1、亚铁氨羧螯合剂法烟气同时脱硫脱氮 【摘 要】我国大部分工业能源以燃煤为主，燃煤产生的SO2、NOX和颗粒物是大气的主要污染物。随着大气污染排放标准的提高，需要研究适合我国国情的燃煤烟气脱硫脱硝新技术。本文主要概括了我国大气污染现状及主要的控制方法，介绍了亚铁氨羧螯合剂法烟气同时脱硫脱氮技术及影响因素。 【关键词】亚铁螯合剂；氨基三乙酸；脱硫脱氮 0 概述 随着我国经济的发展，能源消耗带来的环境污染也越来越严重，大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类生存的四大杀手。当前，我国大气污染主要是以SO2、NOX和颗粒物为主要污染物的传统煤烟型污染特征，尤其在经济发展领先的城市群区域，污染
2、现状尤为严重1。烟气同时脱硫脱氮技术是20世纪80年代为降低现有的烟气脱硫、烟气脱氮技术过高的烟气净化费用。适应现有电厂的需要，在烟气脱硫和烟气脱氮技术的基础上发展起来的新型技术。 1 我国大气污染控制现状 目前，我国燃煤烟气脱硫技术主要有石灰石-石膏湿法、氨法、氧化镁法、半干法、海水脱硫、双碱法等。脱硝技术主要分为燃烧前、燃烧中和燃烧后的脱硝。燃烧前的脱硝技术包括加氢脱硝和洗选；燃烧中的脱硝技术主要是低氮燃烧技术；燃烧后的脱硝技术主要包括选择性非催化还原脱硝（SNCR）、选择性催化还原脱硝（SCR）、活性炭吸附、电子束脱硝等2-4。 烟气同时脱硫脱氮技术主要可分为两大类：炉内燃烧过程的同时脱
3、除技术和燃烧后烟气中SO2和NOX的同时脱除技术5。其中燃烧后烟气脱硫脱氮是今后进行大规模工业应用的重点。燃料燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物浓度虽然不是很高，但是总量却很多。燃烧后烟气脱硫脱氮典型工艺有干法和湿法：干式工艺包括碱性喷雾干燥法、固相吸收和再生法已经吸收剂喷射法等；湿式工艺主要是氧化/吸收法和铁的螯合剂吸收法等6。 2 亚铁螯合剂络合吸收工艺 因为NO在水中的溶解度相当低，因此，用普通的湿式洗涤法几乎不能去除烟气中的NO。研究表明，铁、钴、镍等过渡金属可与NO形成-配位体的络合物，亚铁的氨羧螯合剂可与水溶液中的NO形成亚硝酰络合物，而且，所形成的络合物可与SO2溶于水而形成的SO2-
4、3 /HSO-3进一步反应而使亚铁螯合剂再生。这些发现使液相络合法同时脱除烟气中的SO2和NO成为可能。 用于烟气脱硫脱硝的亚铁螯合剂主要有两类：第一类是亚铁氨羧螯合剂，包括FeII（EDTA）、FeII（NTA），第二类是巯基亚铁螯合剂，包括半胱氨酸合铁（II）、FeII（DMPS）等。 2.1 FeII（EDTA）烟气脱硫脱硝 早在20世纪80年代，人们就发现亚铁螯合剂溶液可以吸收烟气中NO，Sada7，Tsai8、Chang9等人对FeII（EDTA）溶液吸收烟气中的SO2和NOX进行了较深入的研究。但由于溶液中的Fe2+容易被氧化，而且吸收液难以再生，为了克服此缺点，研究人员对含-SH
5、基的亚铁螯合剂进行了研究。亚铁螯合剂是一种可以再生的试剂，并且大多数亚铁螯合剂在pH值为57之间的效率最高，这与现有FGD系统的运行条件是一致的。所以，只需对现有系统稍加改造，就可用于湿式FGD系统中，节省投资费用。 FeII（EDTA）溶液同时脱硫脱硝虽然有很多优点，但也存在一些问题：在反应过程中亚铁易被氧化为三价铁，而FeIII（EDTA）不能结合NO，所以NO的吸收率在短时间内迅速下降；形成难以处理的FeII（EDTA）SO2-3 （NO）；吸收液再生成本高，技术复杂；产生新的污染物N2O等。这些缺点限制了FeII（EDTA）的应用。 2.2 FeII（NTA）烟气脱硫脱硝 NTA是一种
6、比EDTA廉价的试剂，其与NO的反应机理与FeII（EDTA）相似，并且FeII（NTA）与NO结合速度很快，可以快速脱除烟气中的NO，但同时FeII（NTA）氧化速度也很快，而且是不可逆反应。 1987年，Sada等10进行了在Na2SO3溶液中加入FeII（NTA）络合吸收低浓度NO的实验，研究了通过Na2SO3溶液FeII（NTA）的还原动力学，结果表明，其反应机理与FeII（EDTA）相似，脱除NO的程度主要取决于Fe2+的浓度。周作明11等人考察分析了烟气脱氮体系FeII（NTA）的氧化，并且与FeII（EDTA）的氧化做了对比。研究表明，同一条件下的氧化速率常数比FeII（EDTA
7、）大10倍以上。 2.3 亚铁氨羧螯合剂脱硫脱硝的影响因素 不同配位体的亚铁螯合剂与NO络合的反应速率和吸收容量不同。在已研究的SO42-、Cl-、Citrate、EDTA、NTA、DTPA等配位体中，EDTA和NTA的反应速率和吸收容量最大。 pH值对吸收过程的影响很大。亚铁螯合剂在溶液中有4种存在形式，即Fe2+、Fe2+HL、Fe2+L、Fe2+L（OH）、其组成随吸收液的pH值而变化12；SO2被吸收后的组成也随pH值而变化。因此，吸收液的pH值不同，吸收过程的反应机理、吸收速率、吸收容量和反应最终产物都不相同。 温度对脱硫脱氮过程的影响比较复杂。亚铁螯合剂络合NO的反应为放热反应，因
8、此升高温度不利于NO络合；另一方面，升高温度有利于亚铁螯合剂的再生，但也会加速亚铁的氧化。 P. Harriott13等用数学模型定量地描述了亚铁螯合剂的浓度、气体流量、液气比、反应器的种类和尺寸等因素对脱氮过程的影响。 3 前景及展望 烟气排放问题日益严峻，环保法规日渐严格，因此，研究效率高、运行稳定、成本低的脱硫脱氮工艺是当前烟气净化技术发展的总趋势。亚铁螯合剂可以有效地脱除烟气中的NO，可以将其加入到现有的FGD系统中，达到同时脱硫脱硝的目的。亚铁螯合剂的脱硝率一般在60%-70%，如何提高它的脱硝效率是今后的研究方向。 【参考文献】 1孙胜奇，陈荣永，王平.我国二氧化硫烟气脱硫技术现状
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