NO2的危害及其治理方法.doc

1、NO2的危害及治理目 录一、NO 2的概念.3二、NO 2 的简介.4三 、 NO2 的 理 化 特 性 .4四 、 NO2 的 来 源 .4五 、 NO2 的 危 害 .4六 NO2 净 化 治 理 .8九、参考文献.11摘要 随着社会的不断工业化，经济的快速增长，人民的生活水平不断提高，但生态环境却在不断的 恶化。从酸雨严重化、广泛化，到光化学烟雾事件，NO 2对 人类和自然的危害越来越大了。对含 NO2的废气的净化治理已刻不容 缓。本文着重研究 NO2的危害及治理关键词 NO 2；酸雨；光化学烟 雾;健康；危害；烟气脱硝技术前言含氮化合物在人类及自然界中扮演着举足轻重的角色，可由于人类的

2、生态环保意不够，很多人都以损害环境为代价去谋取经济利益，导致大气中的二氧化氮浓度远远高于了其自净化能力，从而引发各种各样的环境问题。在遭受了大自然的惩罚时，我们不得不好好反省自己的行为，力图改善已被恶化的环境。一、NO 2的概念化 学 品 中 文 名 称 ： 二 氧 化 氮 化 学 品 英 文 名 称 ： nitrogen dioxide 分 子 式 ： NO2 分 子 量 ： 46.01 分 子 结 构 ： 二 氧 化 氮 分 子 是 V 形 分 子 、 极 性 分 子 。 二 氧 化 氮 (NO2)在 21.1 温 度 时 为 红 棕 色 刺 鼻 气 体 .有 毒 气 体 .密 度 比 空

3、 气 大 易 液化 .易 溶 于 水 ;在 21.1 以 下 时 呈 暗 褐 色 液 体 。 在 -ll 以 下 温 度 时 为 无 色 固 体 ， 加 压 液体 为 四 氧 化 二 氮 。 分 子 量 92， 熔 点 -11.2 ， 沸 点 21.2 ， 蒸 气 压 101.3lkPa(2l )，溶 于 碱 、 二 硫 化 碳 和 氯 仿 ， 易 溶 于 水 。 性 质 较 稳 定 。 二 氧 化 氮 溶 于 水 并 与 水 反 应 生 成 硝 酸 3NO2+H2O=2HNO3+NO 4NO2+2H2O+O2=4HNO3 但 二 氧 化 氮 溶 于 水 后 并 不 会 完 全 反 应 ,所

4、以 会 有 少 量 二 氧 化 氮 分 子 存 在 ,为 黄 色 . 4因 此 硝 酸 溶 液 会 呈 现 黄 色 .这 个 反 应 可 以 认 为 其 为 可 逆 反 应 ， 因 为 硝 酸 同 时 会 分 解 。二、NO 2 的简介又 称 为 过 氧 化 氮 ， 是 大 键 结 构 的 典 型 分 子 。 大 键 含 有 三 个 电 子 ， 其 中 两 个 进 入 成键 轨 道 ， 一 个 进 入 反 键 轨 道 。 二 氧 化 氮 室 温 下 为 红 棕 色 气 体 ， 易 溶 于 水 且 具 有 刺激 性 气 味 。 吸 入 二 氧 化 氮 可 能 对 肺 组 织 产 生 强 烈 的

5、刺 激 作 用 和 腐 蚀 作 用 。 由 于 其 结 构 的不 稳 定 性 ， 通 常 情 况 下 与 其 二 聚 体 形 式 四 氧 化 二 氮 (无 色 气 体 )混 合 存 在 ， 构 成 一种 平 衡 态 混 合 物 。 二 氧 化 氮 转 化 而 四 氧 化 二 氮 放 热 。 升 高 温 度 ， 平 衡 向 二 氧 化 氮 合 成 的方 向 移 动 ； 降 低 温 度 ， 平 衡 向 四 氧 化 二 氮 合 成 的 方 向 移 动 。 三 、 NO2 的 理 化 特 性主 要 成 分 ： 纯 的 NO2 外 观 与 性 状 ： 黄 褐 色 液 体 或 气 体 ， 有 刺 激 性

