摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大氣污染已經(jīng)成為全球性問題。打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，化學技術被廣泛應用于大氣污染治理中。在技術理論上，化學技術在大氣污染治理中常用到催化法原理、吸收法原理和吸附法原理。在現(xiàn)實應用中，對于大氣污染中常見的硫化物和氮氧化物污染組分，分別闡述了在催化法、吸收法和吸附法原理作用下，各個化學技術的反應特點，旨在為研究學者提供有價值的參考。

關鍵詞：化學技術大氣污染催化法還原法吸附法

中圖分類號：x51

AnalysisoftheApplicationofChemicalTechnologyintheTreatmentofAirPollution

YANGCairong

LinfenVocationalandTechnicalCollege，Linfen，ShanxiProvince，041000China

Abstract：WiththerZZ5FHonvQSfrGP6budIaw==developmentoftheeconomy，airpollutionhasbecomeaglobalproblem.Inordertomakeourskiesblueagain，chemicaltechnologyhasbeenwidelyusedinthetreatmentofairpollution.Intermsoftechnicaltheory，chemicaltechnologyoftenusestheprincipleofcatalysis，absorptivemethodandadsorptionmethodinthetreatmentofairpollution.Inpracticalapplication，forthecommonsulfideandnitrogenoxidepollutioncomponentsinairpollution，thereactioncharacteristicsofeachchemicaltechnologyundertheprincipleofcatalysis，absorptivemethodandadsorptionmethodarerespectivelydescribed，aimingtoprovidevaluablereferenceforresearchscholars.

KeyWords：Chemicaltechnology;Airpollution;Catalysis;reductionmethod;Adsorptionmethod

化學在能源危機、環(huán)境保護、材料循環(huán)利用以及食品安全等戰(zhàn)略性、全局性重大問題中具有重大作用。近年來，持續(xù)深入打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，提高空間質(zhì)量，減少重污染天氣，化學技術功不可沒。特別是，隨著工業(yè)生產(chǎn)、煤炭燃燒、社會生活等排放的污染物越來越復雜，硫化物、氮氧化物等大氣污染種類也越來越多，由此，研究化學技術在大氣污染治理中的應用具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

1化學技術在大氣污染治理中的理論分析

1.1催化法原理

催化法是靠催化劑的催化作用，將污染物經(jīng)過化學反應過程，變成無害物質(zhì)或者轉(zhuǎn)化成其他易于除去的物質(zhì)。通常，凈化氣體污染物多見于多相催化作用，主要在于催化劑與反應物在不同的相，與之相對應的是均相催化作用。多相催化作用的原理為反應物接觸催化劑表面，發(fā)生吸附，進而導致化學鍵發(fā)生松弛。在此過程中，催化劑本身的化學性質(zhì)前后并不發(fā)生變化，只是加快了化學反應速度，讓到達平衡的時間縮短。催化劑在化學反應中并不是單打獨斗，助催化劑和載體起到畫龍點睛的作用。因此，助催化劑能增強催化劑的催化活性，載體能改善催化劑表面積和形狀、粒度。

盡管催化劑在化學反應中前后化學性質(zhì)不發(fā)生變化，但其性能仍然受到諸多因素影響，其中最主要的是老化和中毒，一般溫度越高，老化速度越快。因此，在選擇催化劑時不僅要求有極高的凈化效率，不發(fā)生二次污染，還要有較高的耐熱性、抗毒性和化學穩(wěn)定性。因此，應用催化技術治理大氣污染時，催化劑選擇是關鍵，根據(jù)大氣污染物的不同，對應不同的催化物，選擇不同的助催化劑和載體。

1.2吸收法原理

吸收法是靠吸收劑有選擇地吸收混合氣體中的一種或多種組分。吸收過程有物理吸收和化學吸收之分。其中，化學吸收指在吸收過程中發(fā)生了化學反應，在該過程中，吸收劑與組分發(fā)生選擇性化學反應，從而分離出有害組分。由于大氣污染成分比較復雜，通常采用液體吸收法，可以處理大量污染物濃度相對比較低的廢氣，值得注意的是反應過程中溶液吸收了污染物，需要進行二次處理，以免再次造成污染。在吸收法過程中，吸收劑是關鍵。常用的吸收劑有水、堿性吸收劑、酸性吸收劑以及有機吸收劑，其中，堿性吸收劑可以與酸性氣體發(fā)生反應，酸性吸收劑可以吸收氮化物，而有機吸收劑可以吸收聚乙烯醚等有機廢氣。

