燃煤煙氣中SO2和NOx是大氣污染物的主要來(lái)源,脫硫脫硝技術(shù)是煙氣治理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
(1)尿素/H2O2溶液脫硫脫硝。60℃時(shí)在一定濃度的尿素/H2O2溶液中通入含有SO2和NO的煙氣,煙氣中有毒氣體被一定程度吸收。尿素/H2O2溶液對(duì)SO2具有很高的去除效率,寫(xiě)出尿素和H2O2溶液吸收SO2,生成硫酸銨和CO2的化學(xué)方程式為
SO2+CO(NH2)2+H2O2+H2O=(NH4)2SO4+CO2
SO2+CO(NH2)2+H2O2+H2O=(NH4)2SO4+CO2
。
(2)V2O5/炭基材料(活性炭、活性焦、活炭纖維)也可以脫硫脫硝。V2O5/炭基材料脫硫原理是:SO2在炭表面被吸附,吸附態(tài)SO2在炭表面被催化氧化為SO3,SO3再轉(zhuǎn)化為硫酸鹽等。
①V2O5/炭基材料脫硫時(shí),通過(guò)紅外光譜發(fā)現(xiàn),脫硫開(kāi)始后催化劑表面出現(xiàn)了VOSO4的吸收峰,再通入O2后VOSO4吸收峰消失,該脫硫反應(yīng)過(guò)程可描述為 SO2與V2O5作用形成具有VOSO4結(jié)構(gòu)的中間體,VOSO4中間體與氣相的O2反應(yīng)生成SO3和V2O5 (或3SO2+V2O5+O2=2VOSO4+SO3,4VOSO4+O2=2V2O5+4SO3)
SO2與V2O5作用形成具有VOSO4結(jié)構(gòu)的中間體,VOSO4中間體與氣相的O2反應(yīng)生成SO3和V2O5 (或3SO2+V2O5+O2=2VOSO4+SO3,4VOSO4+O2=2V2O5+4SO3)
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②V2O5/炭基材料脫硫時(shí),控制一定氣體流速和溫度,考察了煙氣中O2的存在對(duì)V2O5/炭基材料催化劑脫硫活性的影響,結(jié)果如圖1所示,當(dāng)O2濃度過(guò)高時(shí),去除率下降,其可能原因是 氧氣濃度過(guò)高時(shí),O2、SO2和NO分子會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附的局勢(shì),當(dāng)O2分子占據(jù)催化劑過(guò)多活性位時(shí),剩余的SO2、NO分子就不能很好地被吸附,導(dǎo)致脫硫脫硝率下降
氧氣濃度過(guò)高時(shí),O2、SO2和NO分子會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附的局勢(shì),當(dāng)O2分子占據(jù)催化劑過(guò)多活性位時(shí),剩余的SO2、NO分子就不能很好地被吸附,導(dǎo)致脫硫脫硝率下降
。
(3)ClO2可對(duì)煙氣中NOx、SO2進(jìn)行協(xié)同脫除,涉及的部分反應(yīng)如下:
Ⅰ.ClO2+NO═NO2+ClO
Ⅱ.ClO+NO═Cl+NO2
Ⅲ.ClO2+SO2═ClO+SO3
Ⅳ.ClO+SO2═Cl+SO3
①反應(yīng)Ⅳ的歷程如圖2所示。該歷程中最大活化能E正=7.7
7.7
kcal?mol-1。
②保持其他條件不變,分別在不添加NO、添加NO兩種情況下,控制模擬煙氣中不同并反應(yīng)相同時(shí)間,測(cè)得SO2氧化率隨變化如圖3所示。不添加NO時(shí),SO2氧化率較低(不超過(guò)3%)的原因可能是 反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)反應(yīng)速率相對(duì)較慢,SO2氧化率低
反應(yīng)Ⅲ的化學(xué)反應(yīng)速率相對(duì)較慢,SO2氧化率低
;添加NO時(shí),SO2氧化率比不添加NO時(shí)高,其原因可能是 反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ的化學(xué)反應(yīng)速率較快,添加NO后,ClO2通過(guò)反應(yīng)Ⅰ快速生成ClO,ClO又快速將SO2氧化為SO3
反應(yīng)Ⅰ、Ⅳ的化學(xué)反應(yīng)速率較快,添加NO后,ClO2通過(guò)反應(yīng)Ⅰ快速生成ClO,ClO又快速將SO2氧化為SO3
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