氮氧化物對大氣的污染及處理技術

張媛媛 陳曉香 韓松

(鐘山職業技術學院，江蘇 南京 210049)

0 引言

目前，大氣污染里面最主要的污染物之一就是氮氧化物。現階段比較常見的酸雨危害以及臭氧層空洞皆是因大氣里的氮氧化物所造成。因此，本文將主要通過介紹低氮氧化物燃燒技術、煙氣脫硝技術以及機動車尾氣控制技術這三種氮氧化物處理方式，以對相關防治處理技術進行探索。

1 大氣污染現狀

現階段，大氣污染已經不再局限于區域范圍里面，在污染不斷加重的條件下，大氣污染已經屬于全球性問題，其產生的危害將對各國民眾以及地球環境產生直接的影響，世界各國更加重視這種全球性大氣污染帶來的危害。最近幾年，全球溫度普遍升高，這種溫室效應就是氮氧化物大氣污染造成的。此外，南北極臭氧層破壞程度也更加嚴重，酸雨現象也越來越頻繁。每年全世界直接排到大氣里面的氮氧化物超過三千萬噸，并且有不斷上升趨勢，其不僅可以誘發化學煙霧，也可以導致酸雨的產生，因此，氮氧化物相關治理問題是全球關注的一個熱點問題。

2 氮氧化物的來源及危害

(1)來源 現階段，人們所使用的燃料大部分都是石化燃料，該燃料在燃燒的時候產生的氮氧化物將會直接排放于大氣里面，是大氣里面所含氮氧化物的主要部分。大氣里面氮氧化物的具體來源包含有：①工礦企業，比如，鋼鐵廠以及煉焦廠和火力發電廠等，各種窖爐、取暖鍋爐以及爐灶等在燃燒燃料的時候，都會往大氣里面不斷排放氮氧化物，使得大氣里面所含的氮氧化物顯著增加。②各種工業生產企業生產、粉碎以及運輸和加工相應原材料的時候，會產生一定氮氧化物，同時將其排放到大氣里面[1]。③現階段農業生產過程中使用較多的肥料氮肥，也是增加大氣氮氧化物的主要來源之一，施加的氮肥能夠自己通過土壤或者是在土壤里面所含微生物的作用下和大氣相融，從而使得大氣里面的氮氧化物變多。④汽車尾氣，隨著人民生活水平的提高，居民汽車的保有量逐年增加，汽車尾氣的污染問題日趨嚴峻。廢氣中含有150～200 種不同的化合物，其中對人危害最大的有一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物、及固體懸浮顆粒物。其中的氮氧化合物是汽車的發動機在大負荷工作時，在燃燒室高溫富氧的環境中產生的一種褐色且有臭味的氣體。

(2)危害 通常所說的氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等幾種。這些氮氧化物的危害主要包括:①NOX對人體及動物有致毒作用，會侵入生物體的肺部組織，與血液中的血紅蛋白結合，使血液處于缺氧狀態，還會引發肺癌；②對植物的損害作用，氮氧化合物能抑制植物葉片的光合作用，從而影響植物的生長發育，使農作物減產，植物枯死；③NOX在大氣中遇水或者水蒸氣能轉變為硝酸，并最終隨著雨水到達地面形成酸雨；④NOX與碳氫化合物形成光化學煙霧，氮氧化物與烴類化合物在陽光照射條件下會產生化學反應，而生成物的毒性要比原先物質所含毒性高很多，從而嚴重污染大氣。；⑤NOX亦參與臭氧層的破壞，導致全球出現溫室效應，對人們的身體健康以及生態環境非常不利。

3 氮氧化物相關控制技術

(1)低氮氧化物燃燒技術 所謂低氮氧化物燃燒技術，就是改變燃燒條件，使氮氧化物的生成受到抑制，或者是對已經產生的氮氧化物進行破壞，從而降低氮氧化物排放量的一種技術。這種技術主要包含有：低過量空氣燃燒、煙氣再循環以及二段燃燒。我國在所有控制氮氧化合物的相關技術里面，應用最廣的就是低氮氧化物燃燒技術，其比較簡單，并且經濟有效。

①低過量空氣系數具體運行技術：如果爐里面的空氣量增多，就會使得排放出的氮氧化物也增多，因此為了降低氮氧化物排放量，能夠讓鍋爐里面進行低空氣運行，不僅可以提升鍋爐實際熱效率，還可以知道空氣過剩系數一定要和鍋爐熱效率、減少氮氧化物以及燃燒效率等具體要求相符，防止由于空氣過量運行過程中可能使得一氧化碳、炭黑以及碳氫化合物、飛灰里面可燃物增加，減小燃燒效率。②二段燃燒技術：所謂二段燃燒技術，就是在分段燃燒裝置里面，在和理論空氣量比較接近的條件下進行燃燒[2]。將燃燒空氣分兩次送到燃燒裝置里面，就是將燃燒分成兩段。③煙氣再循環技術：就是讓燃燒空氣再循環重復達到燃燒區，降低燃燒區里面的氧濃度以及溫度，從而在一定程度上降低氮氧化物的產生。該再循環技術屬于降低氮氧化物產生的一種主要技術，作用非常顯著，一般循環率為25%到40%.

