酸沉降王振山讲解.docx
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酸沉降王振山讲解
酸沉降(2008年3月,王振山)
近地面层大气化学与空气污染
一、酸沉降
1、酸沉降的分类
酸沉降是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移到地表的过程。
在早期的研究中,人们几乎完全致力于湿沉降(即酸雨)的研究,后来发现引起环境问题时,往往是干、湿沉降综合作用的结果,两种作用各占50%。
因此,近年来已逐渐用“酸沉降”来取代“酸雨”的提法,酸沉降化学就是研究干、湿沉降过程中与酸有关的化学问题。
⑴、酸性湿沉降:
指大气中的酸性物质通过降水(即天然降水,或称大气降水,包括雨、雪、雾、霜、雹、露或其他形式的大气降水)而降落到地面的过程。
⑵、酸性干沉降:
指大气中的污染气体和颗粒物等酸性物质,在非降水时,通过重力或气流的作用,直接迁移降落到地表的过程。
2、作用机制
⑴、湿沉降的作用机制
①、雨除(rainout)
雨除是指被除去的物质(气体和颗粒物)参与了云的形成过程,即作为云滴的凝结核,使水蒸汽在其上凝结,云滴吸收、附着、溶解大气中的成分,并伴随化学反应的发生。
②、冲刷(washout)
冲刷是在云层下部即降水过程中的去除。
﹡湿沉降可以去除大气颗粒物总量的80~90%。
﹡酸雨(acidrain)就是酸性物质的湿沉降而形成的。
⑵、干沉降的作用机制
①、重力作用
大气中直径大于10μm的颗粒物,可以通过重力作用降落在土壤、水体表面或植物、建筑物上,被吸附或吸收。
②、随气流的对流、扩散作用
直径过小的大气颗粒物,随着气流的对流与扩散,与地表碰撞而被吸附或吸收。
干沉降:
通过重力对颗粒物的作用,使它沉降,沉降的速率与颗粒物的粒径、密度、空气
运动粘滞系数有关,如:
颗粒直径(μm)
沉降速率(cm·s-1)
到达地面所需时间
0.1
8×10-5
2-13a
1
4×10-3
13-98h
10
0.3
4-9h
100
30
3-18min
3、酸雨
现代酸雨的研究是从早期的降水化学发展而来的。
早在1761~1767年,Marggraf就进行了雨雪的降水化学测定。
“酸雨”一词是英国化学家罗伯特·安格斯·史密斯(R·AngusSmith)于1872年首先提出的,在其《空气和雨:
化学气象学的开端》一书中首先使用了"酸雨"这一术语,指出降水的化学性质受燃煤和有机物分解等因素的影响,同时也指出酸雨对植物和材料是有害的。
Potter(1930)最早采用pH来表示雨水的酸度。
1982年6月召开了“国际环境酸化会议”,标志着酸雨已成为全球性的环境问题。
⑴、pH<5.6的降水称为酸雨
未受污染的大气中,φ(CO2)=330×10-6。
如果只把CO2作为影响天然降水pH的因素,通过下述平衡可以计算出pH=5.6。
溶解平衡:
CO2(g)+H2O
CO2·H2O,CO2的水合平衡常数KH,即亨利定律常数;
电离平衡:
H2CO3
H++HCO-3,Ka1;HCO-3
H++CO2-3,Ka2;H2O
H++OH-,Kw。
,
,
按电荷平衡原理:
c(H+)=c(OH-)+c(HCO3-)+2c(CO32-)
将c(H+)、c(HCO3-)和c(CO32-)代入上式,得
,
计算结果,pH=5.6。
多年来国际上一直将此值作为洁净大气水的背景值,把pH=5.6作为判断酸性降水的界限。
把pH<5.6的降水称为酸雨。
⑵、对“pH=5.6作为酸性降水的界限”提出异议
近年来通过对降水的多年观测,对pH=5.6作为酸性降水的界限以及判别人为污染的界限,亦即降水污染与否的判别标准问题,提出异议。
主要论点如下:
①、在高清洁大气中,除CO2外还存在各种酸、碱性气体和大气颗粒物,降水酸度是各种物质综合作用的结果,其pH不一定是5.6。
②、HNO3和H2SO4并非都是人为源。
生物过程产生的H2S、CH3SCH3,火山喷发的SO2,海盐中的SO2-4等都可能进入雨水,单由天然硫化物的存在产生的pH值为4.5~5.6,平均值为5.0。
③、因空气中的碱性物质的中和作用,使得空气中酸性污染严重的地区并不表现出来酸雨,例如我国北方地区。
降水pH>5.6的地区并不都意味着没有人为污染。
④、其他离子污染严重的降水并不一定表现强酸性,因为离子的相关性不同。
﹡〔天然降水是指在大气中凝聚并降落到地面的各种形式的水,包括液态的雨、雾和固态的雪、雹等。
降水的pH值用来表示降水的酸度。
所谓溶液的总酸度是指溶液中H+的储量,代表此溶液的碱中和容量。
溶液的总酸度包括自由质子强酸)和末解离质子(弱酸)两部分,而溶液的pH值则是强酸部分的量度。
关于降水pH的背景值引出了关于酸雨判别标准的争论,酸雨的判别标准是人们根据大气中CO2的平均含量计算出来的。
对于绝大多数地区,该标准基本适用。
〕
﹡〔然而,目前许多研究结果表明,干净大气中除了CO2以外,还有SO2、NH3等微量气体,虽然含量小,但是也能显著影响降水的酸碱性,如果考虑CO2:
33Pa,SO2:
0.8Pa,NH3:
0.6Pa,则可以计算得到大气的降水中pH=4.9。
而且具体到一个地区降水是否酸性降水,还与该地区的地理形式有关。
即使在不存在污染的情况下,不同地区的降水pH也是明显不同的。
因此不能说pH低于5.6就一定是酸性降水,例如我国的丽江降水pH背景值为5.0,印度洋上的阿姆斯特丹降水平均pH为4.92等等。
〕
⑶、争论的结论:
Ø全球降水背景值的pH值均小于或等于5.0。
Ø实际影响降水pH值的除CO2外,还有SO42-、NO3-、有机酸、尘埃等因素;
Ø人为活动以前,降水的性质也有酸性降水,自然界动植物分解、火山爆发都提供酸沉降的
来源。
Ø降水酸度是降水中各种酸、碱性物质综合作用的结果。
用降水背景值划分内陆pH=5.0
海洋pH=4.7为酸雨,可能更符合客观规律。
▪“清洁”地区或正常雨水的pH值为5.0~5.6。
所谓“酸雨”是指酸性强于“正常”雨水的降水。
二、酸沉降的形成
1、影响酸沉降形成的因素
酸沉降是一种复杂的大气化学过程和物理过程的综合效应。
⑴、酸性污染物(主要指SOx和NOx)
硫氧化物SOx(SO2和SO3)和氮氧化物NOx(NO和NO2)的来源,主要是在化石燃料的燃烧和金属冶炼的过程中人为排放,此外也有天然排放因素。
煤炭中ω(S)=0.5~6%,石油ω(S)=0.5~3%(天然气含S量很低或无)。
这些燃料燃烧后,其中的S组分90~95%以SO2形式排入大气,在合适的氧化剂和催化剂存在下,进一步生成H2SO4。
在化石燃料燃烧过程所排放的NOx中,NO占95%以上(NO2的生成量为NO的1~10%),进入大气后大部分很快转化为NO2。
在大气中NOx转化为HNO3。
⑵、大气中的氨
①、大气中的NH3的来源:
有机物的分解,含氮肥料的挥发。
②、土壤中NH3的挥发:
随土壤pH值的上升而增大。
我国北方的土壤偏碱性pH值在7-8
之间,南方的土壤偏酸性,pH值5-6,这就是我国大气中的NH3的的含量北高南低的重要原因之一。
大气中的NH3与H2SO4气溶胶形成中性的(NH4)2SO4或NH4HSO4,它降低了雨水的酸度,从而抑制了酸雨的形成。
③、大气降水的酸度决定于H2SO4、HNO3与NH3及碱性颗粒物的相互关系。
⑶、大气中颗粒物的作用
①、颗粒物中某些金属离子可以催化SO2转化成H2SO4的反应。
②、颗粒物本身酸碱性直接影响降水的酸度。
颗粒物是碱性的,则中和酸;颗粒物是酸性的,则会增加降水的酸度。
③、大气颗粒物具有:
分散性:
