[科普中国]-气态污染物

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特征及来源硫氧化物硫氧化物中主要是SO2，它是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态染物2。大气中SO2的来源很广，几乎所有工业企业都可能产生。它主要来自化石燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属治炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。

氮氧化物氮和氧的化合物有NO、NO2等，总起来用氮氧化物表示。其中造成大气污染的主要污染物是NO、NO2，也就是通常所说的氮氧化由燃料燃烧直接生成，进入大气后可以被缓慢地氧化成NO2，当大气中有O3存在时或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。当NO2参与大气中的光化学形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，主要来自火力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的NOX约占83%。

碳氧化物CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，进人大气后，由于大气的扩散稀释作用和氧化作用；一般不会造成危害。但在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气都排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。

CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使氧气含量相对减小，良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始实施控制。

有机化合物有机化合物，其中包括碳氢化合物、含氧有机物以及含有露宿的有机物。他们都是碳的化合物。浇地分子量的有机化合物极易挥发到大气中，因此这些有机化合物又称为挥发性有机化合物（VOCS）3。

目前在人们发现的2000余种可疑致癌物质中，有机化合物中的芳烃类（PHA）就是最主要的一类。其中比较典型的有苯并芘，蒽和菲的衍生物都是致癌物质。其他有机化合物，如多氯联苯，乙烯进入大气后经会导致植物生长发育异常，环境中的氯乙烯是致癌物质，可以诱发肝脏血管瘤。氟氯烃是人工合成的制冷剂，人为活动排入大气的氟氯烃扩散到平流层，并在那里进行光化学分解，生成化学性质活泼的氯离子，参与破坏臭氧层的活动。VOCS主要来自化工、石油化工、石油炼制。和燃料燃烧排气以及轻工生产等。

二恶英是一类极毒的物质，有“世纪之毒“之称。一旦进入人体，难以被分解排出。因此，1997年世界卫生组织国际癌病研究中心将其列为一级致二恶英是生产木材防腐剂、杀虫剂五氯酚钠和三氯苯乙酸时的副产品；塑料有机完全燃烧也可以产生二恶英；一些杀虫剂的杂质中也含有二恶英；利用垃圾焚烧咖生活垃圾时也容易产生二恶英。

硫酸烟雾是大气中的二氧化硫等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物乃存在时，发生一系列化学或光化学而生成的硫酸烟雾或硫酸盐气溶胶。

光化学烟雾是在阳光照射下，大气中氮氧化物，碳氢化合物和臭氧之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。

气态污染物的处理技术粉尘控制技术1．高压静电除尘技术

将50赫兹、220伏交流电变成100千瓦以上直流电加到电晕极(阴极)形成不均匀高压电场，使气体电离产生大量的负离子和电子，使进入电场的气体粉尘荷电，在电场力的作用下，荷电粉尘趋向相反的电极上，一般阳极为集尘极，依靠振打落入灰斗排出，完成净化除尘过程4。

高压静电除尘器高效低阻可广泛用于建材、冶金、化工等行业粉尘污染场合。它处理粉尘浓度高，对001微米微细或高比电阻粉尘，除尘效果更为明显，系列产品满足不同风量的烘干设备，匹配灵活，适合烘干机废气特性的粉尘治理。

2．旋风除尘技术

工作原理是在风机的作用下，含尘气流由进口以较高的速度沿切线方向进入除尘器蜗壳内，自上而下作螺旋形旋转运动，尘粒在离心力的作用下，被甩向外壁，并沿壁面下旋，随着圆锥体的收缩而转向轴心，受下部阻力而返回，沿轴心由下而上螺形旋转经芯管排出。外壁的尘粒在重力和向下运动的气流带动下，沿壁面落入灰斗，达到除尘的目的。由于旋风除尘器是依靠尘粒惯性分离，除尘效率与粒径成正比，粒径大除尘效果好；粒径小，除尘效果差，一般处理20微米以上的粉尘，除尘效率在70%～90%。

3．袋除尘技术

对颗粒0.1微米含尘气体，除尘效率可高达99%，烘干机废气除尘选用袋除尘器不用考虑排放浓度超标问题。烘干机抗结露玻纤袋除尘器是目前理想的除尘净化设备。该设备采用微机控制，分室反吹，定时清灰，并装有温度检测显示，超温报警装置，采用CW300—FcA抗结露玻纤滤袋，可有效防止滤袋结露，也不会烧坏滤袋。

