第四章化工废气污染控制ppt课件.ppt

第四章 化工废气污染控制,空气污染基本知识,一、大气、空气和空气污染,对人类有影响的：距地面10km,地球半径,大气厚度,氮78.06%氧20.95%氩0.93%其他气体0.1%,有害物质：烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等,大气污染源：,工业和交通迅速发展，城市人口高度集中，工厂排放的浓烟，汽车、轮船、火车、飞机等排放的大量有害气体和粉尘等造成大气污染的日益严重。,汽车尾气,工业废气,大气污染的主要危害：,不但危害人的健康还影响动植物的生长，破坏建筑物，严重时还会改变世界的气候。例如气候变暖、破坏臭氧层、形成酸雨。,沙漠化,“厄尔尼诺”现象是指南美赤道附近（约北纬4度至南纬4度，西经150度至90度之间）幅度数千公里的海水带的异常增温现象。,大气污染的后果能有多严重？外星人、骑扫帚飞的巫婆、丘比特都被熏掉下来了。,二、空气污染的危害,空气污染对人体的危害途径：呼吸道吸入随食物和饮水摄入体表接触侵入,1.大气颗粒物,4.氮氧化物,5.光化学氧化剂,3.一氧化碳,2.二氧化硫,空气污染对人体健康的危害,臭氧对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时则吸入更严重。,所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。,NO2对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO2共存，则危害更重。,损害肝脏。且由于SO2通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。,颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。,三、空气污染源,（一）工业排放的废气 各类工业向空气排放的主要污染物见下表：,（二）交通运输工具排放的废气,（三）室内空气污染源,四、空气中的污染物及其存在状态,（一）分子状态污染物（二）粒子状态污染物 粒径大于l0m的颗粒物能较快地沉降到地面上，称为降尘。粒径小于10m的颗粒物可长期飘浮在空气中，称为可吸入颗粒物或飘尘。,五、空气中污染物的时空分布特点,与其他环境要素中的污染物质相比较，空气中的污染物质具有随时间、空间变化大的特点。空气污染物的时空分布及其浓度与污染物排放源的分布、排放量及地形、地貌、气象等条件密切相关。,六、空气中污染物浓度表示方法,（一）单位体积质量浓度 指单位体积空气中所含污染物的质量数，常用mg/m3或g/m3表示。（二）体积比浓度 指100万体积空气中含污染气体或蒸气的体积数，常用mL/m3和L/m3表示。两种浓度表示方法之间的换算：,第一节 化工废气的来源分类及特点,一、化工废气的来源,各种化工产品在每个生产环节都会产生并排出废气，造成对环境的污染。其来源有以下几个方面。化学反应中产生的副反应和反应进行不完全所产生的废气。,产品加工和使用过程中产生的废气以及搬运、破碎、筛分及包装过程中产生的粉尘等。生产技术路线及设备陈旧落后，造成反应不完全，生产过程不稳定，从而产生不合格的产品或造成物料的“跑、冒、滴、漏”。,一、化工废气的来源,开、停车或因操作失误，指挥不当，管理不善造成废气的排放。化工生产中排放的某些气体，在光或雨的作用下发生化学反应，也能产生有害气体。,一、化工废气的来源,二、化工废气的分类,按工业来源分可分为三大类:1.无机化工：化肥工业；无机盐工业等2.有机工业：有机合成工业；农药；染料；涂料；3.