气溶胶中固体粉末,液体泡沫,分散在大气中,如硫酸雾、碱雾、农药、粒尘等,分散度大。
凝聚性:
饱和蒸气、金属烟尘冷凝聚成雾。
形成气溶胶:
一次污染物在大气(液相)中发生一系列化学反应,产生新物质,漂浮在大气中。
⑷、天气形势的影响:
如果气象条件和地形有利于污染物的扩散,则大气中的污染物浓度降低,酸雨就减弱,反之则加重。
2、酸性降水中的酸(含有多种无机酸和有机酸)
⑴、主要成分
H2SO4和HNO3的贡献占90%以上。
在国外,酸雨类型中,硫酸型∶硝酸型=2∶1,主要是汽车排放引起的。
中国的酸雨属于硫酸型,主要因燃煤引起。
⑵、次要成分
少量的HCl和弱酸的贡献次之。
弱酸中除H2CO3外,还有有机酸,如甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)、乳酸、柠檬酸等,曾经检测出C1~C30酸。
,
有机酸中以甲酸和乙酸为主。
这些弱酸在pH<5时的电离度极为微小,通常对降水酸度的贡献小于10%。
按反应体系SO2和NOx的氧化可分为:
均相氧化、非均相氧化;
按反应机理可分为:
光化学氧化、自由基氧化、催化氧化和强氧化剂氧化。
3、大气中SO2形成H2SO4的途径
⑴、SO2的催化氧化
①、非催化氧化的反应缓慢
ⅰ、气相:
2SO2+O2→2SO3(极缓慢),SO3+H2O→H2SO4
ⅱ、液相:
SO2+H2O→H2SO3,2H2SO3+O2→2H2SO4(反应速率很小)
②、SO2的催化氧化,在大气化学中最为重要,反应速率提高10~100倍。
ⅰ、液相:
SO2+H2O→H2SO3,2H2SO3+O2
2H2SO4,催化剂是水滴中的过渡金属离子(Fe3+、Mn2+、Cu2+……等),尤其是Mn2+和Fe3+同时存在时的催化氧化反应,因为协同效应,效率为单独存在时的3~10倍。
在潮湿大气中,SO2的催化氧化迅速转化为H2SO4
的过程,常与云雾的形成同时进行。
ⅱ、在固相表面的催化氧化:
,
Ⅲ、强氧化剂的氧化:
O3可溶于大气中的水,O3+SO2•H2O→2H++SO42-+O2,
O3+HSO3-→HSO4-+O2,O3+SO32-→SO42-+O2;还有HSO3-+H2O2→HSO4-+H2O。
⑵、SO2的光化学氧化(气相)
1、直接光化学氧化(低层大气光氧化形成激发态分子)
SO2+hν(λ=240~400nm)→SO2﹡
基态紫外线激发态
240~400nm的光不能使其离解,只能生成激发态,SO2+hν→SO2*。
SO2﹡+O2→SO4→SO3+O•,SO2+O•→SO3,或SO4+SO2→2SO3,SO3+H2O→H2SO4,
②、间接光化学氧化
大气发生光化学反应产生的各种氧化剂,都能使SO2迅速转化为H2SO4,可概括为([O]代表各种氧化剂):
SO2+[O]→SO3,SO3+H2O→H2SO4,H2SO3+[O]→H2SO4,
Ⅰ、SO2与HO•的反应
SO3+H2O→H2SO4,反应过程中所生成的HO2•,通过反应:
HO2•+NO→HO•+NO2,使得HO•又再生,于是上述氧化过程又循环进行。
Ⅱ、SO2与其他自由基的反应
a、
b、二元活性自由基CH3CHOO:
c、SO2+CH3O2•→SO3+CH3O•,(CH3O•+O2→HCHO+HO2•)
d、
,
Ⅲ、SO2被氧原子O氧化:
污染大气中的氧原子主要来源于NO2的光解:
NO2+hν(λ=290~430nm)→NO+O(激发态);SO2+O→SO3;(已知NO2的光解产生的O还可以与O2结合而生成O3,O+O2+M→O3+M。
∵生成O的NO2光解与形成O3的O的消耗反应同时进行,而SO2+O→SO3的速率常数很小,∴对O的浓度影响不大。
)
Ⅳ、SO2被O3氧化:
SO2+O3→SO3+O2
⑷、O3-NO2同时存在时SO2的氧化