盡管在化學原理上，一種組分的吸收劑可以吸收多種有害物質(zhì)，或者一種組分的有害物質(zhì)可以被多種吸收劑進行處理，但是，吸收劑選擇時仍要考慮諸多因素，既要考慮吸收劑的性能特點，吸收能力是否強，吸收容量是否大，也要考慮經(jīng)濟適用性，是否容易得到，價格是否昂貴，同時還要考慮循環(huán)利用問題、二次污染物處理問題、對設備的腐蝕性問題、安全性問題等，因此，在用吸收法治理大氣污染時，要根據(jù)城市實際情況，慎重考慮，且對于不同大氣污染物，選擇不同的吸收劑。

1.3吸附法原理

吸附法依靠固體表面上的分子引力或化學鍵的作用。與吸收過程類似，吸附過程也有物理吸附和化學吸附之分，不同的是，在實際吸附過程中，一般同時發(fā)生物理吸附和化學吸附，低溫時主要發(fā)生物理吸附，可進行多層吸附，吸附速度快，但因分子間力作用的關系吸附力小，且吸附過程可逆，容易脫附；高溫時主要發(fā)生化學吸附，因未飽和化學鍵力的關系吸附力較大，吸附過程不可逆，不容易脫附，但吸附速度較慢，且吸附熱量大，被吸附物質(zhì)具有選擇性。

吸附法凈化大氣污染物具有諸多優(yōu)點，不容易造成二次污染，對于有用組分可以再回收利用，且設備簡單，流程上容易實現(xiàn)自動控制，但吸附劑具有飽和性特點，如果大氣污染物的被吸附物濃度大，則會使吸附劑很快飽和，因此吸附法不宜凈化污染物濃度高的氣體，并且吸附過程受到氣流速度影響，氣流過大，氣體分子與吸附劑接觸時間短，吸附量不佳，若氣流過小，則設備不得不增大，以應對大量來不及處理的氣體。因此，在選擇吸附劑時，同樣要考慮諸多因素。吸附劑種類有很多，有天然的也有合成的，工業(yè)上常見的有活性炭、活性氧化鋁、硅膠、沸石分子篩等。

2.化學技術在大氣污染治理中的現(xiàn)實應用

2.1硫化物治理

隨著工業(yè)化進程加快，大氣污染物組分變得復雜，其中硫化物，特別是歷來有大氣污染元兇的稱謂[1]：在空氣中與和發(fā)生反應生成亞硫酸，引發(fā)酸雨問題，造成植物、建筑的破壞。不僅如此，當進入呼吸系統(tǒng)可以刺激鼻腔和喉嚨，引發(fā)哮喘或肺功能下降，甚至一些因引起的社會公共安全事件已經(jīng)導致大量財產(chǎn)損失和人員的傷亡，給當?shù)氐慕?jīng)濟和社會帶來嚴重影響。對于的治理，一般采用脫硫的方式，催化法、吸收法和吸附法均比較常見，在實際應用時還要綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟等多方面的因素。

2.1.1催化法

污染氣體中的，通過催化劑，發(fā)生氧化反應，生成，最后變成被回收；或者發(fā)生還原反應，生成，變成硫磺被回收。其中，在氧化反應中，又以含有、等金屬離子的稀硫酸溶液作為吸收劑比較常見，當催化劑為時，最主要的吸收反應式為：。在該流程中，工藝相對簡單，還可以獲得，或石膏（加入石灰石粉）。但具有腐蝕特性，在設備材料上要用鈦、鋁等特殊材料，投資相應會加大。在還原反應中，可以用或作為催化劑，以為例，吸收反應式為：。在該流程中，最主要的是或的二次污染問題，目前比較流行的是克勞斯工藝或改良的克勞斯工藝[2]來進行催化氧化制硫的方法。

2.1.2吸收法

將污染氣體中的，通過吸收劑，發(fā)生反應。吸收劑可以選擇鹽類、氨類的堿性吸收劑。對于處理低、中硫的污染煙氣，石灰石-石膏法作為煙氣脫硫的主流技術而被廣泛應用，丹麥公司研發(fā)的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法[3]亦具備獨特優(yōu)勢，其主要以一定濃度的溶液為吸收劑來進行脫硫，在霧化器內(nèi)，大量被分散的微細液滴附著在顆粒上，靠著液固二相組分與煙氣中的接觸，先遇液滴電離出和，再與液滴中的和反應，其核心反應方程式為：，經(jīng)過一段時間后，產(chǎn)物結(jié)晶析出固體，進而被除塵器攔截。