其他：既含有机污染也含无机污染物，氯碱、炼焦等,按存在的状态分颗粒物或气溶胶污染物-粉尘气态污染物,二、化工废气的分类,粉尘污染物 含有硅、铝、铁、镍、钒、钙等氧化物及浮游物质气态污染物 SO2、NOX、氟化物、氯化物、硫化物及各种有机气体恶臭,二、化工废气的分类,恶臭污染排放标准控制项目(有8项),三、化工废气的特点,1种类繁多 由于化学工业行业比较多，每个行业所用的化工原料千差万别，即使同一产品所用的工艺路线、同一工艺的不同时间都有差异，生产过程化学反应繁杂。因此，造成化工废气种类繁多。,2组成复杂 化工废气中常含有多种复杂的有毒成分。例如，农药、染料、氯碱等行业废气中，既含有多种无机化合物，又含有多种有机化合物。此外，从原料到产品，由于经过许多复杂的化学反应，产生多种副产物，致使某些废气的组成变得更加复杂。,3.污染物浓度高 不少化工企业由于缺乏改造的资金和技术，同时加上管理不善、操作工人素质不高、工艺设备陈旧等因素，导致产品陈旧，原材料流失严重，废气中污染物浓度高。,4污染面广，危害性大 我国有6000多个化工企业，中、小型企业约占90%,特别是近几年，由于化工产品供不应求，各地盲目地建设了一大批乡镇企业，进一步扩大了污染面。化工废气常含有致癌、致畸、致突变、恶臭、强腐蚀性及易燃、易爆性的组分，对生产装置、人身安全与健康及周围环境造成严重危害。,四、主要大气污染物,目前对环境和人类产生危害的大气污染物约有100种左右。具有普遍性的污染物有:颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物等。,四、主要大气污染物,按照污染物存在的形态分：颗粒污染物 气态污染物,（一）颗粒物 颗粒物是指除气体之外的包含于大气中的物质，包括：固体、液体和气溶胶。其中有固体的灰尘、烟尘、烟雾，以及液体云雾和雾滴，其粒径范围主要在0.l-200m之间。按粒径的差异，可以分为降尘和飘尘两种。,颗粒物的粒度、性质和成因,1.降尘 指粒径大于10m，在重力作用下可以降落的颗粒状物质。其多产生于固体破碎、燃烧残余物的结块及研磨粉碎的细碎物质。自然界刮风及沙暴也可以产生降尘。,指粒径小于10m的煤烟、烟气和雾在内的颗粒状物质。由于这些物质粒径小、质量轻，在大气中呈悬浮状态，且分布极为广泛。飘尘可以通过呼吸道被人吸入体内，对人体造成危害。,2.飘尘,颗粒物自污染源排出后，常因空气动力条件的不同、气象条件的差异而发生不同程度的迁移。降尘受重力作用可以很快降落到地面，而飘尘则可在大气中保存很久。颗粒物还可以作为水汽等的凝结核，参与形成降水过程。,2.飘尘,（a）粉尘（dust）粒径1200m，主要机械作用或是土壤、岩石的风化形成的，如粘土粉尘、煤粉等。（b）烟（fume）粒径0.011m，主要由冶金过程熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，如PbO烟、ZnO烟等。,几种颗粒物的区分,（c）飞灰（fly ash）燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。（d）黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶。（e）雾（fog）粒径小于100m，气体中液滴悬浮体的总称，如水雾、酸雾、油雾。,几种颗粒物的区分,遮挡阳光，使气温降低，或形成冷凝核心，使云雾和雨水增多，以致影响气候；使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增加；可见度差，照明耗电增加，燃料消耗随之增多，因此空气污染也更严重形成恶性循环；,颗粒物危害,燃煤时生成的SOx，再加上微粒的作用，对呼吸系统的危害特别大；用四乙基铅作汽油的防爆剂时，排入空气中的铅有97为直径小于0.5 m的微粒，分布很广，危害很大。,颗粒物危害,（二）气态污染物,二次污染物是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。,主要污染物：SO2、SO3 SO2是一种无色、具有刺激性气味的不可燃气体，是一种分布广、危害大的主要大气污染物。