[科普中国]-气态污染物净化

释义

气态污染物的处理方法有高空稀释排放和净化处理两种方法。净化处理气态污染物又可分为物理方法、生物方法和化学方法。物理方法包括水洗法、冷凝法和吸附法等；化学法处理包括燃烧法、氧化法、化学吸收法等；生物法是用活性污泥培养菌种，分解消化有害气体。在实际工程中，多采用化学吸收的方法治理气态污染物。1气体混合物的净化方法根据不同的作用原理一般可以分为三大类：吸收法、吸附法和催化转化法。

吸收法净化气态污染物吸收法净化气态污染物是废气与选定的液体紧密接触，其中的一种或多种有害组分溶解于液体中，或者与液体中的组分发生选择性化学反应，从而将污染物从气流中分离出来的操作过程。气体吸收的必要条件是废气中的污染物在吸收液中有一定的溶解度。吸收过程中所选用的液体称为吸收剂(液)，或称为溶剂。被吸收的气体中可溶解的组分称为吸收质，或称为溶质，不能溶解的组分称为惰性气体。

吸收分为物理吸收和化学吸收两种。前者比较简单，可以视为单纯的物理溶解过程。例如用水吸收氯化氢或二氧化碳等。化学吸收是在吸收过程中吸收质与吸收剂之间发生化学反应，例如用碱液吸收氯化氨或二氧化硫，或者用酸液吸收氨等。

用吸收法净化气态污染物不仅效率高，而且还可以将某些污染物转化成有用的产品进行综合利用。例如用15%～20%二乙醇胺水溶液吸收石油炼制尾气中的硫化氢，可以再制取硫黄。因此，吸收法被广泛地用于气态污染物的净化。含SO2、H2S、NOX、HF等污染物的废气都可以经过吸收法去除有害组分。由于废气量大、成分复杂、污染物浓度低而吸收效率和吸收速率一般又要求比较高，所以物理吸收往往达不到排放标准，多采用化学吸收来净化气态污染物。

吸收法净化气态污染物是使污染物从气相转移到液相的传质过程，故又称之为湿式净化法。吸收的逆过程为解吸。物理吸收过程中，吸收和解吸同时存在。在吸收过程开始时，吸收液中吸收质浓度很低，吸收速率大于解吸速率。随着吸收过程的进行，解吸速率逐渐增大，最终吸收速率与解吸速率相等，溶液达到了饱和状态。物理吸收是可逆的，降低温度、提高压力，有利于吸收；反之，则有利于解吸。化学吸收中发生的化学反应若是不可逆反应，就不能解吸，或解吸出来的不是原吸收质而是反应产物。若反应产物性质稳定，则可降低液相中吸收质浓度，有利于吸收。一般来说，化学反应的存在能提高吸收速率，并使吸收的程度更趋于完全。

吸收后的吸收液称为富液，富液需要进一步处理，以免造成二次污染。或者通过解吸，回收吸收质，并使吸收液恢复吸收能力而重复使用。2

吸附法净化气态污染物吸附是利用多孔性固体物质表面上未平衡或未饱和的分子力，把气体混合物中的一种或几种有害组分吸留在固体表面，将其从气流中分离而除去的净化操作过程。具有吸附能力的固体物质称为吸附剂，被吸附到固体表面的物质称为吸附质。

吸附净化属于干法工艺，它与湿法，例如吸收净化法相比，具有工艺流程简单、无腐蚀性、净化效率高、一般无二次污染等优点。吸附不仅用于废气的净化，也广泛地用于污水的处理。在大气污染控制中，吸附过程能够有效地分离出废气中浓度很低的气态污染物。例如低浓度SO2及NO2尾气的净化，吸附净化后的尾气能够达到排放标准，分离出来的污染物还可以作为资源回收利用。因此，吸附净化法在废气治理中有着十分重要的地位。3

催化转化法净化气态污染物在生产实践过程中，人们发现在化学反应中加入某种物质而使化学反应速度发生明显变化，或者使反应方向改变，而被加入的物质在反应前后的量及其化学性质并不发生任何变化，这样的物质叫做催化剂。催化剂在化学反应过程中的作用叫做催化作用。

催化转化法是利用催化剂的催化作用，使废气中的污染物转化成无害物，甚至是有用的副产品，或者转化成更容易从气流中分离而被去除的物质。前一种催化转化操作直接完成了对污染物的净化过程，而后者则还需要附加吸收或吸附等其他操作工序，才能实现全部的净化过程，例如在处理高浓度的SO2尾气时，以五氧化二钒为催化剂，在其作用下SO2氧化成SO2，用水吸收制取硫酸，而使尾气得以净化。利用催化转化法净化气态污染物，一般是属于前一种过程，即在催化剂作用转化成无害的物质。4

气态污染净化技术① 二氧化硫净化技术

二氧化硫是主要的大气污染物，曾经在一些国家造成过多起重大的大气污染事件，因此国内外对SO2控制技术进行了大量的研究，目前研究的烟气脱硫方法已有100多种，其中用于工业的有十几种。烟气中因SO2含量不同，可分为两种：一般SO2含量在2%以上的为高浓度烟气，主要来自金属冶炼及化工过程；而SO2含量在2%以下的为低浓度烟气，主要来自燃料燃烧过程。高浓度SO2烟气直接用来制取硫酸，因此，这里仅讨论燃烧烟气中低浓度SO2的净化方法。这类烟气的特点是SO2浓度低，大多数为0.1%～0.5%，排放量大。

烟气脱硫方法通常有两种分类方法：一是根据在脱硫过程中生成物的处置分为抛弃法和回收法；二是根据脱硫剂的形态分为干法和湿法。

目前抛弃法在技术上比较成熟，经济上也容易被接受。干法是利用固体吸附剂或催化剂脱除烟气中的S02；湿法则是采用水或碱性吸收液或含触媒离子的溶液吸收烟气中的SO2。干法脱硫净化后烟气温度降低很少，由烟囱排人大气时利于扩散，生成物容易处理，但反应速度较慢；而湿法脱硫效率高，反应速度也快，但生成物是液体或泥浆，处理较为复杂，而且烟气在吸收过程中温度降低较多，不利于高烟囱扩散与稀释；喷雾干燥法是将吸收剂浆液喷入烟流中进行吸收，高温烟气使吸收液中水分蒸发，生成物呈干粉状，易于收集。5

② 氮氧化物的净化技术

氮氧化物种类很多，有NO、N20、NO3、NO2、N203、N204、N2O5等，总称NOx。造成大气污染的主要是NO和NO2。主要来自燃料的燃烧过程、机动车排气及硝酸生产等过程。

净化烟气中的氮氧化物又简称为烟气脱氮，或烟气脱硝。净化烟气和其他工业废气中氮氧化物的方法也很多。按照净化作用原理可分为催化还原、吸收和吸附等三大类。而按工作介质又可分为干法和湿法两大类。以下按干、湿两大类来概括一下烟气脱氮的常用方法。

③ 其他气态污染物净化技术

气态污染物种类很多，本节将分别介绍几种工业废气的净化技术，主要有工业有机废气、含氟废气、酸雾、含重金属废气以及一些有毒有害废气的净化技术。6