2.1.3吸附法

污染氣體中的，通過吸附劑，發(fā)生物理吸附和化學吸附反應。對于低濃度的，常用的吸附劑為活性炭，在干燥、無氧條件下發(fā)生物理吸附，當有和時發(fā)生化學吸附，反應方程式為：，當達到吸附平衡時，活性炭可以用水洗或加熱再生。傳統(tǒng)的活性炭微孔結(jié)構(gòu)較少且孔隙分布不均勻，容易積灰過多而造成阻塞，隨著材料和技術的發(fā)展，目前可以采用微波誘導、負載金屬、稻殼基等[4]改善活性炭活性，進而提高對硫化物和氮化物的吸附能力，提高廢氣的脫硝脫硫效率。

2.2氮氧化物治理

氮氧化物是大氣污染的重要組分之一，主要為和。在各個地域、城市的不斷發(fā)展中，車輛運行的尾氣排放，已經(jīng)成為大氣污染的主要因素之一，車輛行駛中排放的尾氣，對行人以及附近居民身體健康造成嚴重影響[5]，特別是城市人口密度越來越大，高層建筑密集，交通樞紐繁忙，可能導致大氣中的氮氧化物不易擴散，以及一些黑色金屬冶煉廠、氮肥廠在生產(chǎn)使用硝酸的過程中，也會向大氣排放氮氧化物。在適當?shù)臈l件下，和相互催化，加快硝酸的形成，而硝酸是形成酸雨的第二重要組分。對于大氣中氮氧化物污染治理，方法有很多，主要進行脫氮處理，按照化學技術原理，可以采用催化法、吸收法和吸附法等多種方法。

2.2.1催化法

污染氣體中的和，通過催化劑，發(fā)生非選擇性還原反應和選擇性還原反應，其中，非選擇性還原反應，生成，催化劑通常使用鉑，將其載在氧化鋁或鎳合金上，催化還原劑可以使用包含甲烷、低碳氫化物等組分的混合氣體，最后變成焦爐氣、天然氣等被回收，在該流程過程中，氧的燃燒會放出大量的熱，因此反應爐、渦輪機等裝置的材料需要能耐受較高的溫度。與之相比，選擇性還原反應不需要燒去大量的氧，從而避免了非選擇性催化還原法在技術上存在的問題。選擇性催化法也叫SCR，常用作為還原劑，只與污染物中的和發(fā)生反應，不與氧發(fā)生反應，主要反應為：，在該過程中催化劑可以用貴金屬催化劑，也可以用非貴金屬催化劑。為保證催化劑的有效性，通?？刂圃谝韵耓6]，以提高催化劑的耐磨性。

2.2.2吸收法

污染氣體中的和，通過吸收劑，發(fā)生反應。吸收劑可以選擇水、酸、堿等。當水為吸收劑時，在水中的溶解度低，該方法雖然比較簡單，但是用于脫氮的效果并不十分理想。當酸作為吸收劑時，常用濃硫酸或稀硝酸，其中濃硫酸與氮氧化物發(fā)生化學反應，生成亞硝基硫酸，可以作為硫酸和硝酸生產(chǎn)的原料；稀硝酸吸收氮氧化物，屬于物理吸收，依靠氮氧化物在稀硝酸中的溶解度多少。當堿作為吸收劑時，多采用和溶液作為吸收劑，前者價格相對低廉，但效果率低于后者。

2.2.3吸附法

污染氣體中的和，通過吸附劑，達到除去廢氣的目的。吸附劑可以為活性炭，利用活性炭吸附技術，不僅可以吸附硫化物，還可以吸附氮化物，通過改變工藝的壓力或溫度，在常溫下可以實現(xiàn)的硫化反應生成硫酸，在高溫下將還原為，在催化下最終還原成。

3結(jié)語

綜上所述，硫化物和氮氧化物是大氣污染中常見的污染組分，對于其處理可以按照催化法、吸收法、吸附法等原理，按照實際情況進行選擇，要求效率高、響應快、不產(chǎn)生二次污染、費用低、安全性高等。隨著材料的發(fā)展和科技的進步，化學領域的新興技術不斷變革，如納米光催化技術降解有害氣體、光催化制氫減少二氧化碳排放。隨著大氣污染問題越來越復雜，更多新型治理方式將會出現(xiàn)，而化學技術的基本原理或?qū)⒏迂S富。

參考文獻

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