性质：有刺激性气味；SO2能与水反应生产亚硫酸；SO3能与水反应生成硫酸。,1硫化物,SO2来源：燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生，其次是来自自然界，如火山爆发、森林起火等产生。,1硫化物,危害：（a）对人体健康造成危害，二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道粘膜有强烈刺激性，可损伤呼吸器管可致支气管炎、肺炎，甚至肺水肿呼吸麻痹，还有促癌作用。,1硫化物,危害：（b）会形成硫酸烟雾，危害更大（c）对植物造成伤害，破坏叶面结构，使植物叶片变黄甚至枯死；,1硫化物,（d）金属材料、房屋建筑、棉纺化纤织品、皮革纸张等制品容易引起腐蚀，剥落、褪色而损坏。,1硫化物,危害：,碳氧化物主要有两种物质，即CO和CO2。CO主要是由含碳物质不完全燃烧产生的、而天然源较少。CO是城市大气中数量最多的污染物（约占大气污染物总量的1/3）。主要来源：汽车尾气。,2碳氧化物,CO是无色无臭的有毒气体，其化学性质稳定，对植物等会造成危害;高浓度的CO可以被血液中的血红蛋白吸收，对人体造成致命伤害。,2碳氧化物,C02是大气中一种“正常”成分.参与地球上的碳平衡，它主要来源于生物的呼吸作用和化石燃料等的燃烧。CO2对整个地-气系统中的长波辐射收支平衡产生影响，并可能导致温室效应。,2碳氧化物,空气中含氮的氧化物有:一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等多种化合物。,3氮氧化物,来源：天然排放：土壤、海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。人为活动排放：燃料燃烧、汽车尾气、生产使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等,3氮氧化物,在高温燃烧条件下，NOX主要以NO的形式存在，最初排放的NOX中NO约占95%。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOX普遍以NO2形式存在。,3氮氧化物,危害：（a）毁坏棉花，尼龙等织物；（b）损害植物使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；（c）会导致光化学烟雾，形成酸雨。引起急性呼吸道病变。(d)消耗臭氧,3氮氧化物,碳氢化合物包括：烷烃、烯烃和芳烃等复杂多样的物质组成。主要来源：自然源生物分解；（CH4）人为源不完全燃烧和有机物的挥发。,4碳氢化合物,人为来源：石油燃料的不充分燃烧和石油类的蒸发过程。在石油炼制、石油化工生产中也产生多种碳氢化合物。燃油的机动车亦是主要的碳氢化合物污染源，交通线上碳氢化合物浓度与交通密度密切相关。,4碳氢化合物,主要危害形成光化学烟雾碳氢化合物中的多环芳烃化合物，具有明显的致癌作用，已引起人们的密切关注。,4碳氢化合物,五、废气中主要污染物的影响,大气中的污染物对环境和人体都会产生很大的影响，历史上曾发生过著名的大气污染事件，八大公害事件中有五大公害属于大气污染事件，如日本的四日市哮喘病事件，英国的伦敦烟雾事件，美国洛杉矶光化学烟雾事件等。,洛衫矶烟雾,伦敦烟雾,伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较,五、废气中主要污染物的影响,大气污染不仅影响到其周围环境，而且对全球环境也带来影响，如温室气体效应、酸雨、南极臭氧空洞等，其结果对全球的气候、生态、农业、森林产生一系列的影响。,“空中的死神”酸雨,迅速扩大的“臭氧层空洞”,1985年南极地区发现臭氧层空洞以后，1988年发现北极上空也出现了一个臭氧层空洞。两个空洞都一直以极其惊人的速度扩大。