文/段云松

目前隨著我國科技水平不斷提升，對(duì)于煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究也日益提高，但是由于企業(yè)數(shù)量不斷增多，真正能夠合理使用的工礦企業(yè)卻很少，本文從煙氣的脫硫與脫硝技術(shù)上進(jìn)行全面講解，分析兩項(xiàng)技術(shù)機(jī)理，從方法的使用與思路上觀察現(xiàn)代企業(yè)的環(huán)保技術(shù)水準(zhǔn)，希望能夠給讀者帶來更好的啟示。隨著科技、經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城市工廠廢氣排放量超出過去許多倍，煙氣中SO2、NOX等成分對(duì)人體非常有害，所以脫硫脫硝技術(shù)的開發(fā)與深入研究勢(shì)在必行。而脫硫脫硝技術(shù)的研發(fā)具有周期長、難度大、投資高的特點(diǎn)，面對(duì)這樣舉步維艱的工程，我們更要找到一個(gè)靈活、準(zhǔn)確的研究途徑，解決當(dāng)下問題，認(rèn)識(shí)各項(xiàng)化學(xué)物質(zhì)的應(yīng)用技巧，才能實(shí)現(xiàn)更大的進(jìn)步。

煙氣脫硫脫硝技術(shù)機(jī)理問題分析

工廠排出的煙氣主要有煙塵、SO2、NOX等成分，這些是形成酸雨的主要成分，用化學(xué)材料進(jìn)行脫硫脫硝，可以確保其有害成分迅速降低。炭基材料、金屬氧化物、載體催化劑、稀土催化劑均能達(dá)到此效果，但是其中的技術(shù)應(yīng)用是比較困難的，其中，選擇性催化還原法與非選擇性催化法的使用更是難中之難。隨著科技水平的不斷提升，利用石灰或石灰石開展SCR工藝，也可以高效脫硫脫硝，保證其實(shí)現(xiàn)最大限度的脫硫脫硝效果與經(jīng)濟(jì)效果。利用這些有效的工作機(jī)理開展技術(shù)研發(fā)工作，克服眾多困難，一定能夠達(dá)到我們想要的目標(biāo)。

目前隨著我國科技水平不斷提升，對(duì)于煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究也日益提高，但是我國城市工廠廢氣排放量超出過去許多倍，煙氣中SO2、NOX等成分對(duì)人體非常有害，所以脫硫脫硝技術(shù)的開發(fā)與深入研究勢(shì)在必行。

煙氣脫硫技術(shù)的問題研究

炭基材料在脫硫中的應(yīng)用

（1）活性炭的應(yīng)用問題?；钚蕴烤哂袕?qiáng)烈的吸附效果，無規(guī)則的微晶表面上有許多孔隙，這些微小的孔隙起著吸附其他化學(xué)物質(zhì)的主要作用。進(jìn)行SO2的吸附技術(shù)使用，有物理吸附與化學(xué)吸附兩種。如果煙氣當(dāng)中沒有水蒸氣與氧氣存在的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)物理吸附，但是吸附量較小。如果煙氣中有足夠多的水蒸氣與氧氣，那么物理吸附于化學(xué)吸附就會(huì)同時(shí)出現(xiàn)。首先進(jìn)行物理吸附，再進(jìn)行化學(xué)吸附：SO2+1/2O2+H2O=H2SO4。這樣SO2就會(huì)被大量吸附，煙氣中的硫成分隨之降低。如果需要吸附量增多，吸附器體積要求也會(huì)隨之增大。于是，通過改善活性炭的表面化學(xué)特性與孔隙結(jié)構(gòu)來改變這種現(xiàn)狀已經(jīng)成為當(dāng)下的試驗(yàn)主流。