6、气 味 。 熔 点 ( )： -9.3 沸 点 ( )： 22.4 相 对 密 度 (水 =1)： 1.45 相 对 蒸 气 密 度 (空 气 =1)： 3.2 饱 和 蒸 气 压 (kPa)： 101.32(22 ) 临 界 温 度 ( )： 158 临 界 压 力 (MPa)： 10.13 溶 解 性 ： 溶 于 水 。 主 要 用 途 ： 用 于 制 硝 酸 、 硝 化 剂 、 氧 化 剂 、 催 化 剂 、 丙 烯 酸 酯 聚 合 抑 制 剂 等 。 四 、 NO2 的 来 源二 氧 化 氮 除 自 然 来 源 外 ， 主 要 来 自 于 燃 料 的 燃 烧 、 城 市 汽 车 尾 气

7、 。 此 外 ， 工 业 生 产过 程 也 可 产 生 一 些 二 氧 化 氮 。 据 估 计 ， 全 世 界 人 为 污 染 每 年 排 出 的 氮 氧 化 物 大 约 为5300 万 吨 。 另 外 ,闪 电 也 可 以 产 生 NO2,在 闪 电 时 ,由 于 空 气 中 电 场 极 强 ,空 气 分 子 被 撕 裂 而 导电 ,雷 电 电 流 通 过 时 产 生 大 量 的 热 ,使 已 经 呈 游 离 状 态 的 空 气 成 分 N2、 O2 结 合 。 N2+O2=2NO， NO 进 一 步 与 空 气 中 O2 反 应 ， 生 成 NO2 2NO+O2=2NO2， NO2 与 云

8、 结 合 成 HNO3， 3NO2+H2O=2HNO3+NO， 与 雨 水 一 起落 下 ， 成 为 天 然 氮 肥 五 、 NO2 的 危 害1、 它 是 酸 雨 的 来 源 之 一酸 雨 ： 主 要 指 pH 值 小 于 5.6 的 雨 水 ， 其 主 要 是 含 有 硫 酸 和 硝 酸氮的氧化物溶于水形成酸： a.NOHNO3（硝酸） 2NO+O22NO2 3NO2+H2O2HNO3+NO 5总的化学反应方程式： 4NO+2H2O+3O24HNO3 b.NO2HNO3 总的化学反应方程式： 4NO2+2H2O+O24HNO3 正 常 雨 水 (含 雨 、 霜 、 露 、 雹 、 雾 等

9、)由 于 存 在 CO2 原 因 其 pH 值 约 为 5.6 。 在 水中 当 pH 值 小 于 5.5 时 ,大 部 分 鱼 类 难 以 生 存 ;当 降 到 小 于 5 时 ,各 种 鱼 类 和 两 栖 动 物 及昆 虫 、 水 草 及 浮 游 生 物 面 临 灭 绝酸 雨 有 哪 些 危 害 ？a、 对 人 体 的 直 接 危 害 ， 首 先 是 它 的 刺 激 性 ， 其 次 是 它 会形 成 硫 酸 雾 和 硫 酸 盐 雾 ,其 毒 性 比 SO2 大 ,能 浸 入 人 的 肺 部 ,引 起 肺 水 肿 等 疾 病 而 使 人 致 死 ;b、 引 起 河 流 、 湖 泊 的 水 体

10、 酸 化 ， 严 重 影 响 水 生 动 物 生 长c、 破 坏 土 壤 、 植 被 、 森 林 ；d、 腐 蚀 金 属 、 油 漆 、 皮 革 、 纺 织 品 及 建 筑 材 料 等 ；e、 渗 入 地 下 ， 可 引 起 地 下 水 酸 化 ， 酸 化 后 的 地 下 水 中 铝 、 铜 、 锌 、 镉 等 对 人 体 有 害 金属 元 素 的 含 量 会 偏 高我 国 的 酸 雨 主 要 为 硫 酸 雨 ， 其 发 展 速 度 很 快 ， 在 23 个 调 查 的 省 、 市 及 自 治 区 中 有20 个 出 现 过 酸 雨 ， 有 不 少 地 区 的 酸 雨 已 相 当 严 重 且