,“温室效应”下的地球,五、废气中主要污染物的影响,大气污染物可以通过各种途径降到水体、土壤和作物中影响环境，并通过呼吸、皮肤接触、食物、饮用水等进入人体，引起对人体健康和生态环境造成直接的近期或远期的危害。,颗粒污染物控制技术气态污染物控制技术,六、大气污染物的治理技术,1 加强规划管理 2 推行清洁生产，改善能源结构（1）改变燃料构成（2）对燃料进行处理（3）进行技术生产工艺改革综合利用废气（4）采用集中供热和联片供暖（5）积极开发清洁能源。3 综合防治汽车尾气及扬尘污染,控制大气污染的基本原则和措施,六、大气污染物的治理技术,各种生产过程中产生的空气污染物，按其存在状态可分为两大类:其一是气溶胶态污染物，如粉尘、烟尘、雾滴和尘雾等颗粒状污染物。其二是气态污染物，如SO2,NOx,CO,NH3，H2S有机废气等主要以分子状态存在于废气中。,治理方法颗粒状污染物：利用其质量较大的特点，通过外力的作用。将其分离出来，通常称为除尘。,六、大气污染物的治理技术,六、大气污染物的治理技术,治理方法气态污染物：利用污染物的物理性质和化学性质，通过采用冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行处理。以下各节拟就除尘技术和气体污染物的一般治理方法进行介绍。,大气污染控制技术及所能净化的污染物,第二节 除尘技术,一、粉尘的特性,化学工业所排放出废气中的粉尘污染物，主要是含有硅、铝、铁、镍、钒、钙等氧化物及粒度在103m以下的浮游物质。这些物质都会污染周围的环境，为此，控制所排放出废气中的粉尘污染物的数量，是大气环境保护的重要内容。,一、粉尘的特性,粉尘性质中最重要的是粉尘颗粒尺寸和密度，此外还有比电阻率、附着性、粒子形状、亲水性、腐蚀性、毒性和爆炸性等。粉尘的物理性质，对于确定采用的何种除尘方法有重要影响。,二、各种尘粒爆炸浓度的下限,某些尘粒在气体中达到一定浓度就可能引起爆炸，各种尘粒爆炸的最低浓度即爆炸浓度下限，见表4-3所示。,三、除尘装置,烟气治理的基本流程,烟气中颗粒物的消除,1.除尘器分类（1）机械力除尘器：重力沉降室；惯性沉降室和旋风除尘器；（2）过滤式除尘器：袋式除尘器和颗粒层除尘器；（3）静电除尘器：干式静电除尘器和湿式静电除尘器；（4）湿式除尘器：喷雾塔、填料塔、文丘里洗涤器等。,重力沉降室,机理：利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。,旋风除尘器,机理：使含尘气体作旋转运动，利用离心力作用将尘粒从气流中分离并被捕集。,袋式除尘器,电除尘器,机理：利用静电力将固体或液体颗粒从气流中分离并被捕集。,湿式除尘器,机理：用水或其它液体与含尘废气相互接触，从而实现分离和捕集尘粒和吸收有害气体。,2除尘装置的选择和组合,作为除尘器的性能指标，通常有下列六项:即(l)除尘器的除尘效率;(2)除尘器的处理气体量;(3)除尘器的压力损失;(4)设备基建投资与运转管理费用;,2除尘装置的选择和组合,(5)使用寿命;(6)占地面积或占用空间体积。前三项属于技术性指标，后三项属于经济指标。这些项目是相互联系，相互制约的。,第三节 气态污染物的处理技术,大气污染，是指由于有害的气态污染物进入大气，使大气在成分、气味、颜色和性质等方面发生变化，危害生物生活环境，影响人体健康和动植物的生存。,概述,化学工业所排放废气中的主要污染物有：二氧化硫、氮氧化物、氟化物、氯化物、碳化物及各种有机气体等。,概述,近年，由于石油化工的迅速发展和大量利用含硫燃料作为能源，使得二氧化硫和氮氧化物对大气所造成的污染更为严重。目前处理气态污染物的方法，主要有吸收、吸附、催化转化、冷凝和燃烧等方法。,概述,一、吸收法,1吸收法及分类 吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度的不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的过程。