環(huán)境化學(xué)氮氧化合物的危害

1、氮氧化物的危害及處理技術(shù) 氮氧化物的概況 氮氧化物的來(lái)源 氮氧化物的危害 氮氧化物的處理技術(shù) 總結(jié)和展望氮氧化物的概況 氮氧化物（ ）是大氣中的主要污染物之一，氮氧化合物種類很多，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。它毒害人類，危及人的健康，特別是當(dāng)條件適宜時(shí)，在陽(yáng)光照耀下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，可在較大范圍內(nèi)使人窒息，造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在危害xNO氮氧化合物的來(lái)源 大氣污染過(guò)程大氣污染過(guò)程中中氮氧氮氧化合物主要來(lái)自三方化合物主要來(lái)自三方面：工業(yè)污染、生活面：工業(yè)污染、生活污染、交通污染。污染、交

2、通污染。工業(yè)污染 主要是由于在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中主要是由于在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中( (特別是在石特別是在石油化工企業(yè)油化工企業(yè)) )燃燒化石燃料而產(chǎn)生的，它主燃燒化石燃料而產(chǎn)生的，它主要包括二部分：要包括二部分： 一是在工藝生產(chǎn)過(guò)程中排放的泄漏的氣體一是在工藝生產(chǎn)過(guò)程中排放的泄漏的氣體污染物，如化工廠及煤制氣廠；污染物，如化工廠及煤制氣廠； 二是在工業(yè)生產(chǎn)用的各種鍋爐、窯爐排放二是在工業(yè)生產(chǎn)用的各種鍋爐、窯爐排放的污染物；的污染物；生活污染 主要是指城鎮(zhèn)居民、機(jī)關(guān)和服務(wù)性行業(yè)，主要是指城鎮(zhèn)居民、機(jī)關(guān)和服務(wù)性行業(yè)，因做飯、取暖、沐浴等生活需要，燃燒礦因做飯、取暖、沐浴等生活需要，燃燒礦物質(zhì)燃料而向大氣排放

3、的氮氧化合物等污物質(zhì)燃料而向大氣排放的氮氧化合物等污染物質(zhì)，是大氣污染的有害氣體產(chǎn)生的主染物質(zhì)，是大氣污染的有害氣體產(chǎn)生的主要來(lái)源之一要來(lái)源之一交通污染 主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是主要來(lái)自兩個(gè)方面：一是汽車、火車、輪船和飛機(jī)汽車、火車、輪船和飛機(jī)等交通工具在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中等交通工具在運(yùn)動(dòng)過(guò)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；二是在原料運(yùn)輸合物等；二是在原料運(yùn)輸過(guò)程中由于某些原料的過(guò)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.腐蝕作用腐蝕作用 2.2.對(duì)人體的毒害作用對(duì)人體的毒害作用3.3.對(duì)植物的危害對(duì)植物的危害4.4.對(duì)環(huán)境

4、的污染對(duì)環(huán)境的污染1.腐蝕作用 氮氧化物遇到水或水蒸氣后能生成一種酸氮氧化物遇到水或水蒸氣后能生成一種酸性物質(zhì)，對(duì)絕大多數(shù)金屬和有機(jī)物均產(chǎn)生性物質(zhì)，對(duì)絕大多數(shù)金屬和有機(jī)物均產(chǎn)生腐蝕性破壞。它還會(huì)灼傷人和其它活體組腐蝕性破壞。它還會(huì)灼傷人和其它活體組織，使活體組織中的水份遭到破壞，產(chǎn)生織，使活體組織中的水份遭到破壞，產(chǎn)生腐蝕性化學(xué)變化腐蝕性化學(xué)變化。2.對(duì)人體的毒害作用 它們和血液中的血色素結(jié)合，使血液缺氧，引起它們和血液中的血色素結(jié)合，使血液缺氧，引起中樞神經(jīng)麻痹。吸入氣管中會(huì)產(chǎn)生硝酸中樞神經(jīng)麻痹。吸入氣管中會(huì)產(chǎn)生硝酸, ,破壞血液破壞血液中血紅蛋白，降低血液輸氧能力，造成嚴(yán)重缺氧。中血紅蛋白

