NOx是造成大气污染的主要污染物之一,对环境造成严重威胁,引起的环境问题有温室效应、酸雨和光化学烟雾等[3,4]。相对于NO2而言,NO的毒性较小,但由于它是NO2的前体物,并且会在大气中引起一系列化学反应,因此NO对环境的影响不容小觑,对它的控制是一项重要任务。NO2不仅严重破坏大气环境,更在一定程度上对人类健康造成严重威胁,尤其对呼吸器官有强烈的刺激作用,可能引起哮喘病、肺气肿等疾病。此外,研究发现N2O不仅对温室效应有显著影响,而且会对臭氧产生破坏,因此对N2O的控制受到广泛关注。
据资料显示,2011年我国氮氧化物排放量约为2404.3万吨,自2006年以来呈持续上升趋势。鉴于NOx的排放量之大,危害之严重,对NOx的控制治理势在必行、刻不容缓。
1.2 烟气脱硝技术
对氮氧化物排放的控制措施可分为源头控制和尾部控制[5],其又可进一步分为燃料脱氮、低氮燃烧技术和烟气脱硝技术[6]。燃料脱氮和低氮燃烧技术是通过减少燃烧过程中产生的NOx来减少其排放,烟气脱硝技术是通过将已生成的NOx还原为N2来减少其排放。其中烟气脱硝技术被广泛关注。
1.2.1 SCR脱硝技术
目前有两类商业化的烟气脱硝技术,分别称为选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction,SCR)和选择性非催化还原(Selective Noncatalytic Reduction,SNCR),其中SCR脱硝技术的优点包括:装置简单,运行方便,便于文护;脱硝率高,可达90%以上[7,8];选择性好,安全性高等。
对于SCR反应过程,可采用氨、一氧化碳或碳氢化合物等作为还原剂[9]。当该反应过程以NH3作为还原剂时,其基本原理是在催化剂和氧气存在的条件下,NH3首先与NOx发生还原反应,生成N2和H2O,而不是首先被氧气氧化[10],其主要反应方程式如下[1]:
(1.1)
SCR反应中还存在副反应,即NSCR反应和C-O反应,其反应方程式如下:
SCR反应主要以氨作为还原剂,由于该技术的诸多优点,氨选择性催化还原(NH3-SCR)成为国内外应用最广泛的技术,也是目前最有效的去除固定源NOx的技术[11,12]。
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