SO2的光化学氧化发生的概率:
白天>夜晚,大城市和工业区>农村。
4、大气中NOx形成HNO3的途径
⑴、NO
①、NO被氧化
2NO(g)+O2(g)=2NO2(g);
=-112.97kJ/mol,在通常条件下该反应较慢。
NO+O3→NO2+O2,NO+HO2•→NO2+•OH,NO+[O]→NO2,[O]代表各种光化学氧化剂。
②、生成HNO2
白天:
NO+•OH→HNO2;夜晚:
NO+NO2+H2O→2HNO2。
③、HNO2的转化
HNO2易光解:
HONO+hν(λ<400nm)→NO+•OH
HNO2最终转变为HNO3:
HNO2+•OH→H2O+NO2,NO2+•OH→HNO3
⑵、NO2
白天:
NO2+•OH→HNO3,夜晚:
RH+NO3→R•+HNO3
(RH与NO3的反应,是城市夜间HNO3的主要来源,但其反应速率慢,不能跟NO2与•OH的反应相比。
)
N2O5+H2O(g)→2HNO3,N2O5+H2O(l)→2HNO3
综上所述,NO2+•OH→HNO3是大气中气态HNO3的主要来源,同时也对酸雨和酸雾的形成起重要作用。
气态HNO3在大气中难以光解,湿沉降是其在大气中去除的主要过程。
5、酸沉降的化学组成
⑴、降水的组成
①、大气中固定的气体组分:
O2、N2、CO2、H2和惰性气体等
②、无机物:
Ⅰ、土壤衍生矿物Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+,SiO32-;
Ⅱ、海洋盐类Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-、I-、PO43-等;
Ⅲ、气体转化物质SO42-、NO3-、H+、NH4+、Cl-;
Ⅳ、人为排放的各种金属等。
③、有机物:
有机酸、醛、烷烃、烯、芳烃等。
④、光化学反应产物:
H2O2、O3、PAN等
⑤、不溶物:
土壤颗粒、燃料燃烧尘粒
⑵、酸雨中的离子成分:
H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+,SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-
CaO、CaCO3、NH3是酸性降水的具有“缓冲作用”的物质,其中降水中的Ca2+提供了相对大的中和能力,NH4+的分布与土壤的性质有关,北方碱性土壤地区降雨中NH4+含量相对高一些。
降水中有毒金属元素也已引起人们的关注,金属元素的湿沉降明显受到人为活动的影响。
⑶、降水的离子组成中对环境影响最大的是:
SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H+,其中起主要作用的是SO42-,其次是NO3-和Cl-,我国的酸雨主要是硫酸型的。
大气颗粒物中的Fe、Mn、V等元素是催化剂,光化学反应的产物O3、H2O2是SO2的
氧化剂。
⑷、降水的酸度是酸碱平衡的结果
降水的酸度是衡量降水酸化程度的一种指标,它是降水中各种酸性和碱性物质发生化学作用(平衡)的最终结果。
所以,研究酸雨就要对降水的样品进行化学分析。
我国降水的测定结果是一般含有以下离子:
在阴离子中主要的是:
SO2-4>NO-3>Cl-,其中SO2-4达90%以上,占绝对优势;在阳离子中主要是H+、Ca2+和NH+4占80%以上;Cl-和Na+浓度相近,可认为这两种离子来自海洋,对降水酸度不产生影响。
这表明,当前我国降水酸度主要是由SO2-4、Ca2+、NH+4三种离子的相互关系决定的。
其中,SO2-4作为酸的指标,它的主要来源是燃煤排放的SO2;Ca2+和NH+4作为碱的指标,它们的来源与土壤性质有密切关系。
H+浓度不是一个守恒量,它不能表示降水受污染的程度。
