煙氣中SO2和NO的轉(zhuǎn)化和綜合利用既有利于節(jié)約資源,又有利于保護(hù)環(huán)境。
(1)采用NaClO2溶液作為吸收劑可同時對煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝,在一定濃度的NaClO2溶液中通入含有SO2和NO的煙氣,反應(yīng)溫度為323K。
已知:4H++ClO2-═4ClO2+Cl-+2H2O;ClO2氧化性大于NaClO2。
①寫出NaClO2溶液將NO氧化為NO3-的離子方程式:
2H2O+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+4H+
2H2O+3ClO2-+4NO=4NO3-+3Cl-+4H+
。
②已知脫硫反應(yīng)速率大于脫硝反應(yīng)速率,原因是除了SO2和NO在煙氣中的初始濃度不同,還可能是 NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高
NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高
。
③當(dāng)調(diào)節(jié)溶液初始pH由7升至12時,通入煙氣后,NO轉(zhuǎn)化率由100%降為51%,可能的原因是 堿性條件下會減少氧化性更強的ClO2產(chǎn)生,降低了NO轉(zhuǎn)化率
堿性條件下會減少氧化性更強的ClO2產(chǎn)生,降低了NO轉(zhuǎn)化率
。
(2)有氧條件下,NO在催化劑作用下可被NH3還原為N2。在釩基催化劑(V2O5)作用下的脫硝反應(yīng)機理如圖1所示。
①根據(jù)圖1機理,NO、NH3在有氧條件下的總化學(xué)方程式是 4NH
3(g)+4NO(g)+O
2(g)
4N
2(g)+6H
2O(g)
4NH
3(g)+4NO(g)+O
2(g)
4N
2(g)+6H
2O(g)
。
②按上述圖1中NH3、NO和O2的比例進(jìn)行催化脫硝反應(yīng)。相同反應(yīng)時間,NH3和NO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖2所示,200℃后,NO轉(zhuǎn)化率急劇下降的原因是 NH3與O2生成了NO
NH3與O2生成了NO
。
(3)羥基自由基(HO?)也可以用于脫硫脫硝。圖3表示光催化氧化技術(shù)可生成HO?:光照時,價帶失去電子產(chǎn)生有強氧化性的空穴,價帶上生成HO?;描述產(chǎn)生HO?的另一種過程:光照時,電子從價帶躍遷至導(dǎo)帶,O2在導(dǎo)帶獲得電子生成H2O2或O2-,最終轉(zhuǎn)化為HO?
光照時,電子從價帶躍遷至導(dǎo)帶,O2在導(dǎo)帶獲得電子生成H2O2或O2-,最終轉(zhuǎn)化為HO?
。
【答案】2H
2O+3ClO
2-+4NO=4NO
3-+3Cl
-+4H
+;NO溶解度較低或脫硝反應(yīng)活化能較高;堿性條件下會減少氧化性更強的ClO
2產(chǎn)生,降低了NO轉(zhuǎn)化率;4NH
3(g)+4NO(g)+O
2(g)
4N
2(g)+6H
2O(g);NH
3與O
2生成了NO;光照時,電子從價帶躍遷至導(dǎo)帶,O
2在導(dǎo)帶獲得電子生成H
2O
2或O
2-,最終轉(zhuǎn)化為HO?