,气体吸收可以分为物理吸收和化学吸收。(1)物理吸收，溶解的气体与溶剂或溶剂中某种成分并不发生任何化学反应。,1吸收法及分类,(2)化学吸收，溶解的气体与溶剂或与溶剂中某一成分发生化学反应。化学吸收和物理吸收相比，前者吸收速率较大，因为这时的吸收推动力增大，传质系数一般都有所提高。,1吸收法及分类,2吸收液,在吸收操作中，选择合适的吸收液是很重要的。(1)吸收液的选择，应从下列因素考虑。要求对有害组分的溶解度尽量大，对其余组分则尽量小;吸收液的蒸气压应尽量低;尽量不采用腐蚀性介质;,粘度要低，比热不大，不起泡;尽可能无毒、难燃，且化学稳定性好，冰点要低;来源充足，价格低廉，最好能就地取材，易再生重复使用;使用中有利于有害组分的回收利用。,(1)吸收液的选择，应从下列因素考虑。,主要分为以下四种 水 碱性吸收液 酸性吸收液 有机吸收液,（2）吸收液种类,水 用于吸收易溶的有害气体，水吸收效率与吸收温度有关，一般随着温度的增高，吸收效率下降。,（2）吸收液种类,碱性吸收液 用于吸收那些能和碱起反应的有害气体。如二氧化硫、氮氧化物、硫化氢、氯化氢、氯气等。常用的碱性吸收液有:氢氧化钠、氢氧化钙、氨水、碳酸钠等。,（2）吸收液种类,酸性吸收液 可以增加有害气体在稀酸中的溶解度或发生化学反应。如一氧化碳和二氧化氮在一定浓度的稀硝酸中的溶解度比在水中大得多，浓硫酸也可以吸收一氧化氮。,（2）吸收液种类,有机吸收液 有机废气一般可以用有机吸收液。如洗油吸收苯和沥青烟，聚乙烯醚、冷甲醇、二乙醇胺等均可作为有机吸收液，能去除一部分有害酸性气体，如硫化氢、二氧化碳等。,（2）吸收液种类,各种吸收装置的性能比较见表4-7。,3吸收塔,用于净化操作的吸收塔大多数为：填料塔、筛板塔、喷淋塔。(1)填料塔 填料塔属于微分接触逆流操作，塔内以填料作为气液接触的基本构件。,3吸收塔,(2)板式塔 板式塔属于逐级接触逆流操作，塔内以塔板作为气液接触的基本构件。(3)喷淋塔 喷淋塔内既无填料也无塔板，所以又称之为空心吸收塔。操作时液体由塔顶进入，而气体由塔底部进入塔体，净化后的气体由塔顶排出。,3吸收塔,二、吸附法,1.吸附原理与分类 气体混合物与适当的多孔性固体接触，利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力，把混合物中某一组分或某些组分吸留在固体表面上，这种分离气体混合物的过程称为气体吸附。,1.吸附原理与分类,根据吸附力不同，吸附可以分为物理吸附和化学吸附。吸附过程包括以下三个步骤。(1)使气体和固体吸附剂进行接触，以便气体中的可吸附部分被吸附在吸附剂上;(2)将未被吸附的气体与吸附剂分开;（3）进行吸附剂的再生，或更换新吸附剂。,2.吸附剂,常用的气体吸附剂有：骨碳、硅胶、矶土(氧化铝)、铁矾土、漂白土、分子筛、丝光沸石和活性炭等，其物理性质见表4-9所示。,2.吸附剂,在大气污染控制方面应用最广的吸附剂是活性炭。良好的吸附剂应满足如下要求:吸附量大，特别是保持吸附量大;选择性好;解吸容易;机械强度高，化学稳定和热稳定性好;吸力小;吸附剂便于再生;廉价。其中最重要的条件是吸附量大。,3吸附装置,根据吸附器内吸附剂床层的特点，可将气体吸附器分为三种类型：固定床 移动床 流化床,三、催化法,1催化作业与分类利用催化剂的催化作用，将废气中的气体有害物质转化为无害物质或转化为易于去除的物质的一种废气治理技术。,1催化作业与分类,催化法可直接将有害物质转变为无害物，这不仅避免产生二次污染，而且可简化操作过程。催化转化法分为：催化氧化法、催化还原法。,1催化作业与分类,催化法优点：效率高，操作简单等。催化法的缺点：催化剂价格较高，废气预热需要一定的能量，即需添加附加的燃料使得废气催化燃烧。方法的关键是选择合适的催化剂，并延长催化剂的使用寿命。,2催化剂,固体催化剂表面只有厚度20-30nm起催化作用。