（2）活性焦的應(yīng)用問題。活性焦為較高的吸附材料，其表面有數(shù)量較多的孔結(jié)構(gòu)，而且燃點(diǎn)高、機(jī)械強(qiáng)度高，運(yùn)用到移動(dòng)床工藝效果最佳。其脫硫的主要化學(xué)原理就是：2H2SO4★nH2O+C=2SO2+CO2+2（n+1）H2O。水蒸氣在活性焦脫硫過程中在與SO2、稀釋硫酸的作用發(fā)揮中，還給這個(gè)技術(shù)過程提供了大量的質(zhì)子，讓SO2變得更有還原性，吸附飽和的活性焦進(jìn)行加熱，活性焦表面的H2SO4就會(huì)活性焦產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)釋放SO2?；钚越估闷浔砻娴奈⒖卓兹蒹w積優(yōu)勢(shì)來吸附更多的SO2。還因?yàn)榛钚越贡砻娴难跆驾^高，所以其對(duì)污染物的脫除性能也較高，對(duì)極性污染物的吸附與催化反應(yīng)起到了重要的作用。

金屬氧化物、載體催化劑在脫硫中的應(yīng)用

（1）釩氧化物的應(yīng)用問題。利用V2O5/炭基材料催化劑上負(fù)載多種V含量，能夠獲得更高的催化效果。在煙氣中V在一定溫度范圍內(nèi)，于催化劑進(jìn)行負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)脫硫效果。一般來說，V2O5對(duì)SO2的催化氧化效果比較好，能夠?qū)⒅虚g產(chǎn)物的生成效率不斷提升，增大了脫硫效率。

（2）銅氧化物的脫硫應(yīng)用問題。CuO被當(dāng)做活性組分運(yùn)用在煙氣中的SO2的脫去是非常有效的。將負(fù)載在γ-Al2O3上的氧化銅和煙氣中的二氧化硫與氧氣進(jìn)行化學(xué)結(jié)合產(chǎn)生CuSO4：CuO（s）+SO2（g）+1/2（g）=CuSO4（g）。這樣就能夠達(dá)到脫硫的最佳效果。利用裝有氧化銅的反應(yīng)器能夠脫去90%以上的SO2，這種工藝更加環(huán)保。

（3）鐵系氧化物的脫硫應(yīng)用問題。利用鐵系氧化物進(jìn)行脫硫工作就是運(yùn)用氣固相催化吸附反應(yīng)，將煙氣中的SO2在脫硫劑上催化氧化成SO3，SO3又與Fe2O3結(jié)合產(chǎn)生Fe2（SO4）3：Fe2O3+3SO2+3/2O2=Fe2（SO4）3。Fe2（SO4）3出現(xiàn)的時(shí)候，體積就會(huì)膨脹，促使固體脫硫劑的物理性質(zhì)發(fā)生變化，使得催化物孔徑變小，這個(gè)問題仍需要我們尋找辦法解決。

稀土催化劑在脫硫中的應(yīng)用

根據(jù)科學(xué)總結(jié)得知，稀土元素的配位數(shù)具有一定的可變性，它們的剩余原子價(jià)與后備化學(xué)鍵能夠結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的催化作用，于是稀土元素本身也就具有一定的催化活性，它可以作為輔助催化劑或者添加劑運(yùn)用在脫硫、脫硝工作當(dāng)中，發(fā)揮它的抗老化與抗中毒能力。150℃到200℃之間，是稀土型脫硫劑發(fā)揮其作用的最佳溫度區(qū)間，效率為90%以上，而且脫硫劑可以進(jìn)行重復(fù)使用。比如單組份的CeO2和La2O3催化還原SO2，它的脫硫效果比其他化學(xué)物質(zhì)的脫硫效率更高。如果將氧化鈰和氧化鑭負(fù)載于載體上，能夠?qū)⒍趸虻幕钚愿咝侍嵘?0℃到100℃成為它的反應(yīng)溫度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)了低溫催化的最佳效果。

