环境化学氮氧化合物的危害

1、氮氧化物的危害及处理技术 氮氧化物的概况 氮氧化物的来源 氮氧化物的危害 氮氧化物的处理技术 总结和展望氮氧化物的概况 氮氧化物（ ）是大气中的主要污染物之一，氮氧化合物种类很多，如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮 (N0)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮 (N203)、四氧化二氮(N204)和五氧化二氮(N205)等。它毒害人类，危及人的健康，特别是当条件适宜时，在阳光照耀下，发生光化学反应，可在较大范围内使人窒息，造成对生态环境的潜在危害xNO氮氧化合物的来源 大气污染过程大气污染过程中中氮氧氮氧化合物主要来自三方化合物主要来自三方面：工业污染、生活面：工业污染、生活污染、交通污染。污染、交

2、通污染。工业污染 主要是由于在工业生产过程中主要是由于在工业生产过程中( (特别是在石特别是在石油化工企业油化工企业) )燃烧化石燃料而产生的，它主燃烧化石燃料而产生的，它主要包括二部分：要包括二部分： 一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体一是在工艺生产过程中排放的泄漏的气体污染物，如化工厂及煤制气厂；污染物，如化工厂及煤制气厂； 二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放二是在工业生产用的各种锅炉、窑炉排放的污染物；的污染物；生活污染 主要是指城镇居民、机关和服务性行业，主要是指城镇居民、机关和服务性行业，因做饭、取暖、沐浴等生活需要，燃烧矿因做饭、取暖、沐浴等生活需要，燃烧矿物质燃料而向大气排放

3、的氮氧化合物等污物质燃料而向大气排放的氮氧化合物等污染物质，是大气污染的有害气体产生的主染物质，是大气污染的有害气体产生的主要来源之一要来源之一交通污染 主要来自两个方面：一是主要来自两个方面：一是汽车、火车、轮船和飞机汽车、火车、轮船和飞机等交通工具在运动过程中等交通工具在运动过程中排放的一氧化碳、氮氧化排放的一氧化碳、氮氧化合物等；二是在原料运输合物等；二是在原料运输过程中由于某些原料的过程中由于某些原料的泄漏及直接向空排放而造泄漏及直接向空排放而造成的污染成的污染氮氧化物的危害1.1.腐蚀作用腐蚀作用 2.2.对人体的毒害作用对人体的毒害作用3.3.对植物的危害对植物的危害4.4.对环境

4、的污染对环境的污染1.腐蚀作用 氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸氮氧化物遇到水或水蒸气后能生成一种酸性物质，对绝大多数金属和有机物均产生性物质，对绝大多数金属和有机物均产生腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组腐蚀性破坏。它还会灼伤人和其它活体组织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生织，使活体组织中的水份遭到破坏，产生腐蚀性化学变化腐蚀性化学变化。2.对人体的毒害作用 它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起它们和血液中的血色素结合，使血液缺氧，引起中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸中枢神经麻痹。吸入气管中会产生硝酸, ,破坏血液破坏血液中血红蛋白，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。中血红蛋白

5、，降低血液输氧能力，造成严重缺氧。而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼而且据研究发现，在二氧化氮污染区内，人的呼吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起吸机能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影响，会加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器加重支气管炎、哮喘病和肺气肿，这使得呼吸器官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，官发病率增高。与碳氢化合物经太阳紫外线照射，会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化会生成一种有毒的气体叫光化学烟雾。这些光化学烟雾，能使人的眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧学烟雾，能使人的

6、眼睛红痛，视力减弱，呼吸紧张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡。张，头痛，胸痛，全身麻痹，肺水肿，甚至死亡。3.对植物的危害 一氧化氮不会引起植一氧化氮不会引起植物叶片斑害，但能抑物叶片斑害，但能抑制植物的光合作用。制植物的光合作用。而植物叶片气孔吸收而植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮，就会溶解二氧化氮，就会造成叶脉坏死，从而造成叶脉坏死，从而影响植物的生长和发影响植物的生长和发育，降低产量。如长育，降低产量。如长期处于期处于23ppm23ppm的高浓的高浓度下，就会使植物产度下，就会使植物产生急性受害生急性受害4.对环境的污染 可与臭氧分子反应，破坏臭可与臭氧分子反应，破坏臭氧层，导致大气

7、中臭氧含量氧层，导致大气中臭氧含量降低，从而减弱对紫外线辐降低，从而减弱对紫外线辐射的屏蔽作用，而紫外线辐射的屏蔽作用，而紫外线辐射量的增加首先会降低人体射量的增加首先会降低人体的免疫系统功能，危害呼吸的免疫系统功能，危害呼吸器官和眼睛、诱发慢性病、器官和眼睛、诱发慢性病、增高皮肤癌发病率增高皮肤癌发病率处理技术干法干法催化还原法催化还原法固体吸附法固体吸附法络盐生成吸收法络盐生成吸收法液体吸收法液体吸收法湿法湿法固体吸附法固体吸附法 固体吸附法治理废气既能较彻底固体吸附法治理废气既能较彻底地消除污染，又能将回收利用。地消除污染，又能将回收利用。固体吸附剂有活性炭、硅胶和各固体吸附剂有活性炭、

