烟气脱硫脱硝技术问题浅谈

文/段云松

目前随着我国科技水平不断提升，对于烟气脱硫脱硝技术的研究也日益提高，但是由于企业数量不断增多，真正能够合理使用的工矿企业却很少，本文从烟气的脱硫与脱硝技术上进行全面讲解，分析两项技术机理，从方法的使用与思路上观察现代企业的环保技术水准，希望能够给读者带来更好的启示。随着科技、经济的不断发展，我国城市工厂废气排放量超出过去许多倍，烟气中SO2、NOX等成分对人体非常有害，所以脱硫脱硝技术的开发与深入研究势在必行。而脱硫脱硝技术的研发具有周期长、难度大、投资高的特点，面对这样举步维艰的工程，我们更要找到一个灵活、准确的研究途径，解决当下问题，认识各项化学物质的应用技巧，才能实现更大的进步。

烟气脱硫脱硝技术机理问题分析

工厂排出的烟气主要有烟尘、SO2、NOX等成分，这些是形成酸雨的主要成分，用化学材料进行脱硫脱硝，可以确保其有害成分迅速降低。炭基材料、金属氧化物、载体催化剂、稀土催化剂均能达到此效果，但是其中的技术应用是比较困难的，其中，选择性催化还原法与非选择性催化法的使用更是难中之难。随着科技水平的不断提升，利用石灰或石灰石开展SCR工艺，也可以高效脱硫脱硝，保证其实现最大限度的脱硫脱硝效果与经济效果。利用这些有效的工作机理开展技术研发工作，克服众多困难，一定能够达到我们想要的目标。

目前随着我国科技水平不断提升，对于烟气脱硫脱硝技术的研究也日益提高，但是我国城市工厂废气排放量超出过去许多倍，烟气中SO2、NOX等成分对人体非常有害，所以脱硫脱硝技术的开发与深入研究势在必行。

烟气脱硫技术的问题研究

炭基材料在脱硫中的应用

（1）活性炭的应用问题。活性炭具有强烈的吸附效果，无规则的微晶表面上有许多孔隙，这些微小的孔隙起着吸附其他化学物质的主要作用。进行SO2的吸附技术使用，有物理吸附与化学吸附两种。如果烟气当中没有水蒸气与氧气存在的时候，就会出现物理吸附，但是吸附量较小。如果烟气中有足够多的水蒸气与氧气，那么物理吸附于化学吸附就会同时出现。首先进行物理吸附，再进行化学吸附：SO2+1/2O2+H2O=H2SO4。这样SO2就会被大量吸附，烟气中的硫成分随之降低。如果需要吸附量增多，吸附器体积要求也会随之增大。于是，通过改善活性炭的表面化学特性与孔隙结构来改变这种现状已经成为当下的试验主流。

（2）活性焦的应用问题。活性焦为较高的吸附材料，其表面有数量较多的孔结构，而且燃点高、机械强度高，运用到移动床工艺效果最佳。其脱硫的主要化学原理就是：2H2SO4★nH2O+C=2SO2+CO2+2（n+1）H2O。水蒸气在活性焦脱硫过程中在与SO2、稀释硫酸的作用发挥中，还给这个技术过程提供了大量的质子，让SO2变得更有还原性，吸附饱和的活性焦进行加热，活性焦表面的H2SO4就会活性焦产生化学反应释放SO2。活性焦利用其表面的微孔孔容体积优势来吸附更多的SO2。还因为活性焦表面的氧碳较高，所以其对污染物的脱除性能也较高，对极性污染物的吸附与催化反应起到了重要的作用。

金属氧化物、载体催化剂在脱硫中的应用

（1）钒氧化物的应用问题。利用V2O5/炭基材料催化剂上负载多种V含量，能够获得更高的催化效果。在烟气中V在一定温度范围内，于催化剂进行负载，可实现脱硫效果。一般来说，V2O5对SO2的催化氧化效果比较好，能够将中间产物的生成效率不断提升，增大了脱硫效率。

（2）铜氧化物的脱硫应用问题。CuO被当做活性组分运用在烟气中的SO2的脱去是非常有效的。将负载在γ-Al2O3上的氧化铜和烟气中的二氧化硫与氧气进行化学结合产生CuSO4：CuO（s）+SO2（g）+1/2（g）=CuSO4（g）。这样就能够达到脱硫的最佳效果。利用装有氧化铜的反应器能够脱去90%以上的SO2，这种工艺更加环保。