5、，降低血液輸氧能力，造成嚴(yán)重缺氧。而且據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在二氧化氮污染區(qū)內(nèi)，人的呼而且據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在二氧化氮污染區(qū)內(nèi)，人的呼吸機(jī)能下降，尤其氮氧化物中的二氧化氮可引起吸機(jī)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響，會(huì)咳嗽和咽喉痛，如果再加上二氧化硫的影響，會(huì)加重支氣管炎、哮喘病和肺氣腫，這使得呼吸器加重支氣管炎、哮喘病和肺氣腫，這使得呼吸器官發(fā)病率增高。與碳?xì)浠衔锝?jīng)太陽(yáng)紫外線照射，官發(fā)病率增高。與碳?xì)浠衔锝?jīng)太陽(yáng)紫外線照射，會(huì)生成一種有毒的氣體叫光化學(xué)煙霧。這些光化會(huì)生成一種有毒的氣體叫光化學(xué)煙霧。這些光化學(xué)煙霧，能使人的眼睛紅痛，視力減弱，呼吸緊學(xué)煙霧，能使人的

6、眼睛紅痛，視力減弱，呼吸緊張，頭痛，胸痛，全身麻痹，肺水腫，甚至死亡。張，頭痛，胸痛，全身麻痹，肺水腫，甚至死亡。3.對(duì)植物的危害 一氧化氮不會(huì)引起植一氧化氮不會(huì)引起植物葉片斑害，但能抑物葉片斑害，但能抑制植物的光合作用。制植物的光合作用。而植物葉片氣孔吸收而植物葉片氣孔吸收溶解二氧化氮，就會(huì)溶解二氧化氮，就會(huì)造成葉脈壞死，從而造成葉脈壞死，從而影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育，降低產(chǎn)量。如長(zhǎng)育，降低產(chǎn)量。如長(zhǎng)期處于期處于23ppm23ppm的高濃的高濃度下，就會(huì)使植物產(chǎn)度下，就會(huì)使植物產(chǎn)生急性受害生急性受害4.對(duì)環(huán)境的污染 可與臭氧分子反應(yīng)，破壞臭可與臭氧分子反應(yīng)，破壞臭氧層，導(dǎo)致大氣

7、中臭氧含量氧層，導(dǎo)致大氣中臭氧含量降低，從而減弱對(duì)紫外線輻降低，從而減弱對(duì)紫外線輻射的屏蔽作用，而紫外線輻射的屏蔽作用，而紫外線輻射量的增加首先會(huì)降低人體射量的增加首先會(huì)降低人體的免疫系統(tǒng)功能，危害呼吸的免疫系統(tǒng)功能，危害呼吸器官和眼睛、誘發(fā)慢性病、器官和眼睛、誘發(fā)慢性病、增高皮膚癌發(fā)病率增高皮膚癌發(fā)病率處理技術(shù)干法干法催化還原法催化還原法固體吸附法固體吸附法絡(luò)鹽生成吸收法絡(luò)鹽生成吸收法液體吸收法液體吸收法濕法濕法固體吸附法固體吸附法 固體吸附法治理廢氣既能較徹底固體吸附法治理廢氣既能較徹底地消除污染，又能將回收利用。地消除污染，又能將回收利用。固體吸附劑有活性炭、硅膠和各固體吸附劑有活性炭、

