煙氣中所含的煙塵、二氧化硫、氮氧化物(NOX)等有害物質(zhì)是造成大氣污染、酸雨、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題的主要根源,如何有效去除煙氣中的SO2和NOX引起世界各國(guó)研究者的重視。當(dāng)今世界上應(yīng)用得較廣泛的脫硫技術(shù)是煙氣脫硫工藝(FGD),其中濕法FGD具有很高的脫硫效率,但難以用來脫硝。這是因?yàn)闊煔庵蠳OX的主要成分是NO,約占總量的90%以上,它是一種無色、無臭、不活潑的氣體,除了生成絡(luò)合物以外,無論在水中或堿液中都幾乎不被吸收。
因?yàn)闈穹摿蛟诋?dāng)前FGD市場(chǎng)中占有相當(dāng)大的比重,所以對(duì)該方法作相應(yīng)的改進(jìn)以用于同時(shí)脫硫脫硝將會(huì)有很大的發(fā)展前景。為了有效地吸收NOX,需要將煙氣中的NO氧化到NO2/~1.3。在低濃度下,NO的氧化速度是非常緩慢的。因此NO的氧化速度成為吸收法脫除NOX總速度的決定因素。為了加速NO的氧化,可以采用氧化劑直接氧化。
近年來,在液相中添加化學(xué)試劑的方法被廣泛嘗試。其中,濕法脫硝添加劑被證明是有效的。脫硝添加劑氧化還原法,用濕法煙氣脫硝劑將NO氧化成NO2,然后用水溶液將NO2還原成N2,該法可以采用CaCO3(石灰石)作為脫硫劑的濕法脫硫技術(shù)結(jié)合使用,脫硫的反應(yīng)產(chǎn)物又可作為NO2的還原劑,濕法煙氣脫硝劑的脫硝率可達(dá)95%,且可同時(shí)脫硫。
早在20 世紀(jì)70年代末,國(guó)外煙氣脫硝機(jī)構(gòu)就研究了濕法煙氣脫硝劑溶液對(duì)NOX的吸收。到了90年代他們使用的是平板式氣液界面的半分批攪拌容器。使用填充柱和攪動(dòng)槽也進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)研究,并且在這個(gè)基礎(chǔ)上,分別嘗試用噴淋塔和鼓泡柱進(jìn)行同時(shí)脫硫脫硝的研究。脫硝方法分為干法脫硝和濕法脫硝兩種方式,干法脫硝效率在80%左右,投入大,占地面積大,成本高,運(yùn)行費(fèi)用高;濕法脫硝,投入小,占地面積小,成本低,運(yùn)行費(fèi)用低,并且能與現(xiàn)有的脫硫技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)脫硝,具有操作簡(jiǎn)單,使用方便。
濕法脫硝添加劑具有吸水性,溶于水,有很強(qiáng)的氧化性。濕法脫硝添加劑溶液濕法脫除NOX的反應(yīng)比較復(fù)雜,許多學(xué)者在進(jìn)行這方面的研究后,對(duì)反應(yīng)機(jī)理有了一定的了解。這是一個(gè)氣膜控制的吸收氧化反應(yīng),NOX主要通過N2O3和N2O4的水解而被吸收,NO可以在水溶液中被濕法煙氣脫硝劑定量地氧化。
NO雖然溶于水,但不能生成氮的含氧酸,在0℃時(shí),一體積水可溶解0.07體積的NO,NO難溶于水成為脫硝的難點(diǎn),但在濕法煙氣脫硝劑中,有足夠的水水使NO溶于水中。有關(guān)研究表明當(dāng)水溶液中硝酸含量>12%時(shí),NO的溶解度比在純水中大100倍,即一體積水能溶解7體積的NO,煙氣開始溶于水中時(shí)水是純凈的,先是NO2溶于水生成HNO3,如果NO2在水中不被還原,按照濕法脫硝添加劑在水中的煙水比例計(jì)算,2小時(shí)44分鐘后,水溶液中硝酸的含量為12%左右,因此可以說NO溶于水是不成問題的。