同一酸度的降水,其中的SO42-、NO3-等含量可以相差很大。
在偏远地区,降水pH低不一定表示污染严重;城市附近的降水,有时pH并不低,降水实际上已受到了污染。
降水pH与其中酸、碱离子的平衡有关。
练习题:
某次雨水的分析数据如下:
c(NH4+)=2.0×10-6mol/L,c(Cl-)=6.0×10-6mol/L;c(Na+)=3.0×10-6mol/L,
c(NO3-)=2.3×10-5mol/L;c(SO42-)=2.8×10-5mol/L,
则此次雨水的pH值大约为:
A、3,B、4,C、5,D、6。
分析:
根据此数据,可看出两种阳离子Na+和NH4+所带电荷总量小于三种阴离子所带电荷总量,根据溶液中的电荷守恒关系,可知还有一种阳离子为H+,其浓度为:
c(H+)=c(Cl-)+c(NO3-)+2·c(SO42-)–c(NH4+)–c(Na+)
=6.0×10-6mol/L+2.3×10-5mol/L+2×2.8×10-5mol/L-2.0×10-6mol/L-3.0×10-6mol/L=8×10-5mol/L
则此时雨水的pH=-lg(8×10-5)=5-lg8=5-0.9≈4
答案:
B。
三、酸雨的危害
酸雨被称作“空中死神”。
1、使湖泊酸化,变成死湖
当水体的pH≈4.5~5时,湖泊中鱼类大量中毒死亡的原因是铝中毒。
随着pH下降,流域土壤和水底污泥中的Al3+、Pb2+、Ni2+溶入水中。
当pH≈5时Al3+水解以Al(OH)3形式沉积在鱼鳃里,难以输O2到血液中,引起代谢紊乱而亡。
当pH<4.5时,鱼类、昆虫、水草、芦苇以及其他的浮游动植物将减少以至绝迹。
唯有耐酸的苔藓茂盛。
2、对土壤的影响(土壤:
pH≈6.0~6.5属正常值)
⑴、使土壤贫瘠化:
土壤的酸化,使Ca2+、Mg2+、Fe3+等营养元素溶解,冲刷出去;同时抑制土壤中有机物的分解和氮的固定。
⑵、通过食物链危害人体:
土壤酸化,使Mn2+、Pb2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子从难溶化合物中溶解,通过食物链危害人的健康。
还有地下水中Al3+、Cu2+、Zn2+、Cd2+的浓度已达到正常值的10~100倍。
3、危害森林、树木和农作物
酸沉降伤害叶芽、破坏叶绿素体影响光化作用。
Al3+的毒性使树的毛根尖端、细胞分裂受到妨碍,还会杀死有助于植物生长的微生物群。
酸雨降低植物的抗病能力,诱发病虫害,缩短花粉寿命,减弱植物繁殖能力。
1995年,几场酸雨过后,我国四川奉节县9万亩华山松全部枯死,重庆西山的2.7万亩马尾松死亡过半。
4、腐蚀建筑材料、金属制品等
酸雨加速了许多用于建筑结构、桥梁、水坝、工业装备、供水管网及通讯电缆等材料的腐蚀,还能严重损害古迹(古建筑、雕刻、绘画等)以及其他重要文化设施,造成不可挽回的损失。
50年前,故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样精美浮雕花纹还清晰可见,而现在却大多是模糊不清,部分已成光。
巫山在一场大雨过后,整个山体上暴露的石块全部被腐蚀近1厘米。
5、危及人体健康(呼吸系统、眼睛、皮疹、皮肤病等)。
四、我国的酸雨现状和控制酸雨对策
1、我国酸沉降的来源
⑴、能源结构
目前我国大气中87~90%的SO2、60%的粉尘、城市上空40~67%的NOx,均来自燃煤。
到1995年我国SO2的排放量已经超过美国,成为世界最大的SO2排放国。
目前我国的能源消费占世界的8~9%,但SO2的排放占世界的15.1%。
因此,煤烟型污染是我国大气污染的一大特征。
我国的一次能源结构是:
煤炭占75%,石油占17.4%,天然气占1.9%,水电占5.7%。
发达国家的一次能源结构是:
60%是石油和天然气,20%是煤炭。
