1 　实验系统与方法

采用自组装实验系统进行实验 ,实验系统如图

1 所示. O

3

发生器为北京同林 3S

2A5 型空气源装置.

液相反应器为自制的 200 mL 玻璃容器 ,容器内放 O

3

分布筛板和烟气分布筛板. 两者均为玻璃砂芯漏斗 ,
粒径为 30～50μm. O

3

分布筛板距反应器底部 1 cm ,

烟气鼓泡分布筛板器距反应器底部 2 cm. 为减小液
体压强对气体压强的影响 ,反应吸收液配制为 150

mL . 在液相反应器进气口和出气口连接旁路系统测
定气体的初始浓度 ,以及反应结束后对气体浓度进
行回测. 反应后的烟气经碱液吸收后通过干燥瓶进
入烟气分析仪. 在线测量烟气分析仪为德国进口

MRU VARIO 增强 型烟气分 析 仪 , 可以 测 定烟 气 温

度 、

O

2

、

NO

x

和 SO

2

的初始浓度等以及反应完全后的

尾气成分及浓度.

实验过程如下 :O

2

、

NO

x

和 SO

2

等气体经流量计

后进入混气瓶 ,然后送入鼓泡反应器内的模拟烟气
分布筛板. 空气经 O

3

发生器放电产生 O

3

,经流量计

送入反应器内的 O

3

分布筛板 ,O

3

浓度通过碘量法

进行测定. 实验中维持 O

3

以及模拟烟气总流量在

1 L

Πmin. 尾气成分由烟气分析仪在线测量 ,测量结

果以 5 s

Π次的采样频率在线记录储存于电脑中.

图

1

　实验系统示意

Fig. 1

　

Schematic of experiment

2 　结果与讨论

2

11 　O

3

量对 NO 脱除率的影响

[O

3

]

Π[NO]摩尔比是指烟气中加入 O

3

的摩尔

数与烟气中 NO 的摩尔数之比 ,反映了 O

3

加入量相

对于 NO 量的高低. 调节 O

3

发生器产生不同的 O

3

浓度 ,使摩尔比 O

3

ΠNO 从 0105 变化到 111. 反应吸收

液为去离子水. 常温纯水条件下 ,O

3

的分解速度较

慢 ,可忽略不计. 实验结果如图 2 所示.

图

2

　

[ O

3

]

Π

[ NO]

对

NO

脱除率的影响

Fig. 2

　

Effect of [ O

3

]

Π

[ NO ] for removal efficiency of NO

NO

x

的液相氧化首先是气体在溶液中的溶解 ,

该吸收符合亨利定律. 由于 NO 在水中的溶解度很
低 (25 ℃下亨利常数为 1

194 ×10

- 8

mol

ΠL・Pa) ,并且很

难通过常规方法显著提高溶解度. 所以使 NO 转化
为容易吸收的形态是脱硝的关键

[11 ]

.

NO

(g)

NO

(aq)

(1)

　　液相脱硝过程主要包括 : ①NO 的吸收 ; ②液相

氧化 NO 为高价态氮氧化物 ; ③气相部分氧化 NO 为
易溶解的高价态氮氧化物

[12 ]

. 液相中 O

3

可与 NO 发

生如下 5 个主要反应

[9 ]

:

O

3

+ NO = NO

2

+ O

2

(2)

O

3

+ NO

2

= O

2

+ NO

3

(3)

NO

2

+ NO

3

= N

2

O

5

(4)

O

2

+ HO

2

= NO

2

+・OH

(5)

NO + HO

2

= HNO

3

(6)

　　这些反应的反应速率都很快 ,生成易溶于水的

NO

2

、

NO

3

等 ,并破坏了 NO 的溶解平衡式 (1) ,从而

促进 NO 的溶解和吸收氧化 ,即过程 ①和 ②. 此外气
相中 O

3

也和 NO 发生反应 ,即过程 ③. 所以图 2 显

示出 [ O

3

]

Π[ NO ] 摩尔比对 NO 氧化有明显影响 ,

[O

3

]

Π[NO ] = 015 时 ,有 7815 %的 NO 被氧化 ,而当

[O

3

]

Π[NO] = 111 (理论化学计量比为 1) 时 ,脱除率

接近 90 %. 可见 O

3

同 NO 的反应是快速不可逆反

应. 在 O

3

过量的情况下 ,NO 氧化率接近但不能达到

100 % ,主要是因为 O

3

除氧化 NO 外 ,还与其它 NO

x

进行反应 ,有一定的消耗.

2

12 　pH 值对脱除 NO 的影响

保持[O

3

]

Π[NO]摩尔比约为 0184 ,研究 pH 值对

2

6

4

3

环 　　境 　　科 　　学

30

卷