11、逐 年 增 加 ， 据 2001 年 4 月 9 日 南京 晨 报 报 导 ： 国 家 环 保 总 局 局 长 解 振 华 讲 我 国 相 当 多 的 城 市 空 气 污 染 程 度 超 标 ， 酸 雨 区面 积 为 国 土 面 积 的 30%， 全 国 七 大 水 系 中 有 1/3 的 河 段 达 不 到 使 用 功 能 要 求 2 形 成 光 化 学 烟 雾 的 主 要 因 素 之 一光化学烟雾指的是一系列对环境和健康有害的化学品。它们称之为光化学烟雾是因为它们由最初的污染物质光解而产生的。光化学烟雾是一种淡蓝色烟雾，属于大气中二次污染物。大 气 中 的 氮 氧 化 物 与 碳 氢 化

12、合 物 经 过 紫 外 线 照 射 发 生 反 应 就 形 成 了 光 化 学 烟 雾 。 通常 所 有 这 些 都 是 高 度 易 反 应 并 /或 氧 化 ， 因 此 光 化 学 烟 雾 被 认 为 是 现 代 工 业 化 的 难 题 。 而 大 气 中 的 氮 氧 化 物 主 要 来 源 于 化 石 燃 料 的 燃 烧 和 植 物 体 的 焚 烧 ， 以 及 农 田 土 壤 和动 物 排 泄 物 中 的 的 转 化 。 其 中 ， 以 汽 车 尾 气 为 主 要 来 源 。 形 成 臭 氧 的 活 性 有 机 物 和 氮氧 化 物 的 主 要 来 源 是 汽 车 排 放 的 尾 气 。通

13、 过 对 光 化 学 烟 雾 形 成 的 模 拟 实 验 ， 已 经 初 步 明 确 在 碳 氢 化 合 物 和 氮 氧 化 物 的 相 互6作 用 方 面 主 要 有 以 下 过 程 ： 污 染 空 气 中 NO2 的 光 解 是 光 化 学 烟 雾 形 成 的 起 始 反 应 。 碳 氢 化 合 物 被 HO、 O 等 自 由 基 和 O3 氧 化 ， 导 致 醛 、 酮 、 醇 、 酸 等 产 物 以 及 重 要 的中 间 产 物 RO2、 HO2、 RCO 等 自 由 基 的 生 成 。 过 氧 自 由 基 引 起 NO 向 NO2 的 转化 ,并 导 致 O3 和 PAN 等 的 生

14、 成 (见 大 气 污 染 物 的 相 互 作 用 )。 这 些 基 本 反 应 可 以 用 最 简化 的 化 学 反 应 模 式 表 示 ： 有 人 以 具 体 的 有 机 物 ， 如 丙 烯 、 正 丁 烷 、 乙 烯 等 作 为 有 机 物 的代 表 ， 列 出 详 尽 的 机 理 模 式 ， 其 化 学 反 应 可 多 达 242 个 。 此 外 ,污 染 空 气 中 的 二 氧 化硫 (SO2)会 被 HO、 HO2 和 O3 等 氧 化 而 生 成 硫 酸 (H2SO4)和 硫 酸 盐 ,成 为 光 化 学 烟 雾 中气 溶 胶 的 重 要 成 分 。 碳 氢 化 合 物 中 挥

15、发 性 小 的 氧 化 产 物 也 会 凝 结 成 气 溶 胶 液 滴 而 使 能 见度 降 低光化学烟雾的成分非常复杂，但是对人类、动植物和材料有害的主要是臭氧、PAN 和丙烯醛、甲醛等二次污染物。臭氧、PAN 等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。 有害影响主要表现在以下几个方面： a 损 害 人 和 动 物 的 健 康人 和 动 物 受 到 主 要 伤 害 是 眼 睛 和 粘 膜 受 刺 激 、 头 痛 、 呼 吸 障 碍 、 慢 性 呼 吸 道 疾 病 恶化 、 儿 童 肺 功 能 异 常 等 。 臭 氧 是 一 种 强 氧 化 剂 ， 在