（3）铁系氧化物的脱硫应用问题。利用铁系氧化物进行脱硫工作就是运用气固相催化吸附反应，将烟气中的SO2在脱硫剂上催化氧化成SO3，SO3又与Fe2O3结合产生Fe2（SO4）3：Fe2O3+3SO2+3/2O2=Fe2（SO4）3。Fe2（SO4）3出现的时候，体积就会膨胀，促使固体脱硫剂的物理性质发生变化，使得催化物孔径变小，这个问题仍需要我们寻找办法解决。

稀土催化剂在脱硫中的应用

根据科学总结得知，稀土元素的配位数具有一定的可变性，它们的剩余原子价与后备化学键能够结构产生一定的催化作用，于是稀土元素本身也就具有一定的催化活性，它可以作为辅助催化剂或者添加剂运用在脱硫、脱硝工作当中，发挥它的抗老化与抗中毒能力。150℃到200℃之间，是稀土型脱硫剂发挥其作用的最佳温度区间，效率为90%以上，而且脱硫剂可以进行重复使用。比如单组份的CeO2和La2O3催化还原SO2，它的脱硫效果比其他化学物质的脱硫效率更高。如果将氧化铈和氧化镧负载于载体上，能够将二氧化硫的活性高效率提升，50℃到100℃成为它的反应温度区间，实现了低温催化的最佳效果。

烟气脱硝技术的问题研究

炭基材料在脱硝中的应用。

（1）活性炭的应用问题。将活性炭运用到脱硝技术中来，可以分为吸附方法、选择性催化还原方法、与炽热炭还原方法。吸附方法就是运用活性炭的微小的孔隙结构域官能团吸附二氧化氮，将一氧化碳转化为二氧化氮。而吸附方法的最终机理尚处于有争论的阶段，解决此项理论问题势在必行。选择性催化还原方法就是运用活性炭将NO2进行吸附，降低NO2和NH3的反应活化能量，从而提升NH3的使用效能：NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O。炽热还原方法就是在一定的高温环境下，运用炭和NO2产生化学反应生成NO2与N2，这种方法不需要催化剂。利用这三种方法可以降低成本，对产生的热量进行充分利用，值得现代工厂进行大力使用。

（2）活性焦的应用问题。上面介绍了脱硫工作中的此项技术，将其运用在脱硝技术上如出一辙。另外，烟气中的氧气与水蒸汽能够促进活性焦对NO2的吸附能力，NO的浓度对其脱硝性能影响较小。

金属氧化物、载体催化剂在脱硝中的应用

（1）钒氧化物的运用。利用V2O5促进脱硝技术的提升主要原因就是其能够对NH3进行有效的吸附氧化，促进中间产物的成产效率，从而加大脱硝的工作能力。

（2）CuO的应用。当烟气加热到400℃的时候，加入一定的NH3后，装有负载型的氧化铜反应器就会脱去90%以上的NO2，达到最佳脱硝效果。稀土催化剂在脱硝中的应用。La2O3、CeO2和Sm2O3等稀土氧化物在无氧和有氧气氛下均具有较好的催化活性，并且O2的存在促进了除CeO2之外其他稀土氧化物催化还原NO的转化率。稀土材料CeO2-La2O3/γ-Al2O2催化剂以及预硫化的La-CoO2和Cu-LaCoO2催化剂均具有一定的耐氧脱硫性能，在含氧气氛下催化还原脱硫、脱硝技术的研究上具有较大的发展前景。

烟气脱硫脱硝一体化技术展望

烟气脱硫脱硝技术就是在同一套工艺流程中同时进行脱硫、脱硝工作，这样可以节省更多的成本、减少工业废物产生量。目前，实现烟气脱硫脱硝技术一体化的主要方法就是臭氧氧化方法、脉冲电晕方法、炭基材料方法、电子束照射方法、金属氧化物催化方法。

采用这些方法将工厂排放的烟气中的硫和氮进行化学反应形成一种稳定的状态，产生硫酸盐与硝酸盐供工厂所使用。但是，这些方法只处于一种试验的阶段，应该讲高效液相催化氧化方法、膜分离技术、气体液化技术进行全面应用，做到降低二次污染、降低成本的最佳效果，才是将来我们研究的一个重要课题。

结语

本文从烟气的脱硫与脱硝两种技术上进行了研究，发现炭基材料、金属氧化物、载体催化剂、稀土催化剂在其中发挥的具体作用，将其中的化学反应与吸附现象做了细致总结。目前我们面临的技术困难也是相当多的，只有将大气污染的现状认识清楚，开发更高的科技实力水平，才能获得更加的效果。

文章最后对烟气中的脱硫脱硝技术一体化进行了展望，期待这项技术能够有更高的突破，给烟气脱硫脱硝工作的全面开展、效果落实提供更新的技术支持。