为了节约催化剂，提高催化剂的活性、稳定性和机械强度，通常把催化剂附载在有一定比表面积的惰性物质上，这种惰性物质称为载体，而所附载的催化剂称为活性组分。,2催化剂,催化剂一般为金属盐类或金属，主要有铂、钯、锗等贵金属以及锰、铁、钴、镍、铜、钒等的氧化物。根据活性组分的不同，催化剂可分为贵金属和非贵金属催化剂两大类。,2催化剂,典型的载体为氧化铝、铁矾土、石棉、陶土、活性炭和金属丝等。载体可为球状、圆柱状、丝状、网状、蜂窝状等。,3催化转化装置,典型的气体催化转化装置 由一个接触器或反应器所组成，其中的催化剂以单层或多层固定床形式排列而装在管中或特殊结构的容器中。,四、燃烧法,1.燃烧法原理与分类 燃烧法是通过热氧化燃烧或高温分解的原理，将废气中的可燃有害成分转化为无害物质的方法，又称焚化法。例如含烃废气在燃烧中被氧化成无害的CO2和H20。此外燃烧法还可以消烟、除臭。,1.燃烧法原理与分类,燃烧法己被广泛应用于石油化工、有机化工、食品化工,涂料和油漆的生产、金属漆包线的生产、纸浆和造纸、动物饲养场、城市废物的干燥和焚烧处理等主要含有有机污染物的废气治理。,1.燃烧法原理与分类,通过燃烧法处理废气中的污染物有:碳氢化合物、甲烷、苯、二甲苯、一氧化碳、硫化氢、恶臭物质、黑烟(含炭粒和油烟)。燃烧法可分为直接燃烧和催化燃烧两种方法。,2.燃烧装置,燃烧法工艺简单、操作方便，而且有机废气浓度越高越有利。并可回收热能。但处理可燃组分含量低的废气时，需预热耗能。采用这种方法时，还必须注意控制燃烧温度和燃烧时间，不然，有机物会炭化成颗粒，以粉尘形式随烟气外排，造成二次污染。,五、冷凝法,1冷凝法原理 冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。,1冷凝法原理,冷凝法在理论上可以达到很高的净化程度，但对有害物质要求控制到百万分之几，则所需要的费用很高。所以冷凝法不适宜处理低浓度的废气，常作为吸附、燃烧等净化高浓度废气的前处理，以便减轻这些方法的负荷。,1冷凝法原理,冷凝法对有害气体的去除程度，与冷却温度和有害成分的饱和蒸气压有关。,2冷凝器,冷凝法设备简单、操作方便，并容易回收较纯产品。冷凝器分为表面冷凝器和接触冷凝器两大类。,六、气态污染物处理的高新技术,生物法膜分离法电子束照射法研究开发氯氟烃替代物,1生物法,废气的生物法处理是利用微生物的生命活动过程把废气中气态污染物转化成少害甚至无害的物质。,1生物法,生物处理不需要再生过程和其他高级处理，与其他净化方法相比，其处理设备简单、费用又低，并可以达到无害化目的。该法的局限性在于不能回收污染物质，只适用于污染物浓度很低的情况。,2膜分离法,混合气体在压力梯度作用下透过特定薄膜时，不同气体具有不同的透过速度，从而使气体混合物中的不同组分达到分离的效果。根据构成膜物质的不同，分离膜有固体膜和液体膜两种。,2膜分离法,液膜技术是近一二十年发展起来的，但尚未投入工业规模的运行。目前在一些工业部门实际应用的主要是固体膜。膜法气体分离技术的优点是过程简单，控制方便，操作弹性大，并能在常温下工作，能耗低。,2膜分离法,可以预料，膜分离法将广泛用于气态污染物的净化及回收利用上。,3电子束照射法,用电子束照射法处理烟道气，同时去除SO2和NOX，是1970年开发的新技术。基本原理是烟道气中的SO2和NOX,经电子束照射后，转化为气溶胶微粒。这种微粒易于用电除尘器或布袋除尘器收集除去。,3电子束照射法,这一方法目前存在大功率电子枪制造技术复杂、成本高，以及电子束枪窗口长期暴露在酸雾和飞灰氛围中的腐蚀等问题，尚有待进一步研究解决。,4研究开发氯氟烃替代物,氯氟烃破坏臭氧层，改变地球的气候而使所有生物受到威胁，近年来越来越受到世界各国的重视。因此研究开发取代氯氟烃的产品，防止臭氧层的进一步破坏，是今后环保及化工的一项重要任务。