(2)煙氣脫硝技術 ①非選擇性的氮氧化物催化還原法：就是含有氮氧化物的大氣的催化劑以及一定溫度的條件下與相應的還原劑反應，把二氧化氮以及一氧化碳等氣體還原成氮氣，并且還原劑和大氣里面的氧氣反應可以生成二氧化碳以及水。所用的還原劑氣體一般是低碳氫化合物、氫氣、甲烷以及一氧化碳。所使用的催化劑是鈀以及鉑，比較合適的反應溫度是550 到800℃，產生的凈化效果是最好的。②選擇性氮氧化物催化還原法：將氮化氫用作還原劑來催化還原處理里面含有氮氧化物的大氣，讓氮化氫可以有選擇性地與氮氧化物反應，不與大氣里面的氧反應。所使用的催化劑是鈀、鉑金屬催化劑以及含有銅、錳、鐵等元素的非金屬催化劑。當反應溫度不超過400℃的時候，反應可以發揮出絕對優勢。③液體吸收法：液體吸收法也可以分成幾種：水吸收法、酸吸收法、堿液吸收法、吸收還原法、氧化還原法。

水吸收法：水和二氧化氮發生反應會生成亞硝酸以及硝酸，而亞硝酸性質不穩定，會分解為水、一氧化氮以及硝酸。而一氧化氮既不會和水反應，也基本不會溶解在水里面，而水吸收二氧化氮時會生成一些一氧化氮，所以水吸收法產生的凈化效率比較低，不可以凈化含有大量一氧化氮的燃燒廢氣。可是因為水價格不高且方便，所以能夠用來凈化含二氧化氮比較多的氮氧化物廢氣。

酸吸收法：濃硫酸和氮氧化物能夠生成相應的亞硝基硫酸，從而減少大氣里面的氮氧化物。

堿液吸收法：就是讓堿性溶液與二氧化氮反應產生亞硝酸鹽以及硝酸鹽。

吸收還原法：利用硫化物、亞硫化物以及亞硝酸鹽或者是尿素水溶液來吸收氮氧化物，同時將其還原為氮氣，該方法凈化效率非常高。

氧化還原法：就是先將氮氧化物里面的一些一氧化氮氧化成二氧化氮，增加氮氧化物氧化度，然后利用堿液將其吸收。該方法在工業生產中比較常用。

④吸附法：利用周期性控制溫度以及壓力這種方法來讓吸附劑有效吸附以及吸收氮氧化物，將氮氧化物從大氣里面分離出來。所使用的吸附劑通常是：含氨泥煤、分子篩以及活性炭和硅膠等。

(3)機動車尾氣的控制技術 由于汽車分散性和流動性太強，給尾氣的集中凈化處理帶來一定的限制。目前針對汽車尾氣的處理措施主要包括：①機內控制技術，機內措施主要包括推遲點火正時，采取EGR 廢氣循環，采用二次空氣供給系統等；②機外控制技術，原理是在汽車的排氣系統中安裝各種凈化裝置，采用物理的、化學的方法減少排氣中的污染物。主要包括選擇還原催化轉化器SCR、儲存還原催化轉化器 NSR、分子篩以及等離子體等[3]微粒捕捉器的使用，近年來最新開發的O B D 車載診斷系統能夠隨時監測汽車尾氣排放狀況，在未來的汽車行業發展前景更加廣闊；③行政管理手段，主要是以政府為主導，不斷提高燃油標準，加大老舊汽車的淘汰力度，以及不斷開發新能源汽車等。

4 結語

通過分析我國現階段氮氧化物大氣污染現狀，可以找出氮氧化物的主要來源，同時對其產生的危害進行探究，從氮氧化物控制以及凈化這兩個不同方向著手，對目前所使用的一些有效氮氧化物處理技術進行分析，力求對大氣里面的氮氧化物含量進行有效的控制，降低其對自然環境以及人類生活環境造成影響與危害。同時，應增強公民環保意識，保障人類的生存環境。

[1]杜娟.淺談氮氧化物對大氣的污染及處理技術[J].科技創新與應用,2013,2(9)：89.

[2]吳曉青.我國大氣氮氧化物污染控制對策[J].環境保護,2009,426(16)：9-11.

[3]李富松，岳東鵬.汽車尾氣 NOx 的減排技術[J].內燃機與配件,2014(04)：1-4.