【摘 要】濕法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)主要分為氧化吸收法（以氯酸、NaClO2、KMnO4、乳化黃磷、O3作為氧化劑吸收NO，轉(zhuǎn)化為NO2）和絡(luò)合吸收法（向溶液中注入添加劑增強(qiáng)NO的溶解度）兩大類型，本文將NaClO2作為研究的重點(diǎn)。本文將研究NaClO2在脫硫脫硝技術(shù)中的應(yīng)用，NaClO2同時(shí)脫硫脫硝工藝有設(shè)備簡約、脫硫脫硝效率高、成本低的特點(diǎn)，本文將通過試驗(yàn)的方式和工業(yè)現(xiàn)場測(cè)試進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，為NaClO2在脫硫脫硝技術(shù)的研究和應(yīng)用提供價(jià)值參考。

【關(guān)鍵詞】NaClO2 脫硫脫硝 影響因素

隨著中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，大氣污染也成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題，煙氣中排放的二氧化硫和氮氧化物是大氣污染的主要構(gòu)成物，因此，煙氣脫硫和煙氣脫硝成為推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的研究熱點(diǎn)。目前單獨(dú)進(jìn)行煙氣脫硫或煙氣脫硝的技術(shù)已經(jīng)相對(duì)完善，但是這些技術(shù)一般都是針對(duì)某一種煙氣污染物，脫除特定污染物需要特定的設(shè)備、特定的場地、特定的化學(xué)劑等，已經(jīng)不能更好的適應(yīng)電廠發(fā)展的需求。

對(duì)于脫硫脫硝技術(shù)一體化的研究主要分為兩種：聯(lián)合脫硫脫硝和同時(shí)脫硫脫硝。需要注意的是聯(lián)合脫硫脫硝就是簡單將脫硫技術(shù)和脫硝技術(shù)兩種工藝聯(lián)合在一起達(dá)到脫硫脫硝的效果，但是這種工藝占地大、投資大，為此同時(shí)脫硫脫硝工藝的簡約和投資小的優(yōu)點(diǎn)成為研究的重點(diǎn)，同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)主要分為濕法、干法和半干法，其中濕法同時(shí)脫硫脫硝的工藝更加簡單，更有研究價(jià)值。

濕法同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)主要分為氧化吸收法（以氯酸、NaClO2、KMnO4、乳化黃磷、O3作為氧化劑吸收NO，轉(zhuǎn)化為NO2）和絡(luò)合吸收法（向溶液中注入添加劑增強(qiáng)NO的溶解度）兩大類型，本文將NaClO2作為研究的重點(diǎn)。

1 NaClO2同時(shí)脫硫脫硝試驗(yàn)

1.1 NaClO2 脫硝試驗(yàn)

1.1.1 NaClO2脫硝試驗(yàn)參數(shù)

NaClO2作為氧化劑在同時(shí)脫硫脫硝中的研究是非常廣泛的，NaClO2溶液的氧化性能較好，在同時(shí)作為同時(shí)脫硫脫硝中的效果也是非常明顯，下面將對(duì)NaClO2作為氧化劑的濃度變化對(duì)脫硫脫硝效果的影響進(jìn)行試驗(yàn)：

試驗(yàn)參數(shù)：NO的初始濃度為740mg/m3，初始溫度為20℃，吸收液初始pH值為不調(diào)節(jié)（7.0左右）。

1.1.2 NaClO2脫硝試驗(yàn)反應(yīng)機(jī)理

NO在水中的溶解度較低。但NO在水中能夠與NaClO2進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成NO3-，同時(shí)ClO2-則轉(zhuǎn)化成Cl-和ClO-，具體反應(yīng)式為：

NaClO2→Na++ClO2-

2NO+ClO2-→2NO2+Cl-

NO+ClO2-→NO2+ClO-

4NO2+ClO2-+4OH-→4NO3-+Cl-+2H2O

2NO2+ClO2-+2OH-→2NO3-+ClO-+2H2O

在此過程中會(huì)生成HNO3成分，pH值也會(huì)在迅速轉(zhuǎn)變?yōu)樗嵝?，同時(shí)NaClO2在酸性溶液中會(huì)產(chǎn)生反應(yīng)，自動(dòng)分解生成ClO2和Cl2，具體反應(yīng)式為：

ClO2-+H+→HClO2

8HClO2→6ClO2+Cl2+4H2O

2ClO2-+Cl2→2Cl-+ClO2

4ClO2-+2H+→2ClO2+ClO3-+Cl-+2H2O

隨著反應(yīng)中HNO3在吸收液中的增加，溶液的pH值迅速降低轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)酸性，但是NaClO2在酸性中的氧化效果會(huì)逐步失效，此時(shí)生成的ClO2的氧化性隨之增長，逐步取代NaClO2成為新的氧化劑，同NO反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)脫硝效果，具體反應(yīng)式為：