,第四节 二氧化硫污染及其治理,大气中含硫化合物主要有:氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫(CH3)2S、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2、三氧化硫、硫酸,亚硫酸盐和硫酸盐）等。,一、二氧化硫的排放来源及其毒性,1.二氧化硫的排放来源污染大气的二氧化硫主要来自煤和燃油燃烧，约占80%以上，其次为冶金工业约占10，其余为炼油、化工等行业。,1.二氧化硫的排放来源,目前世界每年排入大气中的SO2的量已经达到150 106t。化学工业生产过程中排放的行业有硫酸厂、磷肥厂、制药厂及其他一些有机工厂。其中以硫酸厂的排放量最多。,2二氧化硫的毒性,二氧化硫是一种具有强烈刺激性臭味的无色不燃气体，其本身毒性不大，易溶于水、醇和醚。对上呼吸道勒膜和眼结膜具有强烈刺激性。人体长期接触低浓度二氧化硫，会出现倦怠无力、鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉障碍等。,2二氧化硫的毒性,二氧化硫进人空气以后，进一步氧化而产生三氧化硫。三氧化硫的吸湿性强，在湿度大的空气中很容易形成酸雾。硫酸雾对人体具有更大的危害性，因其微粒可侵入肺的深度组织，会引起肺水肿和肺硬化而导致人的死亡。,二、脱硫技术概述,1.燃料脱硫燃料脱硫：气体燃料脱硫、重油脱硫和煤脱硫。气体脱硫主要是去除气体中的硫化氢气体，而且含量比较低。,1.燃料脱硫,(1)重油脱硫 原油经蒸馏分离后可得到蒸馏油和残留油。(2)煤脱硫 煤内所含的硫呈两种化合方式:有机硫和无机硫。,2.烟气脱硫,烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是控制酸雨和SO2污染最主要的技术手段。,2.烟气脱硫,烟气脱硫技术主要利用各种碱性的吸收剂或吸附剂捕集烟气中的SO2将之转化为较为稳定且易机械分离的硫化合物或单质硫，从而达到脱硫的目的。,2.烟气脱硫,国外烟气脱硫研究始于1850年，经过一百多年的演变，目前已开发出200多种烟气脱硫技术。技术的多样化为工业化应用奠定了坚实的基础，目前工业化的主要技术有：,(1)湿式石灰石/石膏法 该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2，生成半水亚硫酸钙或石膏。其技术成熟程度高，脱硫效率稳定，可达90%以上。目前是国外工业化烟气脱硫的主要方法。,2.烟气脱硫,(2)喷雾干燥法 该法是采用石灰乳为吸收剂的烟气脱硫法，属半干法脱硫，脱硫效率80%-90%，投资比湿式石灰石/石膏法低，但副产物要废弃。目前在德国、奥地利、意大利、丹麦、瑞典等国应用较多。,2.烟气脱硫,(3)吸收再生法 主要有氧化镁法、双碱法、W-L法。脱硫效率可达95%左右，技术较成熟。(4)炉内喷钙一增湿活化脱硫法 该法是一种将粘状钙质脱硫剂(石灰石或石灰)直接喷入燃烧锅炉炉膛的脱硫技术，主要适用于中、低硫煤锅炉，脱硫效率可达80%。,2.烟气脱硫,(5)其他方法包括活性炭吸附法、氧化铜法等，技术较成熟，脱硫效率变化较大。,2.烟气脱硫,三、石灰/石灰石法,石灰石是最早作为烟气脱硫的吸收剂之一。分干法和湿法两种类型，即石灰/石灰石直接喷射法和石灰/石灰石洗涤法。,四、氨法,采用氨水或液态氨为吸收剂，吸收后生成亚硫酸铵和亚硫酸氢铵，氨可留在产品内，成为化肥供使用。,五、钠碱法,以碳酸钠或碳酸氢钠溶液作为吸收剂吸收烟气中的SO2。优点是可使用固体吸收剂，而且阳离子是非挥发性的。,五、钠碱法,不存在吸收剂在洗涤过程中的挥发产生氨雾问题，钠盐溶解度比较大，因此吸收系统不存在结垢、堵塞等问题，吸收能力比较强，但碱相对成本比较高。,五、钠碱法,在日本目前有60%的脱硫过程是采用这种方法，钠碱法可分为钠盐循环法、亚硫酸钠法、钠盐一氟铝酸分解法等。,六、双碱法,双碱法先用碱性吸收液进行烟气脱硫，再用石灰乳或石灰石粉末再生吸收液，由于采用液相吸收，亚硫酸氢盐比亚硫酸盐的溶解度大，避免石灰/石灰石洗涤法的结垢问题，还可以得到纯度较高的石膏。