NH
3
+ SO
2
NH
3
・SO
2
NH
3
・SO
2
+ NH
3
(NH
3
)
2
・SO
2
(NH
3
)
2
・SO
2
+ H
2
O
(NH
4
)
2
・SO
3
(NH
3
)
2
・SO
2
+ O
NH
4
SO
3
NH
2
(NH
3
)
2
・SO
2
+ O
3
NH
4
SO
3
NH
2
+ O
2
NH
4
SO
3
NH
2
+ H
2
O
(NH
4
)
2
SO
4
(NH
4
)
2
・SO
3
+ O
(NH
4
)
2
SO
4
从以上反应过程来看 ,自由基在 SO
2
和 NO
x
的
脱除过程中发挥着主导性的作用 ,缺少了自由基的
参与 ,反应就无法进行下去 。
2. 2 技术特点与展望
脉冲电晕放电技术属于干法工艺 ,与传统的石
灰石 /石膏湿式脱硫法相比 ,具有设备简单 、
投资少 ,
省去了电子加速器 ,避免了电子枪寿命和 X射线屏
蔽问题 ,产物可作为肥料回收利用 。脱硫 、
脱硝效率
均可达到 80%以上 ,是一项可实现除尘 、
脱硫 、
脱硝
相结合的新技术 ,与电子束法一起被誉为具有良好
前景的新一代烟气同时脱硫 、
脱硝技术 。如果人们
解决了电源容量和可靠性问题 、
电源与反应器的匹
配以及副产物粘接问题 ,并对脉冲放电自由基的产
生以及脱硫 、
脱硝的微观机理有了进一步的探索 ,此
法必将得到广泛的应用
[ 17 - 18 ]
。
3
新型流光放电等离子体烟气脱硫 、
脱硝一
体化技术
3. 1 基本原理
黄辉等
[ 19 ]
针对脉冲电晕脱硫 、
脱硝电源设备的
缺点 ,开发了一种新型的自由基激发装置 ,即新型高
频 、
高压交直流叠加流光放电等离子体脱硫 、
脱硝一
体化技术 。其原理是利用流光分布大的正极性放
电 ,在相似的电极结构和电压水平条件下 ,利用流光
头表面产生的高能电子 ,打开烟气气体化学键 ,激发
产生 OH、O 等氧化性极强的自由基 ,继而实现脱硫
脱硝 、
氧化亚硫酸盐等目的
[ 20 - 21 ]
。
此方法的实质仍是通过高压电源激发自由基氧
化 SO
2
和 NO
x
,从而达到脱除的目的 。
3. 2 技术特点及展望
此工艺采用电力电子半导体高频开关器件及高
频开关电源技术 ,克服了原有电子束和脉冲电晕方
法的电源无法工业化应用的弊端
[ 22 ]
。黄辉等给出
了 6 000m
3
工业试验平台烟气脱硫 、
脱硝处理的试
验结果 :脱硫效率达到 98% ,脱硝效率为 44%。胡
小吐等通过半工业试验得到 :在 SO
2
初始浓度 500
～1 000μL /L条件下 ,脱硫率 ≥95% ,亚硫酸盐一次
氧化率 50% ～70% ,适当处理后达到 90%以上 。试
验证明 ,该技术可推广到工业化应用 。
4
T iO
2
光催化氧化同时脱硫 、
脱硝技术
4. 1 基本原理
TiO
2
作为一种性能优良的半导体光催化剂在
降解环境污染方面的作用已经受到广泛的关注 ,并
取得了一定的进展 。利用 TiO
2
进行废气净化的光
催化反应属于异相光催化 ,多发生在有晶格缺陷的
催化剂表面 ,当以波长小于 385 nm 的光照射 TiO
2
表面会产生大量的带正电的空穴和带负电的电子 ,
这些再与烟气中的气体反应生成强氧化性的自由
基 ,如 : ・OH、・O
-
2
、・HO
2
等 , 从而实 现 SO
2
和
NO
x
的脱除 。其脱硝基本反应如下
[ 23 ]
:
NO
( g)
+ 2・OH
( ads)
NO
2 ( ad s)
+ H
2
O
( ads)
NO
2 ( ad s, g)
+・OH
NO
-
3 ( ad s)
+ H
+
( ads)
NO
x (
ad s)
+・O
-
2
NO
-
3 ( ad s)
[ HNO
3
]
( ads)
HNO
3 ( aq)
NO
x
光催化反应的产物为硝酸 , NO
-
3
会残积在
催化剂的表面 ,降低催化剂的活性 ,用水从催化剂表
面去除 [ HNO
3
]化 合物 后 , 可 回 复催 化 剂 的活 性 。
赵莉等
[ 23 ]
指出 NO 光催化氧化脱除过程中 ,除了纳
米二氧化钛对 NO 的少量物理吸附作用外 ,二氧化
钛催化剂的光催化氧化作用是主要的 。
目前 ,关于 SO
2
的光催化氧化还处于实验室研
究阶段 ,研究表明 ,纳米二氧化钛薄膜在紫外光光照
下能将 SO
2
快速光催化氧化去除
[ 24 ]
。
4. 2 试验装置
赵毅等自制了负载型 TiO
2
光催化剂 ,在自行设
计的反应器上 ,利用模拟烟气 ,进行了高浓度的 SO
2
和 NO同时脱除试验研究 ,初步考察了氧气浓度 、
烟
气湿度 、
照射时间 、
保留时间对 SO
2
和 NO 脱除效率
的影响 ,结果表明 , TiO
2
光催化氧化可实现较高的
SO
2
和 NO脱除效率 ,在有氧条件下 ,反应器预通水
蒸气时间控制在 15m in左右 ,通入烟气后 ,照射时
间 100m in, 获 得 脱 硫 、脱 硝 效 率 分 别 为 98% 和
67%。本试验采用负载型二氧化钛 ,试验的主要装
置为一个自行设计的光催化反应器 。反应器由不锈
钢制成 , 环 形 反 应 器 的 长 度 为 1 100mm , 直 径 为
72mm ,总体积 2 823m l。在反应器的中央放置 1 个
5
1
2010年 赵 毅等 :高活性自由基在烟气脱硫脱硝中的应用 第 3期