絡合吸收法煙氣同時脫硫脫硝

王禹

【摘 要】本文簡單介紹了濕法同時脫硫脫硝技術，重點介紹了絡合吸收法中添加螯合劑脫硫脫硝的技術研究進展，并對脫硫脫硝技術的發展前景進行了展望。

【關鍵詞】亞鐵氨羧螯合劑；同時脫硫脫硝；絡合吸收法

近年來，隨著我國經濟的飛速發展，引起能源需求的不斷增加，導致大氣環境污染日趨嚴重，不僅危害到人們的正常生活，也威脅到人們的身體健康。當前，我國大氣污染主要呈現以SO2和氮氧化物（NOx）為主要污染物的傳統煤煙型污染特征，尤其在經濟發展領先的城市群區域，污染現象尤為嚴重[1]。因此控制SO2和NOx排放量以及治理其所產生的污染是亟待解決的問題。

煙氣同時脫硫脫硝技術可降低現有的煙氣脫硫、脫硝技術中過高的凈化費用，工藝設備較為簡單，適應現代化的發展要求，是煙氣治理領域中前景廣闊的研究方向[2]。煙氣同時脫硫脫硝技術按工作介質不同可分為濕法、干法和半干法三大類[3]。

其中，濕法煙氣脫硫脫硝技術在煙氣脫硫脫硝中具有工藝完善，脫硫效率高，應用廣泛的優勢，有著很大的發展潛力。NO在水中的溶解度極低，濕法煙氣脫硫脫硝主要難點在于用物理化學方法來提高NO在水中的溶解度。根據液相中發生的化學反應以及對廢氣的處理方式不同，將濕法煙氣脫硫脫硝技術分為絡合吸收法，堿液吸收法，氧化吸收法，還原吸收法和微生物法。其中工業應用較為廣泛的是絡合吸收法。

自20世紀70年代，美國和日本學者針對液相絡合吸收法煙氣同時脫硫脫硝做了大量研究，近年來，國內也出現了對此方面的研究報告。絡合吸收法是在濕法脫硫的基礎上，添加能絡合吸收NO的金屬絡合劑，大幅度增加NO的溶解度，來促進脫除NOx，以此實現脫硝的目的。目前，常見的螯合劑大多為亞鐵螯合劑和鈷螯合劑。

1 亞鐵螯合劑

目前，用于煙氣脫硫脫硝的亞鐵螯合劑主要有兩類：亞鐵氨羧螯合劑和亞鐵含巰基（-SH）螯合劑。亞鐵氨羧螯合劑中具有代表性的是乙二胺四乙酸合鐵（FeIIEDTA）。1980年Sada.E等人[4]采用FeIIEDTA和MgSO3溶液同時吸收NO和SO2，實驗驗證單獨采用FeIIEDTA溶液吸收NO為快速反應。而SO2-3還原FeIIEDTA（NO）的反應與eIIEDTA絡合吸收NO的反應相比非常慢，可以忽略。如果同時吸收NO和SO2，可以大大提高NO的吸收速率。其主要反應機理為：

1933年，Dravo公司將FeIIEDTA同時脫硫脫硝工藝運用到實際工業當中，利用氧化鎂作為吸收劑進行脫硫脫硝，其脫硫率高達99%，脫硝率也大于60%[5]。FeIIEDTA價格低廉，絡合能力強，穩定性好，是科研人員的首選。但煙氣中殘留的O2（3%～8%）會將吸收液中的FeIIEDTA氧化成FeIIIEDTA，而FeIIIEDTA絡合NO的能力很差，大大降低了吸收液的活性。為了有效的利用吸收液，為保證吸收液的活性，使吸收反應反復循環進行下去，研究吸收液的再生成為了至關重要的課題。眾多學者針對吸收液的再生過程，即研究FeIIEDTA還原和副產物的去除，得出了各種處理方法。Thomas[6]等提出了采用多酚化合物作為脫除過程中的抗氧化劑，如焦棓酸。焦棓酸不但可以作為抗氧化劑與煙氣中殘留的氧氣反應，同時又可以作為還原劑將FeIIIEDTA還原成FeIIEDTA，從而保證了吸收液的活性。但焦棓酸價格昂貴，不適合工業應用。馬樂凡等[7-8]選擇在堿性環境中使用鐵粉作為還原劑。鐵粉可以將FeIIIEDTA還原成FeIIEDTA，生成氫氧化亞鐵沉淀，同時將絡合吸收的NO還原為氨，產生的NH+ 4用酸吸收除去。但此法同樣不適用于工業應用。

2 鈷螯合劑

周春瓊[9]等學者曾以乙二胺合鈷和尿素作為吸收液進行同時脫硫脫硝的實驗研究。乙二胺合鈷氧化NO的機理較為特殊。在堿性條件下乙二胺合鈷即可直接將NO氧化，生成[Co（EN）2（NO2）]OH2+ 。在氧化過程中，鈷的價態不發生變化，只要在強堿和過量的吸收液條件下即可循環再生。在堿性溶液中SO2易被吸收，但在pH>10的時候，SO2會生成大量的SO2- 3易與Co6+反應生成沉淀，將會大大降低絡合劑的活性，導致脫硫脫硝率降低。

對于鈷螯合劑，雖然其氧化絡合能力較強，但對其研究仍處于實驗室研究階段，并且存在著理論研究不成熟，運行條件不確定等問題。鈷螯合劑實現工業化應用還有很長的路要走。

3 展望

濕法同時脫硫脫硝技術工藝成熟，效率高，但不可避免的存在工業生產成本高、占地面積與耗水量大、易產生二次污染、設備腐蝕等問題。因此研究開發經濟有效、環保、系統簡單、操作容易、費用更低的新型煙氣脫硫脫硝一體化技術是科技工作者共同的努力方向。

【參考文獻】

[1]孫勝奇，陳榮永，王平.我國二氧化硫煙氣脫硫技術現狀及進展[J].中國鉬業，2005，29（1）：53-54.

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[3]王謙.濕法煙氣同時脫硫脫氮技術綜述[J].環境科學導刊，2009，2：51-55.

[4]Sada E et al. Individual and Simultaneous Absorption of Dilute NO and SO2 in Aqueous Slurries of MgSO3 with FeII-edta， Chem. Process Des，1980，19：377～382[Z].

[5]荊國華.FeIIEDTA絡合吸收生物轉化脫除NO研究[D].杭州：浙江大學，2004.

[6]Tomasz T， Suchecki， Barbara Mathews， Hidehiro Kumazawa. Kinietic Study of Ambient-Temperature Reduction of FeII-edta by Na2SO4[J].Ind.Eng.Chem.Res，2005，（44）：4249～4253.

[7]馬樂凡，童志權，張俊豐.液相絡合-鐵屑還原-酸吸收回收法脫出煙氣中NOx的機理研究[J].環境科學學報，2005，25（5）：627～642.

[8]Shi Y，Chang S G. Kinietic of NO absorption in aqueous iron thiochelate solutions[J].Enviornmental Progress，1977（4）：301～306.

[9]王莉，趙偉榮，吳忠標.金屬絡合劑在濕法脫硝中的應用[J].環境工程學報，2007，2（1）：88～92.

[責任編輯：王楠]