双碱法分为钠碱双碱法和碱性硫酸铝一石膏法两大类，主要以前者为主。,七、稀硫酸/石膏法,此方法的原理是以稀硫酸吸收废气中的SO2，然后，在氧化塔中在催化剂存在的条件下，经空气氧化制成硫酸，一部分硫酸回吸收塔内循环使用，另一部分送去与石灰石反应生成石膏。,七、稀硫酸/石膏法,优点：方法简单，操作容易，不需特殊设备和控制仪表，能适应操作条件的变化，脱硫率可达98%，投资和运转费用较低。缺点：稀硫酸腐蚀性较强，必须采用合适的防腐材料。同时，所得稀硫酸浓度过低，不便于使用和运输。,八、吸附法,吸附法脱硫，属于干法脱硫的一种。最常用的吸附剂是活性炭。,第五节 氮氧化物污染及其治理,氮氧化物种类很多，包括氧化亚氮(N2O)、一氧化氮,二氧化氮、三氧化氮、四氧化二氮及五氧化二氮等多种化合物。总称为氮氧化物(NOx)，但主要是一氧化氮与二氧化氮，它们是常见的大气污染物。,一、氮氧化物的来源及危害,1氮氧化物来源天然排放的氮氧化物，主要来自土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。,1氮氧化物来源,人为活动排放的氮氧化物，大部分来自石化燃料的燃烧过程，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程;也有来自生产、使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。,虽然人为活动排放量不及天然排放，但是由于其分布较为集中，与人类活动的关系较为密切，所以危害较大。,1氮氧化物来源,燃料燃烧生成的NOx可以分为以下两种。(1)燃料型NOx 燃料中含有氮的化合物在燃烧过程中氧化生成NOx(2)温度型NOx 燃烧时空气中的N2在高温(2100)下氧化生成NOx。,1氮氧化物来源,2氮氧化物的危害,氮氧化物的污染，对人类及环境的危害是非常严重的。污染大气的氮氧化物实际上是一氧化氮和二氧化氮。一氧化氮与血液中血红蛋白的亲和力较强，可结成亚硝基血红蛋白或亚硝基高铁血红蛋白。,2氮氧化物的危害,一旦发生高浓度急性中毒，将迅速导致肺部充血和水肿，甚至室息死亡。一氧化氮在大气中可以氧化为二氧化氮，二氧化氮是具有刺激性臭味的气体，呈棕红色。,一氧化氮与二氧化氮对呼吸器官都有毒性，二氧化氮吸人肺部，逐渐与水作用生成硝酸及亚硝酸。酸对肺部组织产生剧烈的刺激和腐蚀作用。,2氮氧化物的危害,氮氧化物对植物危害，主要是抑制其光合作用，造成发育受阻，破坏新陈代谢。氮氧化物进入大气后，若被水雾粒子所吸收，会形成有较大的危害性的气溶胶状的硝酸、硝酸盐或亚硝酸盐等酸性雨雾。,2氮氧化物的危害,二、氮氧化物的治理方法概述,脱除氮氧化物方法种类较多比较普遍采用的有：改进燃烧法、吸收法、催化还原法和固体吸附法等。,燃料燃烧时，既要保证燃料能充分利用，放出大量能量，同时，又要避免大量空气过剩，以防止产生大量的氮氧化物，造成环境污染，故燃烧时还应尽量减少过剩的空气量。据资料报道，采用分阶段燃烧的方法，即第一阶段采用高温燃烧;第二阶段采用低温燃烧。,三、改进燃烧法,这种燃烧过程中需吹入二次空气。采用分段燃烧的方法，可以使燃烧废气中氮氧化物的生成量，较原来降低30%左右。,三、改进燃烧法,采用吸收方法脱除氮氧化物，是化学工业生产过程中比较普遍采用的方法。一般，将吸收法可大致归纳为几种类型，即:水吸收法;酸吸收法:硫酸法、稀硝酸法等;,四、吸收法,碱性溶液吸收法:烧碱法、纯碱法、氨水法等;还原吸收法:氯一氨法、亚硫酸盐法等;氧化吸收法:次氯酸钠法、高锰酸钾法、臭氧氧化法等;生成配合物吸收法:硫酸亚铁法等;分解吸收法:酸性尿素水溶液等。,四、吸收法,催化还原法是指在催化剂存在下，使用还原剂将氮氧化物还原为氮气的方法。具体又分为选择性还原法和非选择性还原法两种。,五、催化还原法,固体吸附法包括:分子筛法硅胶法活性炭法泥煤法,六、固体吸附法,