4NO+3ClO2-+2H2O→4HNO3+3Cl-

5NO+4HCl→4ClO2+5Cl-+2H2O

5NO+3ClO2+4H2O→5HNO3+Cl-

1.2 NaClO2同時(shí)脫硫脫硝試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效果

SO2易溶解于水，通過與液體反應(yīng)能夠起到脫硫的效果，但是NO在水中的溶解度較低。

試驗(yàn)參數(shù)：SO2的初始濃度為2860mg/m3，NO的初始濃度為740mg/m3，初始溫度為20℃，吸收液初始pH值為不調(diào)節(jié)（7.0左右）。

以下是NaClO2作為氧化劑在試驗(yàn)中濃度變化對(duì)同時(shí)脫硫脫硝的效率圖（圖1）。

圖1 NaClO2濃度對(duì)同時(shí)脫硫脫硝效果的影響

NaClO2初始濃度：0mmol/L；SO2的初始濃度為2860mg/m3，NO的初始濃度為740mg/m3，液氣比（L/G）為20L/m3，初始溫度為20℃，吸收液初始pH值為不調(diào)節(jié)（7.0左右）。

通過試驗(yàn)?zāi)軌蚩闯觯篠O2的水溶性很好，在沒有NaClO2的情況下，脫硫率就能夠達(dá)到60%，隨著NaClO2濃度的增長，脫硫的效果也會(huì)更加明顯，當(dāng)NaClO2的濃度到達(dá)15mmol/L時(shí)，脫硫率能夠達(dá)到100%左右（儀表測(cè)不出），可見NaClO2對(duì)脫硫的效果是非常理想的；

NO的水溶性很低，在沒有NaClO2的情況下幾乎是沒有任何反應(yīng)，隨著NaClO2濃度的增長，脫硝率也隨著緩慢上升，在NaClO2濃度維持在0-5mmol/L時(shí)，脫硝率速度直線上升，達(dá)到第一個(gè)高點(diǎn)60%左右，隨后進(jìn)入緩慢上升期，當(dāng)NaClO2濃度達(dá)到15mmol/L時(shí)，脫硝率達(dá)到100%左右（儀表測(cè)不出）。

通過試驗(yàn)的數(shù)據(jù)能夠看出NaClO2作為氧化劑在同時(shí)脫硫脫硝效果上是非常明顯的，是一種良好的氧化劑。

1.3 各試驗(yàn)參數(shù)對(duì)脫硫脫硝效率的影響

通過上面的試驗(yàn)?zāi)軌蚩闯鯪aClO2的濃度變化對(duì)脫硫脫硝效果的影響，為了更明確各試驗(yàn)參數(shù)的變化在脫硫脫硝試驗(yàn)中所起到的作用，以及對(duì)脫硫脫硝效果的影響，在其它參數(shù)不變的情況下，單獨(dú)改變某一參數(shù)，從而分析影響脫硫脫硝效果的主要因素。

1.3.1 初始pH值

濕法進(jìn)行煙氣脫硫脫硝中，往往初始pH值的設(shè)定成為脫硫脫硝試驗(yàn)中影響脫硫脫硝效果的重要因素。

NaClO2的氧化性能同pH值得變化成反比，pH值越大，NaClO2的氧化效果就會(huì)變的逐漸微弱，而pH值越小，NaClO2的氧化效果和氧化電位反而會(huì)增強(qiáng)，當(dāng)pH值控制在2-3范圍內(nèi)時(shí)，脫硫率竟能達(dá)到95%左右，脫硝率也能夠控制在92%左右，脫硫脫硝的速度也會(huì)相應(yīng)的提高。同時(shí)在pH較低的情況下ClO2-會(huì)分解為ClO2和Cl2氣體，由于這兩種氣體的融入，溶液的脫硫脫硝效果會(huì)迅速提升。

1.3.2 煙氣的初始濃度

這里講的煙氣的初始濃度一般來講是指SO2和NO的初始濃度，為了更好地進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，在控制NO初始濃度的情況下，增加SO2的濃度，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著SO2濃度的增加，脫硫脫硝的效果都會(huì)降低。主要原因是吸收液中的吸收推動(dòng)力是一定的，當(dāng)SO2的濃度較小時(shí)，相應(yīng)得到的吸收推動(dòng)力就會(huì)越大，這樣脫硫的效果也越好，但是隨著SO2濃度的增加，每單位下得到的吸收推動(dòng)力就會(huì)相應(yīng)的減少，脫硫效果也就隨著降低。同時(shí)由于SO2和NO的電極電勢(shì)相當(dāng)，兩者會(huì)爭奪氧化劑，這樣當(dāng)SO2濃度增加時(shí)，就會(huì)奪取更多的氧化資源，NO獲得的氧化資源就相應(yīng)的減少，脫硝效果也會(huì)隨之降低。同樣的道理，當(dāng)NO濃度增加時(shí)，盡管SO2溶解性能較高，在初期會(huì)保持較高的脫硫效果，但是隨著NO濃度慢慢增加，這種優(yōu)勢(shì)就會(huì)降低，最終脫硫脫硝效果都會(huì)降低。

