氮氧化物对大气的污染及处理技术

张媛媛 陈晓香 韩松

(钟山职业技术学院，江苏 南京 210049)

0 引言

目前，大气污染里面最主要的污染物之一就是氮氧化物。现阶段比较常见的酸雨危害以及臭氧层空洞皆是因大气里的氮氧化物所造成。因此，本文将主要通过介绍低氮氧化物燃烧技术、烟气脱硝技术以及机动车尾气控制技术这三种氮氧化物处理方式，以对相关防治处理技术进行探索。

1 大气污染现状

现阶段，大气污染已经不再局限于区域范围里面，在污染不断加重的条件下，大气污染已经属于全球性问题，其产生的危害将对各国民众以及地球环境产生直接的影响，世界各国更加重视这种全球性大气污染带来的危害。最近几年，全球温度普遍升高，这种温室效应就是氮氧化物大气污染造成的。此外，南北极臭氧层破坏程度也更加严重，酸雨现象也越来越频繁。每年全世界直接排到大气里面的氮氧化物超过三千万吨，并且有不断上升趋势，其不仅可以诱发化学烟雾，也可以导致酸雨的产生，因此，氮氧化物相关治理问题是全球关注的一个热点问题。

2 氮氧化物的来源及危害

(1)来源 现阶段，人们所使用的燃料大部分都是石化燃料，该燃料在燃烧的时候产生的氮氧化物将会直接排放于大气里面，是大气里面所含氮氧化物的主要部分。大气里面氮氧化物的具体来源包含有：①工矿企业，比如，钢铁厂以及炼焦厂和火力发电厂等，各种窖炉、取暖锅炉以及炉灶等在燃烧燃料的时候，都会往大气里面不断排放氮氧化物，使得大气里面所含的氮氧化物显著增加。②各种工业生产企业生产、粉碎以及运输和加工相应原材料的时候，会产生一定氮氧化物，同时将其排放到大气里面[1]。③现阶段农业生产过程中使用较多的肥料氮肥，也是增加大气氮氧化物的主要来源之一，施加的氮肥能够自己通过土壤或者是在土壤里面所含微生物的作用下和大气相融，从而使得大气里面的氮氧化物变多。④汽车尾气，随着人民生活水平的提高，居民汽车的保有量逐年增加，汽车尾气的污染问题日趋严峻。废气中含有150～200 种不同的化合物，其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、及固体悬浮颗粒物。其中的氮氧化合物是汽车的发动机在大负荷工作时，在燃烧室高温富氧的环境中产生的一种褐色且有臭味的气体。

(2)危害 通常所说的氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等几种。这些氮氧化物的危害主要包括:①NOX对人体及动物有致毒作用，会侵入生物体的肺部组织，与血液中的血红蛋白结合，使血液处于缺氧状态，还会引发肺癌；②对植物的损害作用，氮氧化合物能抑制植物叶片的光合作用，从而影响植物的生长发育，使农作物减产，植物枯死；③NOX在大气中遇水或者水蒸气能转变为硝酸，并最终随着雨水到达地面形成酸雨；④NOX与碳氢化合物形成光化学烟雾，氮氧化物与烃类化合物在阳光照射条件下会产生化学反应，而生成物的毒性要比原先物质所含毒性高很多，从而严重污染大气。；⑤NOX亦参与臭氧层的破坏，导致全球出现温室效应，对人们的身体健康以及生态环境非常不利。

3 氮氧化物相关控制技术

(1)低氮氧化物燃烧技术 所谓低氮氧化物燃烧技术，就是改变燃烧条件，使氮氧化物的生成受到抑制，或者是对已经产生的氮氧化物进行破坏，从而降低氮氧化物排放量的一种技术。这种技术主要包含有：低过量空气燃烧、烟气再循环以及二段燃烧。我国在所有控制氮氧化合物的相关技术里面，应用最广的就是低氮氧化物燃烧技术，其比较简单，并且经济有效。

①低过量空气系数具体运行技术：如果炉里面的空气量增多，就会使得排放出的氮氧化物也增多，因此为了降低氮氧化物排放量，能够让锅炉里面进行低空气运行，不仅可以提升锅炉实际热效率，还可以知道空气过剩系数一定要和锅炉热效率、减少氮氧化物以及燃烧效率等具体要求相符，防止由于空气过量运行过程中可能使得一氧化碳、炭黑以及碳氢化合物、飞灰里面可燃物增加，减小燃烧效率。②二段燃烧技术：所谓二段燃烧技术，就是在分段燃烧装置里面，在和理论空气量比较接近的条件下进行燃烧[2]。将燃烧空气分两次送到燃烧装置里面，就是将燃烧分成两段。③烟气再循环技术：就是让燃烧空气再循环重复达到燃烧区，降低燃烧区里面的氧浓度以及温度，从而在一定程度上降低氮氧化物的产生。该再循环技术属于降低氮氧化物产生的一种主要技术，作用非常显著，一般循环率为25%到40%.

