废气中主要污染物的治理技术
出处：按学科分类—工业技术 南京大学出版社《工程师实用手册》第318页（4664字）
各类废气中的污染物种类繁多，主要有烟尘、硫氧化物、氮氧化物、碳氢化物、硫化氢、硫醇、氨、一氧化碳等。由于我国的大气污染属煤烟型污染，其主要污染物是烟尘、硫氧化物、氮氧化物。
(一)烟尘治理技术
由燃料燃烧、高温熔断、化学反应等产生的烟尘、以及在固体物质的粉碎、筛分和输送等过程中产生的粉尘，都是以固态或气态的粒子存在于气体中，从气体中去除或收集这些粒子的设备称为除尘(集尘)装置，即除尘器。除尘器按其原理可分为四种类型：
1．机械除尘
利用颗粒物自身的重力、惯性力、离心力等，将其从废气中分离出来，机械除尘设备主要有：重力沉降室，惯性力除尘器，旋风除尘器等。
2．洗涤除尘
利用水洗涤含尘废气，气体中的尘粒因与液滴(膜液或)相接触而被俘获，并随水流走，从而与气体分离。洗涤除尘设备主要有冲击式除尘器，文丘里除尘器，喷雾塔等。
3．过滤式除尘
利用过滤材料对含尘气体的截留作用，使尘粒从气体中分离出来，从而达到净化目的。过滤式除尘设备主要有装式除尘器、颗粒层除尘器等。
4．静电除尘
利用高压放电电极使尘粒带电荷并在强有力的电场作用下，使尘粒聚集在电极上，从而使其从气流中分离出来。静电除尘设备为静电除尘器。
按上述四种原理设计的设备可用来去除各类废气中的烟尘，但其用途、除尘效果各不相同，各种除尘器的特性见表10－31。
表10－31 各种除尘器的特性
(二)硫氧化物的治理技术
硫氧化物包括二氧化硫(SO2)和三氧化硫(SO3)，在通常的燃烧废气中硫氧化物占总量的0．5～5．0%。硫氧化物的治理技术分为干法和湿法两大类。湿法采用液体作吸收剂；干法采用固体吸附剂或固体吸收剂；湿法设备小，投资低，操作和维护容易，并且反应快、脱硫效率高。但是，烟道气经过湿法脱硫后温度低，湿度大，排出后不易扩散。而干法脱硫设备庞大，投资高，技术复杂。
1．湿法
(1)氨法。用氨水(NH3·H2O)作吸收剂吸收烟气中的SO2，其中间产物为亚硫酸铵［(NH4)2SO3］和亚硫酸氢铵［NH4HSO3］：
2NH3·H2O+SO2→(NH4)2SO3+H2O
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
此法在吸收液中再加入NH3·H2O，使其中NH4HSO8转化成(NH4)2SO8，然后经空气氧化、浓缩结晶可得硫酸铵［(NH4)2SO4］：
2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4
在上法回收的(NH4)2SO4溶液中再添加石灰或石灰石乳浊液，经反应后可得石膏，反应生成的NH3用水吸收重新返回作吸收剂。
(NH4)2SO4+Ca(OH)2→CaSO4·2H2O+2NH3/p> (NH↓（4 将(NH↓（4
SO2+2H2S→3S+2H2O
(2)碱法。用氢氧化钠(钾)、碳酸钠(钾)或亚硫酸钠(钾)水溶液作吸收剂吸收烟气中SO2。
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2/p> Na↓（2
该法对SO2吸收速度快，管路和设备不易堵塞，并且其吸收液中的Na2SO3和NaHSO3可以进行综合利用，故应用广泛。
含有NaSO3的吸收液可以直接用于造纸厂代替烧碱蒸煮纸浆，或者经浓缩、结晶和脱水后回收Na2SO3品体。对含有NaHSO3的吸收液可加入石灰或石灰石乳浊液使NaHSO3生成CaSO3，再经氧化可回收石膏，石膏可用作建筑材料。