1.3.3 液氣比

在其他試驗(yàn)參數(shù)保持一定的情況下，液氣比L/G越大，相應(yīng)的氣液接觸面積就會(huì)越大，同時(shí)加強(qiáng)了氣體吸收的推動(dòng)力，SO2和NO的脫除率也會(huì)變得較高，隨著液氣比L/G的慢慢增大，這種效果就會(huì)越明顯。但是當(dāng)液氣比L/G達(dá)到一定程度時(shí)，有效吸收的表面積就不會(huì)繼續(xù)增加，反而有所減少，同時(shí)液氣比L/G的增加將會(huì)增加脫硫脫硝工藝的投資，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)降低，所以液氣比L/G的影響因素不應(yīng)單考慮脫硫脫硝的效果，需要綜合考慮，為此，本實(shí)驗(yàn)將液氣比控制在20L/m3（石灰石法噴淋塔的液氣比的適宜范圍為15-25 L/m3）。

1.3.4 反應(yīng)溫度

溫度是每一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中不可忽視的因素，本實(shí)驗(yàn)也不例外，在保持其他參數(shù)不變的情況下，由低溫開始進(jìn)行溫度變化，隨著溫度的緩慢提升，脫硫率和脫硝率也隨之增長，當(dāng)溫度到達(dá)30℃時(shí)，脫硫脫硝效果到達(dá)高點(diǎn)，隨后脫硫率和脫硝率進(jìn)入緩慢提升期，在溫度到達(dá)50℃時(shí)，脫硫率出現(xiàn)回落。由此可見，隨著溫度的提升，提高了氣體分子的活躍性，在單位時(shí)間內(nèi)增加了有效碰撞，同時(shí)加快了NaClO2的分解速度，加快了氧化反應(yīng)，達(dá)到較明顯的脫硫脫硝效果，但是當(dāng)溫度到達(dá)一定值時(shí)，這種有效性就會(huì)降低，原因是SO2的溶解度在溫度升高的情況下會(huì)降低，影響脫硫率。

1.4 現(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)

現(xiàn)場加入亞氯酸鈉，濃度控制在試驗(yàn)室水平，用便攜式煙氣測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，氮氧化物與二氧化硫均不能檢出，四小時(shí)后，再用便攜式煙氣測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，能檢出二氧化硫與氮氧化物。

為什么沒有檢出，考慮有如下幾種因素：

（1）儀器的檢測(cè)精度不夠。

（2）現(xiàn)場使用的脫硫劑為氧化鎂，PH在7左右。

（3）現(xiàn)場的溫度區(qū)間在50度左右。

（4）現(xiàn)場加入亞氯酸鈉的空間液氣比為1左右。

2 結(jié)語

煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)能夠很好地處理SO2和NO的脫除工作，如果單獨(dú)的進(jìn)行脫硫技術(shù)或者脫硝技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)造成顧此失彼，但如果將兩種技術(shù)單純的聯(lián)合在一起，就會(huì)浪費(fèi)大量的資源，占更大的空間，因此最好的方法就是將SO2和NO同時(shí)脫除，這種技術(shù)在國內(nèi)尚處在研究階段。

本文針對(duì)NaClO2溶液在濕法脫硫脫硝的效果進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)影響脫硫脫硝效果的各種因素做了分別的說明，通過本試驗(yàn)?zāi)軌蚩闯觯琋aClO2在同時(shí)脫硫脫硝的濕法中是比較有前景的。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，這種濕法同時(shí)脫硫脫硝工藝容易生成污染，同時(shí)因?yàn)檫^程中pH值的變化會(huì)對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的腐蝕性，因此進(jìn)一步研究和改進(jìn)NaClO2同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)是非常有必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王瓊，胡將軍，鄒鵬.NaClO2濕法煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研究[J].江西電力，2004（6）：14-16.

[2]嚴(yán)金英.燃煤煙氣NaClO2/NaClO復(fù)合吸收液同時(shí)脫硫脫硝試驗(yàn)研究[D].浙江：浙江工業(yè)大學(xué)，2011.

[3]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

作者簡介：張偉嶺（1971—），男，漢族，山東臨沂沂水人，本科，助理工程師，畢業(yè)于：青島大學(xué)，就職于：青島匯承集控環(huán)境系統(tǒng)有限公司，研究方向：紡織工程系紡織工程專業(yè)；從業(yè)經(jīng)歷：從事過紡織廠空調(diào)設(shè)計(jì)、電力配電設(shè)計(jì)、紡織廠工藝設(shè)計(jì)、脫硫DCS設(shè)計(jì)、脫硫工藝設(shè)計(jì)等工作。