4．湿法除尘技术

含尘气体由引风机通过风管送入除尘塔下部，由于断面变大，流速降低，并且粗颗粒粉尘先在气流中沉降，较细粉尘随气流上升，喷淋下来水珠与粉尘气流逆向运动，粉尘被湿润自重不断增加，在重力作用下，克服气流的升力而下降成泥浆水，通过下部管道进入沉淀池，达到除尘的目的。泥浆水一般经过2～3级循环沉淀变清水，用泵打入除尘塔内循环使用，不造成二次污染。

5．湿法除尘技术

由沉降室和高压静电组成除尘工艺是含尘废气由引风机经风管高速送入沉降室，碰撞到墙壁上，气流走向改变，使风速迅速降低，颗粒粉尘沉降，经输送设备排出，微细粉尘随气流进入高压静电除尘器电场，在离子的连续轰击下而荷电，飞向集尘极被收集后排出，净化后的气体由风管排入大气。

6．旋风+高压静电除尘技术

该除尘技术是烘干机含尘废气由风管进入前级高效旋风除尘器进行预除尘，粉尘由灰斗经排灰设备排出，气流含尘浓度降低，然后进入高压静电除尘器的二级除尘，净化后的气体出风机排入大气，使除尘效率提高，工艺灵活，安全可靠。

二氧化硫控制技术1．抛弃法5：将脱硫的生成物作为固体废物抛掉

2．回收法：将SO2转变成有用的物质加以回收

3．湿法脱除SO2技术

1) 石灰石-石膏法脱硫技术 烟气先经热交换器处理后，进入吸收塔，在吸收塔里SO2 直接与石灰浆液接触并被吸收去除。治理后烟气通过除雾器及热交换器处理后经烟囱排放。吸收产生的反应液部分循环使用，另一部分进行脱水及进一步处理后制成石膏。

2) 旋流板脱硫除尘技术 针对烟气成份组成的特点，采用碱液吸收法，经过旋流、喷淋、吸收、吸附、氧化、中和、还原等物理、化学过程，经过脱水、除雾，达到脱硫、除尘、除湿、净化烟气的目的。脱硫剂:石灰液法、双碱法、钠碱法。

4. 半干法脱除SO2技术

喷雾干燥脱硫技术 利用喷雾干燥的原理，在吸收剂（氧化钙或氢氧化钙）用

固定喷头喷入吸收塔后，一方面吸收剂与烟气中发生化学反应，生成固体产物；另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使脱硫反应产物形成干粉，反应产物在布袋除尘器（或电除尘器）处被分离，同时进一步去除SO2。 循环流化床烟气脱硫技术 利用流化床原理，将脱硫剂流态化，烟气与脱硫剂在悬浮状态下进行脱硫反应。

5. 干法脱除SO2技术

1) 活性炭吸附法

在有氧及水蒸气存在的条件下，可用活性炭吸附SO2。由于活性炭表面具有的催化作用，使吸附的SO2被烟气中的氧气氧化为SO3，SO3再和水反应吸收生成硫酸；或用加热的方法使其分解，生成浓度高的SO2,此SO2可用来制酸。

2） 催化氧化法

在催化剂的作用下可将SO2氧化为SO3后进行利用。可用来处理硫酸尾气及有色金属冶炼尾气，技术成熟，已成为制酸工艺的一部分。但用此法处理电厂锅炉烟气及炼油尾气，则在技术上、经济上还存在一些问题需要解决。

氮氧化物处理技术1．吸附法 利用吸附剂对NOx 的吸附量随温度或压力的变化而变化的原理, 通过周期性地改变反应器内的温度或压力,来控制NOx 的吸附和解吸反应,以达到将NOx 从气源中分离出来的目的。常用的吸附剂为分子筛、硅胶、活性炭和含氨洗煤。

2．光催化氧化法 利用TiO2 半导体的光催化效应脱除NOx 的机理是: TiO2受到超过其带隙能以上的光辐射照射时,价带上的电子被激发,超过禁带进入导带,同时在价带上产生相应的空穴。电子与空穴迁移到粒子表面的不同位置,空穴本身具有很强的得电子能力,可夺取NOx 体系中的电子,使其被活化而氧化。电子与水及空气中的氧反应生成氧化能力更强的·OH及O-2 等,是将NOx 最终氧化生成NO-3 的最主要氧化剂。