8、硅膠和各種類型的分子篩。其主要缺點(diǎn)是：種類型的分子篩。其主要缺點(diǎn)是：操作繁瑣，分子篩用量大，能量操作繁瑣，分子篩用量大，能量消耗大。消耗大。分子篩吸附法分子篩吸附法 常用作吸附劑的分子篩有氫型絲光沸石、氫型皂常用作吸附劑的分子篩有氫型絲光沸石、氫型皂沸石等。以氫型絲光沸石為例，該物質(zhì)對(duì)沸石等。以氫型絲光沸石為例，該物質(zhì)對(duì)NOxNOx有較有較高的吸附能力，在有氧條件下，能夠?qū)⒏叩奈侥芰?，在有氧條件下，能夠?qū)ONO氧化為氧化為加以吸附。利用分子篩吸附技術(shù)來(lái)凈化氮氧化合加以吸附。利用分子篩吸附技術(shù)來(lái)凈化氮氧化合物是吸附法中最有前途的一種方法，國(guó)外已有工物是吸附法中最有前途的一種方法，國(guó)外已有工業(yè)

9、裝置用予處理硝酸尾氣業(yè)裝置用予處理硝酸尾氣活性炭吸附法活性炭吸附法 此法對(duì)此法對(duì)NOxNOx的吸附過(guò)程吸附劑伴有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。的吸附過(guò)程吸附劑伴有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。NOxNOx被吸附到活性炭表面后，活性炭對(duì)被吸附到活性炭表面后，活性炭對(duì)NOxNOx有還原作用，反有還原作用，反應(yīng)式如下：應(yīng)式如下： 活性炭對(duì)低濃度活性炭對(duì)低濃度NOxNOx有很高的吸附能力，其吸附能力有很高的吸附能力，其吸附能力超過(guò)分子篩和硅膠。但缺點(diǎn)在于對(duì)超過(guò)分子篩和硅膠。但缺點(diǎn)在于對(duì)NOxNOx的吸附容量小且的吸附容量小且解析再生麻煩，活性炭在解析再生麻煩，活性炭在300300以上有自燃的可能，處以上有自燃的可能，處理不又當(dāng)會(huì)造成

10、二次污染，故實(shí)際應(yīng)用有困難。理不又當(dāng)會(huì)造成二次污染，故實(shí)際應(yīng)用有困難。222222222NCONOCCONNOC硅膠吸附法硅膠吸附法 以硅膠作為吸附劑先將NO氧化為再加以吸附，經(jīng)過(guò)加熱可解吸附。當(dāng)?shù)臐舛雀哂?.1%，NO的濃度高于l%一1.5%，效果良好，但是如果氣體含固體雜質(zhì)時(shí)，就不宜用此方法，因?yàn)楣腆w雜質(zhì)會(huì)堵塞吸附劑空隙而使吸附劑失去作用。催化還原法催化還原法 催化還原法處理的原理是在催化劑催化還原法處理的原理是在催化劑存在的條件下，利用還原性物質(zhì)將存在的條件下，利用還原性物質(zhì)將為無(wú)還原害氣體。為無(wú)還原害氣體。非選擇性催化還原法非選擇性催化還原法 選擇性催化還原法，最早是利用鉑族金屬作為主

11、選擇性催化還原法，最早是利用鉑族金屬作為主要成分的載體催化劑。通過(guò)加熱反應(yīng)脫除。此法要成分的載體催化劑。通過(guò)加熱反應(yīng)脫除。此法早在早在19561956年就被用于硝酸工廠尾氣脫色，也就是年就被用于硝酸工廠尾氣脫色，也就是用少量還原劑，使尾氣中紅棕色的還原成無(wú)色的用少量還原劑，使尾氣中紅棕色的還原成無(wú)色的而放空。它并沒(méi)有真正脫除而放空。它并沒(méi)有真正脫除NOxNOx，只是看不到黃色，只是看不到黃色而已。而已。氨選擇催化還原法氨選擇催化還原法 這種方法具有更多的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成這種方法具有更多的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)成熟，工業(yè)化應(yīng)用多。該方法所用催化劑可熟，工業(yè)化應(yīng)用多。該方法所用催化劑可以是鉑族，也可以是非