8、硅胶和各种类型的分子筛。其主要缺点是：种类型的分子筛。其主要缺点是：操作繁琐，分子筛用量大，能量操作繁琐，分子筛用量大，能量消耗大。消耗大。分子筛吸附法分子筛吸附法 常用作吸附剂的分子筛有氢型丝光沸石、氢型皂常用作吸附剂的分子筛有氢型丝光沸石、氢型皂沸石等。以氢型丝光沸石为例，该物质对沸石等。以氢型丝光沸石为例，该物质对NOxNOx有较有较高的吸附能力，在有氧条件下，能够将高的吸附能力，在有氧条件下，能够将NONO氧化为氧化为加以吸附。利用分子筛吸附技术来净化氮氧化合加以吸附。利用分子筛吸附技术来净化氮氧化合物是吸附法中最有前途的一种方法，国外已有工物是吸附法中最有前途的一种方法，国外已有工业

9、装置用予处理硝酸尾气业装置用予处理硝酸尾气活性炭吸附法活性炭吸附法 此法对此法对NOxNOx的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。的吸附过程吸附剂伴有化学反应发生。NOxNOx被吸附到活性炭表面后，活性炭对被吸附到活性炭表面后，活性炭对NOxNOx有还原作用，反有还原作用，反应式如下：应式如下： 活性炭对低浓度活性炭对低浓度NOxNOx有很高的吸附能力，其吸附能力有很高的吸附能力，其吸附能力超过分子筛和硅胶。但缺点在于对超过分子筛和硅胶。但缺点在于对NOxNOx的吸附容量小且的吸附容量小且解析再生麻烦，活性炭在解析再生麻烦，活性炭在300300以上有自燃的可能，处以上有自燃的可能，处理不又当会造成

10、二次污染，故实际应用有困难。理不又当会造成二次污染，故实际应用有困难。222222222NCONOCCONNOC硅胶吸附法硅胶吸附法 以硅胶作为吸附剂先将NO氧化为再加以吸附，经过加热可解吸附。当的浓度高于0.1%，NO的浓度高于l%一1.5%，效果良好，但是如果气体含固体杂质时，就不宜用此方法，因为固体杂质会堵塞吸附剂空隙而使吸附剂失去作用。催化还原法催化还原法 催化还原法处理的原理是在催化剂催化还原法处理的原理是在催化剂存在的条件下，利用还原性物质将存在的条件下，利用还原性物质将为无还原害气体。为无还原害气体。非选择性催化还原法非选择性催化还原法 选择性催化还原法，最早是利用铂族金属作为主

11、选择性催化还原法，最早是利用铂族金属作为主要成分的载体催化剂。通过加热反应脱除。此法要成分的载体催化剂。通过加热反应脱除。此法早在早在19561956年就被用于硝酸工厂尾气脱色，也就是年就被用于硝酸工厂尾气脱色，也就是用少量还原剂，使尾气中红棕色的还原成无色的用少量还原剂，使尾气中红棕色的还原成无色的而放空。它并没有真正脱除而放空。它并没有真正脱除NOxNOx，只是看不到黄色，只是看不到黄色而已。而已。氨选择催化还原法氨选择催化还原法 这种方法具有更多的实际优点，技术成这种方法具有更多的实际优点，技术成熟，工业化应用多。该方法所用催化剂可熟，工业化应用多。该方法所用催化剂可以是铂族，也可以是非

12、铂族的载体催化剂。以是铂族，也可以是非铂族的载体催化剂。反应温度比非选择催化还原低，还原剂氮反应温度比非选择催化还原低，还原剂氮只与只与NONO反应，不与尾气中的氧气反应，这反应，不与尾气中的氧气反应，这样可节省大量的氨样可节省大量的氨金属碳基催化剂催化还原法金属碳基催化剂催化还原法 该方法是目前国内较先进的一种以活性炭该方法是目前国内较先进的一种以活性炭为载体，碱金属为催化剂，在不太高的燃为载体，碱金属为催化剂，在不太高的燃烧温度下彻底治理的方法。此方法在航天烧温度下彻底治理的方法。此方法在航天发射场已得到应用，处理效果好。发射场已得到应用，处理效果好。液体吸收法NaOH溶液吸收法 反应方程