3．液体吸收法 水吸收、酸吸收(如浓硫酸、稀硝酸) 、碱液吸收(如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁)和熔融金属盐吸收。还有氧化吸收法、吸收还原法及络合吸收法等对以一氧化氮为主的氮氧化物,可先进行氧化,将废气的氧化度提高到l～1. 3后,再进行吸收。

4．吸收还原法 用亚硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐、尿素等水溶液吸收氮氧化物,并使其还原为N2亚硫酸铵具有较强的还原能力,可将NOx还原为无害的氮气,而亚硫酸铵则被氧化成硫酸铵,可作化肥使用。

5．生物法 微生物净化氮氧化物有硝化和反硝化两种机理，适宜的脱氮菌在有外加碳源的情况下,利用氮氧化物为氮源,将氮氧化物同化合成为有机氮化合物,成为菌体的一部分(合成代谢) ,脱氮菌本身获得生长繁殖;而异化反硝化作用(分解代谢)则将NOx 最终还原成氮。

挥发性有机污染物控制技术1．吸收法6 利用某一VOC易溶于特殊的溶剂（或添加化学药剂的溶液）的特性进行处理，这个过程通常都在装有填料的吸收塔中完成。

2．冷凝法对于高浓度VOC，可以使其通过冷凝器，气态的VOC降低到沸点以下，凝结成液滴，再靠重力作用落到凝结区下部的贮罐中，从贮罐中抽出液态VOC，就可以回收再利用。

3．吸附法 利用某些具有从气相混合物中有选择地吸附某些组分能力的多孔性固体（吸附剂）来去除VOC的一种方法。目前用以处理VOC最常用的吸附剂有活性炭和活性碳纤维，所用的装置为阀门切换式两床（或多床）吸附器。

4．生物法 利用微生物分解VOC，一般用于处理低浓度VOC。

5．等离子体法 通过陡前沿、窄脉宽（ns级）的高压脉冲电晕放电，在常温常压下获得非平衡等离子体，即产生大量的高能电子和O・、OH・等活性粒子，对VOCs分子进行氧化、降解反应，使VOCs最终转化为无害物。

6．氧化法 对于有毒、有害、不须回收的VOC，热氧化法是一种较彻底的处理方法。它的基本原理是VOC与O2发生氧化反应，生成CO2和H20，化学方程式如下：aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O 一般通过以下两种方法使氧化反应能够顺利进行：一是加热，使含VOC的废气达到氧化反应所需的温度；二是使用催化剂，氧化反应在较低的温度下在催化剂表面进行。

恶臭控制技术1．微生物分解法7 利用循环水流将恶臭气体中污染物质容于水中，再由水中培养床培养出微生物，将水中的污染物质降解为低害物质，除臭效率可达70%，但受微生物活性影响，培养出来的微生物只能处理一种或几种相近性质的气体，为提高处理效率和稳定运行，必须频繁添加药剂、控制PH值、温度等，这样运行费用相对比较高，投入人工也比较多，而且生物一旦死亡将需要较长时间重新培养.

2．活性炭吸附 利用活性炭内部空隙结构发达，有巨大比表面积原理来吸附通过活性炭池的恶臭气体分子，初期处理效率可达65%，但极易饱和，通常数日即失效，需要经常更换，并需要寻找废弃活性碳的处理办法，运行维护成本很高，适用于低浓度、大风量气体，对醇类、脂肪类效果较明显，但湿度大的废气效果不明显，且容易造成环境二次污染。

3．等离子法 利用高压电极发射离子及电子，破坏恶臭分子结构的原理，轰击废气中恶臭分子，从而裂解恶臭分子，对低浓度的恶臭气体净化效果明显，在正常运行情况下可达到80%以上，能处理多种臭气充分组成的混合气体，不受湿度的影响，且无二次污染；但用电量大，且还需要清灰，运行维护成本高，对高浓度易燃易爆气体极易引起爆炸。

4．植物喷洒液除臭法 通过向产生恶臭气体的空间喷洒植物提取液将恶臭气体进行中和、吸收，达到脱臭的目的，除臭效果低浓度可达到50%，不同的臭气选择不同的喷洒液，需经常添加植物喷洒液，且需维护设备，运行维护费用高，易造成二次污染。