16、0.Ippm 浓 度 时 就 具 有 特 殊 的 臭 味 。 并 可 达 到 呼 吸 系 统 的深 层 ， 刺 激 下 气 道 黏 膜 ， 引 起 化 学 变 化 ， 其 作 用 相 当 于 放 射 线 ， 使 染 色 体 异 常 ， 使 红 血球 老 化 。 PAN、 甲 醛 、 丙 烯 醛 等 产 物 对 人 和 动 物 的 眼 睛 、 咽 喉 、 鼻 子 等 有 刺 激 作 用 ，其 刺 激 域 约 为 0.1ppm。 此 外 光 化 学 烟 雾 能 促 使 哮 喘 病 患 者 哮 喘 发 作 ， 能 引 起 慢 性 呼 吸系 统 疾 病 恶 化 、 呼 吸 障 碍 、 损 害 肺 部

17、功 能 等 症 状 ， 长 期 吸 入 氧 化 剂 能 降 低 人 体 细 胞 的 新陈 代 谢 ， 加 速 人 的 衰 老 。 PAN 还 是 造 成 皮 肤 癌 的 可 能 试 剂 。 在 1943 年 美 国 洛 杉 矶 发生 的 首 宗 事 件 曾 引 起 400 多 人 死 亡 。 PAN、 PBN 的 结 构 式光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州 3/4 的人发生红眼病。日本东京 1970 年发生光化学烟雾时期，有 2 万人患了红眼病。研究表明光化学烟雾中的过氧乙酰硝酸酯（PAN）是一种极强的催泪剂，其催泪作用相当于甲醛的

18、200 倍。另一种眼睛强刺激剂是过氧苯酰硝酸酯（PBN） ，它对眼的刺激作用比 PAN 大约强 100 倍。空气中的飘尘在眼刺激剂作用方面能起到把浓缩眼刺激剂送入眼中的作用。 b 影 响 植 物 生 长臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传7能力。植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN 使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。 c 影 响 材 料 质 量光化学烟雾会促成酸 雨 形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑

19、料制品等。 d 降 低 大 气 的 能 见 度光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低，视程缩短。这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。这种气溶胶颗粒大小一般多在 0.31.0m范围内。由于这样大小的颗粒实际上不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移；它们与人视觉能力的光波波长相一致，且能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度。因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。 e 其 他 危 害光 化 学 烟 雾 会 加 速 橡 胶 制 品 的 老 化 和 龟 裂 ， 腐 蚀 建 筑 物 和 衣 物 ， 缩 短 其 使 用 寿命3 对 人

20、 体 健 康 危 害 很 大二氧化氮对人体的危害很大，即使暴露于二氧化氮的时间很短，肺功能也会受到损害；如果长时间暴露于二氧化氮，呼吸道感染的机会就会增加，而且可能导致肺部永久性器质性病变。 对儿童、老人和患呼吸系统疾病的人群受二氧化氮的影响更大。二氧化氮污染指数小于 200 时，短期接触对人体不会产生不利影响；污染指数为 201-300时，儿童、老人和呼吸道疾病患者应当减少户外剧烈的锻炼活动；污染指数大于 300 时，儿童、老人和哮喘病等呼吸道疾病患者应当减少一切户外活动。不 同 浓 度 的 NO2 对 人 体 健 康 的 影 响浓 度 (pm) 影 响 1.0 闻 到 臭 味 5.0 闻

21、到 很 强 烈 的 臭 味 10-15 眼 、 鼻 、 呼 吸 道 受 到 强 烈 刺 激 50 1分 钟 内 人 体 呼 吸 异 常 ， 鼻 受 到 刺 激 80 3 5分 钟 内 引 起 胸 痛 10-150 人 在 30 60分 钟 就 会 因 肺 水 肿 死 亡 20以 上 人 瞬 间 死 亡 8六 NO2 净 化 治 理一 . 选 择 性 催 化 还 原 法 （ SCR） 催 化 剂 ： 贵 金 属 、 碱 性 金 属 氧 化 物 还 原 反 应32224NHO4N6HO8671 潜 在 氧 化 反 应32 224NH5O4N6HO各 种 低 燃 烧 技 术 是 降 低 燃 煤 锅