12、鉑族的載體催化劑。以是鉑族，也可以是非鉑族的載體催化劑。反應(yīng)溫度比非選擇催化還原低，還原劑氮反應(yīng)溫度比非選擇催化還原低，還原劑氮只與只與NONO反應(yīng)，不與尾氣中的氧氣反應(yīng)，這反應(yīng)，不與尾氣中的氧氣反應(yīng)，這樣可節(jié)省大量的氨樣可節(jié)省大量的氨金屬碳基催化劑催化還原法金屬碳基催化劑催化還原法 該方法是目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的一種以活性炭該方法是目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的一種以活性炭為載體，堿金屬為催化劑，在不太高的燃為載體，堿金屬為催化劑，在不太高的燃燒溫度下徹底治理的方法。此方法在航天燒溫度下徹底治理的方法。此方法在航天發(fā)射場(chǎng)已得到應(yīng)用，處理效果好。發(fā)射場(chǎng)已得到應(yīng)用，處理效果好。液體吸收法NaOH溶液吸收法 反應(yīng)方程

13、式：反應(yīng)方程式： 該法主要用于處理硝酸生產(chǎn)尾氣、硝化反應(yīng)該法主要用于處理硝酸生產(chǎn)尾氣、硝化反應(yīng)尾氣以及使用硝酸處理金屬產(chǎn)生的廢氣。這尾氣以及使用硝酸處理金屬產(chǎn)生的廢氣。這類廢氣中濃度一般在類廢氣中濃度一般在10005000PPm10005000PPm之間，之間，有時(shí)更高，但排放量并不大有時(shí)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 我國(guó)某航大發(fā)射中心對(duì)于加注系統(tǒng)及庫(kù)房產(chǎn)生的我國(guó)某航大發(fā)射中心對(duì)于加注系統(tǒng)及庫(kù)房產(chǎn)生的氮氧化物廢氣，就是采用這種方法處理的。該處氮氧化物廢氣，就是采用這種方法處理的。該處

14、理系統(tǒng)經(jīng)多年使用證明，其處理氮氧化物的效率理系統(tǒng)經(jīng)多年使用證明，其處理氮氧化物的效率高，性能穩(wěn)定。高，性能穩(wěn)定。水一硫酸亞鐵兩段吸收法水一硫酸亞鐵兩段吸收法 氮氧化物廢氣常采用水吸收處理。由于水吸收氮氧化物廢氣常采用水吸收處理。由于水吸收NONO的效率很低，而的效率很低，而FeS04FeS04對(duì)對(duì)NONO具有很高的吸收率，生具有很高的吸收率，生成不穩(wěn)定的絡(luò)合物其反應(yīng)方程式：成不穩(wěn)定的絡(luò)合物其反應(yīng)方程式：44)(SONOFeNOFeSOFeEDTAS032一絡(luò)合吸收法 固定燃燒裝置排放煙道氣中的氮氧化物，固定燃燒裝置排放煙道氣中的氮氧化物，9090以上的是以上的是NONO，若用溶液吸收，必須使，

15、若用溶液吸收，必須使NONO氧化為，吸收效果才好。而用氧化為，吸收效果才好。而用FeEDTAFeEDTA絡(luò)合物吸收絡(luò)合物吸收NONO，則可直接與，則可直接與NONO絡(luò)合，在還絡(luò)合，在還原劑存在的條件下，原劑存在的條件下，NONO被還原成、或達(dá)到被還原成、或達(dá)到去除的目的。該方法在國(guó)內(nèi)尚未有報(bào)道，去除的目的。該方法在國(guó)內(nèi)尚未有報(bào)道，國(guó)外也僅見(jiàn)日本用于中試裝置。國(guó)外也僅見(jiàn)日本用于中試裝置。燃燒過(guò)程中的控制方法 從的成因我們知道：的生成主要與燃燒火從的成因我們知道：的生成主要與燃燒火焰的溫度、燃燒氣體中氧的濃度、燃燒氣焰的溫度、燃燒氣體中氧的濃度、燃燒氣體在高溫下的滯留時(shí)間及燃料中的含氧量體在高溫下

