环进行下去，研究吸收液的再生成为了至关重要的课题。众多学者针对吸收液的再生过程，即研究FeIIEDTA还原和副产物的去除，得出了各种处理方法。Thomas[6]等提出了采用多酚化合物作为脱除过程中的抗氧化剂，如焦棓酸。焦棓酸不但可以作为抗氧化剂与烟气中残留的氧气反应，同时又可以作为还原剂将FeIIIEDTA还原成FeIIEDTA，从而保证了吸收液的活性。但焦棓酸价格昂贵，不适合工业应用。马乐凡等[7-8]选择在碱性环境中使用铁粉作为还原剂。铁粉可以将FeIIIEDTA还原成FeIIEDTA，生成氢氧化亚铁沉淀，同时将络合吸收的NO还原为氨，产生的NH+ 4用酸吸收除去。但此法同样不适用于工业应用。

2 钴螯合剂

周春琼[9]等学者曾以乙二胺合钴和尿素作为吸收液进行同时脱硫脱硝的实验研究。乙二胺合钴氧化NO的机理较为特殊。在碱性条件下乙二胺合钴即可直接将NO氧化，生成[Co（EN）2（NO2）]OH2+ 。在氧化过程中，钴的价态不发生变化，只要在强碱和过量的吸收液条件下即可循环再生。在碱性溶液中SO2易被吸收，但在pH>10的时候，SO2会生成大量的SO2- 3易与Co6+反应生成沉淀，将会大大降低络合剂的活性，导致脱硫脱硝率降低。

对于钴螯合剂，虽然其氧化络合能力较强，但对其研究仍处于实验室研究阶段，并且存在着理论研究不成熟，运行条件不确定等问题。钴螯合剂实现工业化应用还有很长的路要走。

3 展望

湿法同时脱硫脱硝技术工艺成熟，效率高，但不可避免的存在工业生产成本高、占地面积与耗水量大、易产生二次污染、设备腐蚀等问题。因此研究开发经济有效、环保、系统简单、操作容易、费用更低的新型烟气脱硫脱硝一体化技术是科技工作者共同的努力方向。

【参考文献】

[1]孙胜奇，陈荣永，王平.我国二氧化硫烟气脱硫技术现状及进展[J].中国钼业，2005，29（1）：53-54.

[2]徐姣.生物法脱除工业废气中NO和SO2的研究[J].天津大学，2008，9：32-35.

[3]王谦.湿法烟气同时脱硫脱氮技术综述[J].环境科学导刊，2009，2：51-55.

[4]Sada E et al. Individual and Simultaneous Absorption of Dilute NO and SO2 in Aqueous Slurries of MgSO3 with FeII-edta， Chem. Process Des，1980，19：377～382[Z].

[5]荆国华.FeIIEDTA络合吸收生物转化脱除NO研究[D].杭州：浙江大学，2004.

[6]Tomasz T， Suchecki， Barbara Mathews， Hidehiro Kumazawa. Kinietic Study of Ambient-Temperature Reduction of FeII-edta by Na2SO4[J].Ind.Eng.Chem.Res，2005，（44）：4249～4253.

[7]马乐凡，童志权，张俊丰.液相络合-铁屑还原-酸吸收回收法脱出烟气中NOx的机理研究[J].环境科学学报，2005，25（5）：627～642.

[8]Shi Y，Chang S G. Kinietic of NO absorption in aqueous iron thiochelate solutions[J].Enviornmental Progress，1977（4）：301～306.

[9]王莉，赵伟荣，吴忠标.金属络合剂在湿法脱硝中的应用[J].环境工程学报，2007，2（1）：88～92.

[责任编辑：王楠]