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中国环保产业 2009.4
研 究 进 展
Research Progress
臭氧脱硝的原理在于臭氧可以将难溶于水的NO氧
化成易溶于水的NO
2
、N
2
O
3
、N
2
O
5
等高价态氮氧化物。
浙江大学王智化等人对臭氧同时脱硫脱硝过程中NO的
氧化机理进行了研究，构建出O
3
与NO
X
之间65步详细的
化学反应机理，该机理比较复杂。在实际试验中，可根
据低温条件下臭氧与NO的关键反应进行研究。
低温条件下，O
3
与NO之间的关键反应如下：
NO+O
3
→NO
2
+O
2
（1）
NO
2
+O
3
→NO
3
+O
2
（2）
NO
3
+NO
2
→N
2
O
5
（3）
NO+O+M→NO
2
+M
（4）
NO
2
+O→NO
3
（5）
2 臭氧同时脱硫脱硝研究概况
臭氧同时脱硫脱硝主要是利用臭氧的强氧化性将
NO氧化为高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化
物和二氧化硫同时吸收转化为溶于水的物质，达到脱除
的目的。
浙江大学王智化等对采用臭氧氧化技术同时脱硫脱
硝进行了试验研究，结果表明在典型烟气温度下，臭氧
对NO的氧化效率可达84%以上，结合尾部湿法洗涤，
脱硫率近100%，脱硝效率也在O
3
/NO摩尔比为0.9时达
到86.27%。Young Sun Mok 和Heon-Ju Lee将臭氧
通入烟气中对NO进行氧化，然后采用Na
2
S和NaOH溶
液进行吸收，最终将NO
x
转化为N
2
，NO
x
的去除率高达
95%，SO
2
去除率约为100%。Zhihua Wang等将O
3
注入
模拟烟气进行脱除SO
2
、NO
x
以及Hg的研究，然后采用
碱吸收塔对烟气进行洗涤，结果表明NO和Hg
0
的脱除
率与O
3
的注入量有关，当O
3
加入量为200ppm时，NO的
脱除效率可达到85%，此工艺对NO和SO
2
的脱除率最高
可分别达到97%和100%。
此外Sirpa K.Nelo等在臭氧氧化的基础上，用
H
2
O
2
进行吸收，也得到了较好的结果。
BOC公司将其专利低温氧化技术（LoTOx）授权给
Belco（贝尔哥）公司，把这种NO
x
控制技术同Belco公司
的EDV湿式洗涤器结合起来应用于石油精炼厂，该系统
可以同时脱除烟气中的NO
x
、SO
2
和颗粒物。
3 臭氧同时脱硫脱硝的主要影响因素
利用臭氧同时脱硫脱硝的影响因素主要有摩尔比、
反应温度、反应时间、吸收液性质等，这些因素对脱硝
和脱硫效率都有不同程度的影响。
3.1 摩尔比
摩尔比（O
3
/NO）是指O
3
与NO之间摩尔数的比值，
它反映了臭氧量相对于一氧化氮量的高低。NO的氧化
率随O
3
/NO的升高直线上升。目前已有的研究中，在
0.9≤O
3
/NO＜1的情况下，脱硝率可达到85%以上，有
的甚至几乎达到100%。根据式（1）可见，O
3
与NO完全
反应的摩尔比理论值为1，但在实际中，由于其他物质的
干扰，可发生一系列其他反应，如式（2）～（5），使
得O
3
不能100%与NO进行反应。
3.2 温度
由于臭氧的生存周期关系到脱硫脱硝效率的高低，
所以考察臭氧对温度的敏感性具有重要意义。王智化等
人在对臭氧的热分解特性的研究中得出在150℃的低温
条件下，臭氧的分解率不高，但随着温度增加到250℃甚
至更高时，臭氧分解速度明显加快。Zhihua Wang等人
也得出在25℃时臭氧的分解率只有0.5%，当温度高于
200℃时，分解率显著增加。这些结果对研究臭氧在烟气
中的生存时间及氧化反应时间具有重要意义。
3.3 反应时间
臭氧在烟气中的停留时间只要能够保证氧化反应的
完成即可，在ISHWAR K. PURI的研究中，反应时间
在1～10
4
s之间对反应器出口的NO摩尔数没有什么影响，
而且增加停留时间并不能增大NO的脱除率。这主要是因
为关键反应的反应平衡在很短时间内即可达到，不需要
较长的臭氧停留时间。
3.4 吸收液性质
利用臭氧将NO氧化为高价态的氮氧化物后，需要
进一步地吸收。常见的吸收液有Ca(OH)
2
、NaOH等碱
液。不同的吸收剂产生的脱除效果会有一定的差异。例
如王智化等人在利用水吸收尾气时，NO和SO
2
的脱除
效率分别达到86.27%和100%。这是利用气体在水中的
溶解度进行吸收，也有试验利用吸收液将高价氮氧化物
还原成为N
2
后直接排入大气中，如Young Sun Mok和
Heon-Ju Lee采用Na
2
S和NaOH溶液作为吸收剂，NO
x
的
氧化还原电位比较表
名称
项目
氟
臭氧 过氧化氢
高锰酸钾
二氧化氯
氯
氧
分子式
F
2
O
3
H
2
O
2
KMnO
4
ClO
2
Cl
2
O
2
标准电极电位
（mv）
2.87 2.07
1.78
1.67
1.50
1.36 1.23