22、炉 排 放 值 最 主 要 亦 较 经 济 的 技 术 。 但 一 般只 降 低 排 放 50%左 右 。 据 环 保 法 对 排 放 的 要 求 ， 应 低 于 40%方 可 ， 故 应 考 虑燃 烧 后 的 烟 气 脱 硝 处 理 技 术 。干 法 烟 气 脱 :使 用 催 化 剂 来 促 进 还 原 反 应 的 选 择 性 催 化 脱 硝 法 （ SCR） 、电 子 束 照 射 法 和 同 时 脱 硫 脱 硝 法 。 烟 气 SCR 脱 硝 法 采 用 催 化 剂 促 进 氨 与 还原 反 应 。 若 使 用 钛 和 铁 氧 化 物 类 催 化 剂 ， 其 反 应 温 度 为 300oC

23、 至 400oC，当 采 用 活 性 焦 炭 时 ， 其 反 应 温 度 为 100oC 至 150oC。根 据 CATA. 反 应 器 在 锅 炉 尾 部 烟 道 的 位 置 ,有 三 种 方 案 :(1)在 空 气 预 热 器 前 350 摄 氏 度 位 置 .9(2) 在 静 电 除 尘 器 和 空 气 预 热 器 之 间 (3) 布 置 在 FGD(湿 法 烟 气 脱 硫 装 置 )之 后二 . 选 择 性 非 催 化 还 原 法 （ SNCR）尿 素 或 氨 基 化 合 物 作 为 还 原 剂 ， 较 高 反 应 温 度 ， 化 学 反 应 ：3 222 2224NH6O56HOC(

24、)N0.NCHO同 样 ， 需 要 控 制 温 度 避 免 潜 在 氧 化 反 应 发 生三 . 吸 收 法.同 时 脱 硫 脱 硝 的 湿 式 系 统（ 1） -石 灰 /石 膏 法 :采 用 生 石 灰 ,消 石 灰 和 微 粒 碳 酸 钙 制 成 吸 收 液 ,加 入少 量 硫 酸 ,将 其 PH 调 制 4-4.5,在 洗 涤 塔 内 反 应 如 下 :Ca(OH)2+SO2-CaSO3+H2OCaSO3+SO2+H2O-Ca(HSO3)2NO+2Ca(HSO3)2+H2O-1/2N2+2CaSO4.2HO+2SO2NO2+2Ca(HSO3)2+2H2O-1/2N2+2CaSO4.2H

25、O+2SO2-氨 /石 膏 法(2)二 氧 化 氯 氧 化 吸 收(3)臭 氧 氧 化 吸 收NO+O3-NO2+O2 2NO+O3-N2O5 N2O5 +H2O-2HNO3(4)高 锰 酸 钾 氧 化 吸 收 法10（ 5） 碱 液 吸 收必 须 首 先 将 一 半 以 上 的 NO 氧 化 为 NOxNO/NO2 1 效 果 最 佳2 32222332222324MHNOMHONO2aCaaNCK,g,(H)强 硫 酸 吸 收 224 42NOHSO2NSO四 吸 附 法吸 附 剂 ： 活 性 炭 、 分 子 筛 、 硅 胶 、 含 氨 泥 煤 NOx 和 SO2 联 合 控 制 技 术吸

26、 附 剂 ： 浸 渍 碳 酸 钠 的 -Al2O3 Nox 和 SO2 联 合 控 制 技 术反 应 式 2323 222 322242322 2NaCOl aAlCOAlHONOHlS0.5SHaN1aN2 . 当 然 ， 最 好 变 事 后 处 理 为 事 前 预 防 保 护 环 境 从 我 做 起111 节 能 减 排2 植 树 造 林3 开 发 新 的环 境 友 好 资 源参 考 文 献 ：1 黄 岳 元 保 宇 化 工 环 境 保 护 与 安 全 技 术 概 论 2006 5.2 郝 吉 明 等 编 著 .大 气 污 染 控 制 工 程 北 京 .高 等 教 育 出 版 社 .19893 刘 天 齐 主 编 .环 境 保 护 .北 京 . 高 等 教 育 出 版 社 .19924 网 络 资 源