5．UV光解净化法 采用高能UV紫外线，在光解净化设备内，裂解氧化恶臭物质分子链，改变物质结构，将高分子污染物质裂解、氧化为低分子无害物质，其脱臭效率可99%，脱臭效果大大超过国家1993年颁布的恶臭物质排放标准（GB14554-93），能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高浓度混合气体，内部光源可使用三年，设备寿命在十年以上，净化技术可靠且非常稳定，净化设备无须日常维护，只需接通电源即可正常使用，且运行成本低，无二次污染。

卤化物气体控制技术1．首先考虑其回收利用价值。如氯化氢气体可回收制盐酸， 含氟废气能生产无机氟化物和白炭黑等。

2．吸收和吸附等物理化学方法在资源回收利用和卤化物深度处理上工艺技术相对成熟， 优先使用物理化学类方法处理卤化物气体。

3．碱液吸收含氯或氯化氢（盐酸酸雾）废气；水、碱液或硅酸钠，吸收含氟废气；石灰水洗涤低浓度氟化氢废气；水吸收氟化氢生成氢氟酸，同时有硅胶生成，应注意随时清理，防止系统堵塞。

4．电解铝行业治理含氟废气宜采用氧化铝粉吸附法

技术要求

1) 治理设备应特别考虑卤化物对金属的腐蚀特点，选择合适的防腐材料。7.5.4.2 用水吸

收含氟废气宜采用多级吸收，吸收装置宜采用文丘里洗涤器、喷射式洗涤器等，也可采用湍球塔、空塔等。

2) 用吸收法处理含氯、氯化氢废气时宜采用湍球塔、喷淋塔或填料塔，设备材料宜采用

聚氯乙烯、橡胶衬里或玻璃鳞片树脂衬里。用氢氧化钠作吸收剂时，应注意降温并保持较高的pH 值。

3) 采用氧化铝粉吸附法治理含氟废气的主要工艺要求如下：

a) 输送床净化工艺：输送床（管道）内流速一般为15 m/s ～18m/s，排出气体经除尘器净化达标后排空，吸附饱的氧化铝送往电解槽炼铝；

b) 沸腾床（流化床）净化工艺：沸腾床层上氧化铝的静止高度可为30 mm ～

40mm，床内气体流速约为0.28m/s，净化后的气流经除尘器净化达标后排空，吸附饱 和的氧化铝送电解槽炼铝。

含重金属气体控制技术1．从机理方面控制

(1)尽可能阻止(或减少)金属颗粒的形成。如在燃烧中通过改变金属化合物的形式来改变金属饱和压力,使它在尾部烟道中尽量按我们想要的方式冷凝下来;

(2)减少排出炉膛的金属颗粒数量。这样,进入大气的重金属元素必然会减少,如采用高效除尘设备。

2．从设备处于燃烧前后的位置来控制

（1）燃烧前预处理 主要指煤炭加工技术,包括选煤、动力配煤、型煤、水煤浆等,这些技 术一般通过提高煤燃烧效率,减少烟气的排放量来达到降低重金属污染的目的。采用先进的 洗选技术可使煤中重金属元素含量明显降低。

1）浮选法 重金属元素与其他矿物质类似,主要存在于无机物中,当在煤粉浆液中加入有机浮选剂进行浮选时,有机物主要成为浮选物,无机矿物质则主要成为浮选矿渣,这样,重金属元素将会富集在浮选废渣中,从而起到除去煤中重金属的目的。

2）化学脱硫 煤中重金属元素相当一部分存在于硫化物、硫酸盐中,如As、Co、Hg、Se、Pb、Cr、Cd等元素就主要存在于硫酸盐中。如果采用一定的化学方法脱去原煤中的硫酸盐与硫化物,也就相应除去了存在于其中的重金属元素。

燃烧中控制 改变燃烧工况和添加固体吸附剂。由于重金属在高温下易挥发,且挥发率随温度升高而升高。挥发后的重金属会在烟道下游发生凝结、非均相冷凝、均相结核等物理化学变化,形成亚微米颗粒继而增加排放到大气中的重金属量。

目前,燃烧中控制重金属排放的技术主要有以下几种:

1)流化床燃烧技术

2)织物(布袋)过滤技术

3)吸附剂吸附技术 燃烧后控制

1)高效除尘

2)湿法烟气脱硫 在烟气处理装置中加凝固剂 对于Hg的处理,由于它在烟气中主要以气态存在,可以在烟气处理装置中加入凝固剂,如Na2S和NaClO3等,来减少气态Hg的存在。