16、的滯留時(shí)間及燃料中的含氧量因素有關(guān)。因此，能因素有關(guān)。因此，能 通過(guò)燃燒技術(shù)控制的生成環(huán)境從而抑制的通過(guò)燃燒技術(shù)控制的生成環(huán)境從而抑制的生成。生成。煙氣再循環(huán)法 把空氣預(yù)熱器前的一部分煙氣與燃燒用的空氣混把空氣預(yù)熱器前的一部分煙氣與燃燒用的空氣混合，通過(guò)燃燒器送入爐內(nèi)。由于溫度較低的惰性合，通過(guò)燃燒器送入爐內(nèi)。由于溫度較低的惰性煙氣進(jìn)入爐內(nèi)，達(dá)到了同時(shí)降低爐內(nèi)溫度水平和煙氣進(jìn)入爐內(nèi)，達(dá)到了同時(shí)降低爐內(nèi)溫度水平和氧氣濃度的目的。煙氣再循環(huán)法使用不當(dāng)會(huì)引起氧氣濃度的目的。煙氣再循環(huán)法使用不當(dāng)會(huì)引起燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，此外煙氣再循環(huán)需要加裝風(fēng)燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題，此外煙氣再循環(huán)需要加裝風(fēng)機(jī)、風(fēng)道，還需要場(chǎng)

17、地，從而增大了投資，系統(tǒng)機(jī)、風(fēng)道，還需要場(chǎng)地，從而增大了投資，系統(tǒng)較復(fù)雜，對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改裝時(shí)常受場(chǎng)地不夠的較復(fù)雜，對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行改裝時(shí)常受場(chǎng)地不夠的限制。限制。全氧燃燒 在空氣與燃料的燃燒過(guò)程中，占空氣在空氣與燃料的燃燒過(guò)程中，占空氣7979的氮?dú)鈱?duì)燃燒無(wú)的氮?dú)鈱?duì)燃燒無(wú)益，反而由于大量的氮?dú)獗患訜崤湃舜髿庠斐纱罅繜釗p失，益，反而由于大量的氮?dú)獗患訜崤湃舜髿庠斐纱罅繜釗p失，最重要的是氮?dú)庠诟邷叵屡c氧氣生成的占燃燒中產(chǎn)生大部最重要的是氮?dú)庠诟邷叵屡c氧氣生成的占燃燒中產(chǎn)生大部分分。分級(jí)燃燒 分級(jí)燃燒其主要原理是，無(wú)論熱反應(yīng)型或燃燒型，燃燒區(qū)分級(jí)燃燒其主要原理是，無(wú)論熱反應(yīng)型或燃燒型，燃燒區(qū)的氧濃度

18、的氧濃度( (即過(guò)量空氣系數(shù)即過(guò)量空氣系數(shù)) )對(duì)的生成量影響很大，當(dāng)過(guò)量對(duì)的生成量影響很大，當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)空氣系數(shù)小于小于1 1時(shí)，燃燒區(qū)處于時(shí)，燃燒區(qū)處于“富燃料燃燒富燃料燃燒”狀態(tài)，狀態(tài)，對(duì)減少的生成量由明顯的效果對(duì)減少的生成量由明顯的效果。高性能燃燒器的應(yīng)用 必須大力開發(fā)研究適合我國(guó)國(guó)情的高效低污染燃燒技術(shù)，必須大力開發(fā)研究適合我國(guó)國(guó)情的高效低污染燃燒技術(shù)，強(qiáng)化高效，防結(jié)渣、低排放的商陛能燃燒器的開發(fā)與應(yīng)用強(qiáng)化高效，防結(jié)渣、低排放的商陛能燃燒器的開發(fā)與應(yīng)用研究。研究。采用流化床燃燒 流化床能夠在燃燒過(guò)程中有效的控制的產(chǎn)生和排放，是流化床能夠在燃燒過(guò)程中有效的控制的產(chǎn)生和排放，是一種一種“清潔清潔”的燃燒方式，流化床內(nèi)的燃燒溫度可以控制的燃燒方式，流化床內(nèi)的燃燒溫度可以控制在在800-9