13、式：反应方程式： 该法主要用于处理硝酸生产尾气、硝化反应该法主要用于处理硝酸生产尾气、硝化反应尾气以及使用硝酸处理金属产生的废气。这尾气以及使用硝酸处理金属产生的废气。这类废气中浓度一般在类废气中浓度一般在10005000PPm10005000PPm之间，之间，有时更高，但排放量并不大有时更高，但排放量并不大OHNaNONaOHNONOONaNONaNONaOHNOx2223222222尿素一硝酸溶液吸收法尿素一硝酸溶液吸收法 我国某航大发射中心对于加注系统及库房产生的我国某航大发射中心对于加注系统及库房产生的氮氧化物废气，就是采用这种方法处理的。该处氮氧化物废气，就是采用这种方法处理的。该处

14、理系统经多年使用证明，其处理氮氧化物的效率理系统经多年使用证明，其处理氮氧化物的效率高，性能稳定。高，性能稳定。水一硫酸亚铁两段吸收法水一硫酸亚铁两段吸收法 氮氧化物废气常采用水吸收处理。由于水吸收氮氧化物废气常采用水吸收处理。由于水吸收NONO的效率很低，而的效率很低，而FeS04FeS04对对NONO具有很高的吸收率，生具有很高的吸收率，生成不稳定的络合物其反应方程式：成不稳定的络合物其反应方程式：44)(SONOFeNOFeSOFeEDTAS032一络合吸收法 固定燃烧装置排放烟道气中的氮氧化物，固定燃烧装置排放烟道气中的氮氧化物，9090以上的是以上的是NONO，若用溶液吸收，必须使，

15、若用溶液吸收，必须使NONO氧化为，吸收效果才好。而用氧化为，吸收效果才好。而用FeEDTAFeEDTA络合物吸收络合物吸收NONO，则可直接与，则可直接与NONO络合，在还络合，在还原剂存在的条件下，原剂存在的条件下，NONO被还原成、或达到被还原成、或达到去除的目的。该方法在国内尚未有报道，去除的目的。该方法在国内尚未有报道，国外也仅见日本用于中试装置。国外也仅见日本用于中试装置。燃烧过程中的控制方法 从的成因我们知道：的生成主要与燃烧火从的成因我们知道：的生成主要与燃烧火焰的温度、燃烧气体中氧的浓度、燃烧气焰的温度、燃烧气体中氧的浓度、燃烧气体在高温下的滞留时间及燃料中的含氧量体在高温下

16、的滞留时间及燃料中的含氧量因素有关。因此，能因素有关。因此，能 通过燃烧技术控制的生成环境从而抑制的通过燃烧技术控制的生成环境从而抑制的生成。生成。烟气再循环法 把空气预热器前的一部分烟气与燃烧用的空气混把空气预热器前的一部分烟气与燃烧用的空气混合，通过燃烧器送入炉内。由于温度较低的惰性合，通过燃烧器送入炉内。由于温度较低的惰性烟气进入炉内，达到了同时降低炉内温度水平和烟气进入炉内，达到了同时降低炉内温度水平和氧气浓度的目的。烟气再循环法使用不当会引起氧气浓度的目的。烟气再循环法使用不当会引起燃烧不稳定的问题，此外烟气再循环需要加装风燃烧不稳定的问题，此外烟气再循环需要加装风机、风道，还需要场

17、地，从而增大了投资，系统机、风道，还需要场地，从而增大了投资，系统较复杂，对原有设备进行改装时常受场地不够的较复杂，对原有设备进行改装时常受场地不够的限制。限制。全氧燃烧 在空气与燃料的燃烧过程中，占空气在空气与燃料的燃烧过程中，占空气7979的氮气对燃烧无的氮气对燃烧无益，反而由于大量的氮气被加热排人大气造成大量热损失，益，反而由于大量的氮气被加热排人大气造成大量热损失，最重要的是氮气在高温下与氧气生成的占燃烧中产生大部最重要的是氮气在高温下与氧气生成的占燃烧中产生大部分分。分级燃烧 分级燃烧其主要原理是，无论热反应型或燃烧型，燃烧区分级燃烧其主要原理是，无论热反应型或燃烧型，燃烧区的氧浓度

18、的氧浓度( (即过量空气系数即过量空气系数) )对的生成量影响很大，当过量对的生成量影响很大，当过量空气系数空气系数小于小于1 1时，燃烧区处于时，燃烧区处于“富燃料燃烧富燃料燃烧”状态，状态，对减少的生成量由明显的效果对减少的生成量由明显的效果。高性能燃烧器的应用 必须大力开发研究适合我国国情的高效低污染燃烧技术，必须大力开发研究适合我国国情的高效低污染燃烧技术，强化高效，防结渣、低排放的商陛能燃烧器的开发与应用强化高效，防结渣、低排放的商陛能燃烧器的开发与应用研究。研究。采用流化床燃烧 流化床能够在燃烧过程中有效的控制的产生和排放，是流化床能够在燃烧过程中有效的控制的产生和排放，是一种一种“清洁清洁”的燃烧方式，流化床内的燃烧温度可以控制的燃烧方式，流化床内的燃烧温度可以控制在在800-9