(3)钙法。用石灰水、石灰石乳浊液作吸收剂吸收烟气中SO2。吸收过程中产生的CaSO3经空气氧化可得到石膏。此法所用吸收剂价廉易得，且可回收大量石膏可作建材，所以被国内外广泛采用。
2．干法
(1)活性炭法。利用活性炭的活性和较大的比表面积使烟气中的SO2在活性炭表面上与氧和水蒸汽反应生成硫酸：
活性炭法按脱吸方法不同，可分为水洗脱吸式、热气体脱吸式、水蒸汽脱吸式等。水洗脱吸式回收10～20%的稀硫酸，热气体脱吸式可得10～40%的SO2或浓H2SO4，水蒸汽脱吸式可得70%的SO2。
(2)接触氧化法。该法与工业接触法制酸是一样，以硅石为载体，以V2O5或K2SO4等作催化剂，使SO2氧化制成无水或78%的硫酸。此法由于高温操作，建设和运行费用均较高。但此法在技术上比较成熟，尤其对高浓度的SO2治理特别适合。
(三)氮氧化物的治理技术
氮氧化物包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、四氧化二氮(N2O4)、三氧化二氮(N2O3)等。从燃烧装置排放的氮氧化物主要以NO形态存在。NO比较稳定，在一般条件下，它的氧化还原速度较慢。从废气中去除氮氧化物需用液态或固态的吸收剂或吸附剂来吸收或吸附氮氧化物以达到治理目的。对于NO含量较高的废气，在吸收脱氮之前需将NO进行氧化。目前氮氧化物的治理技术有吸收法、非选择性催化还原法和选择性催化还原法。
1．吸收法
(1)碱吸收法。当烟气中NO／NO2=1(N2O3)时，碱液的吸收速度比只有1%的NO的的吸收速度大10倍。通常采用30%的NaOH溶液或10～15%的Na2CO3溶液。主要反应为：
2NaOH+NO+2NO2→2NaNO2+H2O
Na2CO3+NO+NO2→2NaNO2+CO2
(2)硫酸亚铁溶液吸收法。用硫酸亚铁溶液作吸收剂，直接吸收NO。20%浓度的硫酸亚铁溶液在常温下对NO的吸收速度相当快。NO进入吸收液中形成不稳定络合物Fe(NO)SO4，加热到90～100℃，即重新分解为FeSO4和NO，因而吸收液易于再生和循环使用，同时得到高浓度的NO(浓度85～95%)，可用于硝酸生产。
(3)硫酸吸收法。用硫酸吸收废气中的氮氧化物可制成亚硝基硫酸，吸收率为80%。得到的亚硝基硫酸可用亚硝基法生产硫酸、稀硝酸的浓缩和制造绵纶等生产过程。其主要反应有：
SO2+NO2十H2O→H2SO4+NO
NO+NO2+2H2SO4→2NOHSO4+H2O
2NOHSO4+H2O→2H2SO4+NO+NO2
3NO2+H2O→2HNO3+NO
2．非选择性催化还原法
用铂、钯或钴、镍、铜、铬、锰等金属的氧化物作催化剂，以甲烷，氢或其他还原性气体作还原剂，在高温下将氮氧化物还原成氮，同时还有一定量的还原剂与废气中过剩的氧作用，放出大量余热，余热可以综合利用。该法效率高，但还原剂耗量较大。
3．选择性催化还原性
用铂、钯或铜、铁、镍、钒、钴等金属的氧化物作催化剂，以氨、硫化氢等作还原剂，在不同的温度范围内，有选择地和排放废气中NOx反应。适宜的温度范围随所选用的催化剂、还原剂以及烟气的流速而确定的，一般为250～450℃。
根据所选用的还原剂不同，可分为以下几种方法。
(1)氨选择性催化剂还原法。以NH3作还原剂，Pt为催化剂，反应温度控制在150～250℃范围内。其主要反应为：
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
此法还可以同时除去废气中SO2。
(2)硫化氢选择性催化还原法。以H2S作还原剂，可同时除去烟气中SO2，主要反应为：
(3)一氧化碳选择性催化还原法。用铜－铝矾土作催化剂，可同时除去废气中SO2。其主要反应为：
NO2+CO→NO+CO2