煙氣脫硝技術(shù)的問題研究

炭基材料在脫硝中的應(yīng)用。

（1）活性炭的應(yīng)用問題。將活性炭運(yùn)用到脫硝技術(shù)中來，可以分為吸附方法、選擇性催化還原方法、與熾熱炭還原方法。吸附方法就是運(yùn)用活性炭的微小的孔隙結(jié)構(gòu)域官能團(tuán)吸附二氧化氮，將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化氮。而吸附方法的最終機(jī)理尚處于有爭論的階段，解決此項(xiàng)理論問題勢(shì)在必行。選擇性催化還原方法就是運(yùn)用活性炭將NO2進(jìn)行吸附，降低NO2和NH3的反應(yīng)活化能量，從而提升NH3的使用效能：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O。熾熱還原方法就是在一定的高溫環(huán)境下，運(yùn)用炭和NO2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成NO2與N2，這種方法不需要催化劑。利用這三種方法可以降低成本，對(duì)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行充分利用，值得現(xiàn)代工廠進(jìn)行大力使用。

（2）活性焦的應(yīng)用問題。上面介紹了脫硫工作中的此項(xiàng)技術(shù)，將其運(yùn)用在脫硝技術(shù)上如出一轍。另外，煙氣中的氧氣與水蒸汽能夠促進(jìn)活性焦對(duì)NO2的吸附能力，NO的濃度對(duì)其脫硝性能影響較小。

金屬氧化物、載體催化劑在脫硝中的應(yīng)用

（1）釩氧化物的運(yùn)用。利用V2O5促進(jìn)脫硝技術(shù)的提升主要原因就是其能夠?qū)H3進(jìn)行有效的吸附氧化，促進(jìn)中間產(chǎn)物的成產(chǎn)效率，從而加大脫硝的工作能力。

（2）CuO的應(yīng)用。當(dāng)煙氣加熱到400℃的時(shí)候，加入一定的NH3后，裝有負(fù)載型的氧化銅反應(yīng)器就會(huì)脫去90%以上的NO2，達(dá)到最佳脫硝效果。稀土催化劑在脫硝中的應(yīng)用。La2O3、CeO2和Sm2O3等稀土氧化物在無氧和有氧氣氛下均具有較好的催化活性，并且O2的存在促進(jìn)了除CeO2之外其他稀土氧化物催化還原NO的轉(zhuǎn)化率。稀土材料CeO2-La2O3/γ-Al2O2催化劑以及預(yù)硫化的La-CoO2和Cu-LaCoO2催化劑均具有一定的耐氧脫硫性能，在含氧氣氛下催化還原脫硫、脫硝技術(shù)的研究上具有較大的發(fā)展前景。

煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)展望

煙氣脫硫脫硝技術(shù)就是在同一套工藝流程中同時(shí)進(jìn)行脫硫、脫硝工作，這樣可以節(jié)省更多的成本、減少工業(yè)廢物產(chǎn)生量。目前，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫脫硝技術(shù)一體化的主要方法就是臭氧氧化方法、脈沖電暈方法、炭基材料方法、電子束照射方法、金屬氧化物催化方法。

采用這些方法將工廠排放的煙氣中的硫和氮進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成一種穩(wěn)定的狀態(tài)，產(chǎn)生硫酸鹽與硝酸鹽供工廠所使用。但是，這些方法只處于一種試驗(yàn)的階段，應(yīng)該講高效液相催化氧化方法、膜分離技術(shù)、氣體液化技術(shù)進(jìn)行全面應(yīng)用，做到降低二次污染、降低成本的最佳效果，才是將來我們研究的一個(gè)重要課題。

結(jié)語

本文從煙氣的脫硫與脫硝兩種技術(shù)上進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)炭基材料、金屬氧化物、載體催化劑、稀土催化劑在其中發(fā)揮的具體作用，將其中的化學(xué)反應(yīng)與吸附現(xiàn)象做了細(xì)致總結(jié)。目前我們面臨的技術(shù)困難也是相當(dāng)多的，只有將大氣污染的現(xiàn)狀認(rèn)識(shí)清楚，開發(fā)更高的科技實(shí)力水平，才能獲得更加的效果。

文章最后對(duì)煙氣中的脫硫脫硝技術(shù)一體化進(jìn)行了展望，期待這項(xiàng)技術(shù)能夠有更高的突破，給煙氣脫硫脫硝工作的全面開展、效果落實(shí)提供更新的技術(shù)支持。