(2)烟气脱硝技术 ①非选择性的氮氧化物催化还原法：就是含有氮氧化物的大气的催化剂以及一定温度的条件下与相应的还原剂反应，把二氧化氮以及一氧化碳等气体还原成氮气，并且还原剂和大气里面的氧气反应可以生成二氧化碳以及水。所用的还原剂气体一般是低碳氢化合物、氢气、甲烷以及一氧化碳。所使用的催化剂是钯以及铂，比较合适的反应温度是550 到800℃，产生的净化效果是最好的。②选择性氮氧化物催化还原法：将氮化氢用作还原剂来催化还原处理里面含有氮氧化物的大气，让氮化氢可以有选择性地与氮氧化物反应，不与大气里面的氧反应。所使用的催化剂是钯、铂金属催化剂以及含有铜、锰、铁等元素的非金属催化剂。当反应温度不超过400℃的时候，反应可以发挥出绝对优势。③液体吸收法：液体吸收法也可以分成几种：水吸收法、酸吸收法、碱液吸收法、吸收还原法、氧化还原法。

水吸收法：水和二氧化氮发生反应会生成亚硝酸以及硝酸，而亚硝酸性质不稳定，会分解为水、一氧化氮以及硝酸。而一氧化氮既不会和水反应，也基本不会溶解在水里面，而水吸收二氧化氮时会生成一些一氧化氮，所以水吸收法产生的净化效率比较低，不可以净化含有大量一氧化氮的燃烧废气。可是因为水价格不高且方便，所以能够用来净化含二氧化氮比较多的氮氧化物废气。

酸吸收法：浓硫酸和氮氧化物能够生成相应的亚硝基硫酸，从而减少大气里面的氮氧化物。

碱液吸收法：就是让碱性溶液与二氧化氮反应产生亚硝酸盐以及硝酸盐。

吸收还原法：利用硫化物、亚硫化物以及亚硝酸盐或者是尿素水溶液来吸收氮氧化物，同时将其还原为氮气，该方法净化效率非常高。

氧化还原法：就是先将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，然后利用碱液将其吸收。该方法在工业生产中比较常用。

④吸附法：利用周期性控制温度以及压力这种方法来让吸附剂有效吸附以及吸收氮氧化物，将氮氧化物从大气里面分离出来。所使用的吸附剂通常是：含氨泥煤、分子筛以及活性炭和硅胶等。

(3)机动车尾气的控制技术 由于汽车分散性和流动性太强，给尾气的集中净化处理带来一定的限制。目前针对汽车尾气的处理措施主要包括：①机内控制技术，机内措施主要包括推迟点火正时，采取EGR 废气循环，采用二次空气供给系统等；②机外控制技术，原理是在汽车的排气系统中安装各种净化装置，采用物理的、化学的方法减少排气中的污染物。主要包括选择还原催化转化器SCR、储存还原催化转化器 NSR、分子筛以及等离子体等[3]微粒捕捉器的使用，近年来最新开发的O B D 车载诊断系统能够随时监测汽车尾气排放状况，在未来的汽车行业发展前景更加广阔；③行政管理手段，主要是以政府为主导，不断提高燃油标准，加大老旧汽车的淘汰力度，以及不断开发新能源汽车等。

4 结语

通过分析我国现阶段氮氧化物大气污染现状，可以找出氮氧化物的主要来源，同时对其产生的危害进行探究，从氮氧化物控制以及净化这两个不同方向着手，对目前所使用的一些有效氮氧化物处理技术进行分析，力求对大气里面的氮氧化物含量进行有效的控制，降低其对自然环境以及人类生活环境造成影响与危害。同时，应增强公民环保意识，保障人类的生存环境。

[1]杜娟.浅谈氮氧化物对大气的污染及处理技术[J].科技创新与应用,2013,2(9)：89.

[2]吴晓青.我国大气氮氧化物污染控制对策[J].环境保护,2009,426(16)：9-11.

[3]李富松，岳东鹏.汽车尾气 NOx 的减排技术[J].内燃机与配件,2014(04)：1-4.