我国在电力生产方面:
75%以上是火力的发电(煤炭和石油,煤为主),水电22~23%,核电1.52%(2003年)。
核电:
世界平均16~17%,发达国家>20%,法国75%,我国到2020年将由现在的1.52%提高到6%。
我国燃煤电厂排放的SO2占全国工业排放SO2的比例,1998年为41.6%,2002年为54.9%。
预计到21世纪中叶,我国以煤为主的能源结构不会改变。
按中国能源需求年增长2.7%(2002年资料)计,2010年我国煤炭消费量将达到1992年的2.1倍。
我国是世界最大的煤炭生产国和消费国。
⑵、关于洗煤
在煤中,S主要以与矿物质伴生的FeS2及有机硫化物形式以及硫酸盐存在。
将煤粉碎,经两次浮选就可以去除60%~85%的无机硫含量。
未被去除的有机硫,则可用煤的气化、液化或排烟脱硫法作进一步的处理。
洗选煤又称选煤,是利用煤和杂质(矸石)的物理、化学性质的差异,通过物理、化学或微生物分选的方法,使煤和杂质有效分离,并加工成质量均匀、用途不同的煤炭产品。
物理选煤主要有重力选煤,物理化学选煤主要是浮游选煤(简称浮选)……原煤经一道洗煤工艺,SO2排放量可减少30~50%,灰分可去除约20%;经两道洗煤工艺,SO2可减少90%……
目前我国原煤入洗率约30%,绝大部分未经洗选而直接燃烧。
发达国家的原煤入选率达90%。
2、我国酸沉降的现状
我国对酸雨的测试和研究始于1974年,1981年起在全国开展酸雨普查。
⑴、类型:
我国酸雨中H2SO4含量大于HNO3含量的10倍以上,属于硫酸型酸雨。
⑵、程度和区域
目前我国酸雨和SO2的污染,已经成为我国第一位的大气环境问题。
20世纪80年代以来,我国已成为继欧、美之后的世界第三大重酸雨区,危害面积占我国国土面积的40%左右,近1/3国土酸雨严重。
我国酸雨主要发生在秦岭、淮河以南。
20世纪80年代主要发生在西南(重庆、贵阳等地),到90年代扩展到长江以南、西藏以东以及四川盆地,现今已扩展到江浙等长江三角洲地区。
华中地区酸雨最严重,其中心区年降水pH<4.0,酸雨频率>90%,已到逢雨必酸的程度。
年降水pH≤4.5的面积约80万平方公里,包括14省、市、自治区。
重庆已被国内外专家列为世界上酸雨最严重的地区之一(降水已全面酸化)。
如不治理,我国南方在20~30年后,土壤将不再长庄稼。
以长沙、赣州、南昌、怀化为代表的华中酸雨区,现在已成为全国酸雨污染最严重的地区,其中心区年均降水PH低于4.0,酸雨频率高于90%,已到了几乎“逢雨必酸”的程度。
北起青岛、南至厦门,以南京、上海、杭州、福州和厦门为代表的华东沿海地区也成为我国主要的酸雨地区,年均降水pH低于5.6的区域面积已占全国面积的30%左右。
⑶、季节:
冬季的降水比夏季的pH更低。
3、控制酸雨对策
⑴、政策性措施
1998年1月12日国务院正式批复了我国酸雨控制区和二氧化硫污染控制区(简称“两控区”)的划分方案。
重点治理“两控区”内的酸雨和二氧化硫污染,已经成为国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标的一项重要内容。
两控区总面积约109万平方公里,其中酸雨控制区约80万平方公里,SO2污染控制区约29万平方公里。
控制目标分为2000年目标和2010年目标。
有效的管理制度和经济政策的立法。
⑵、一般性措施
①、使用低硫煤,发展洗煤加工业
原煤→洗煤→配煤(不同含S量的混合,加入固硫剂)→洁净煤(加入消烟、固硫、除尘成分)。
②、改进燃烧装置:
新型的流化床锅炉有极高的燃烧效率,几乎达99%。
③、烟道气脱硫。
拦截在烟道之中:
这种方法是使用固态或液态化学物质,从排放废气的烟道中吸收SO2和氮氧化物,常用來吸收二氧化硫和氮氧化物的吸附剂有石灰、活性炭、氧化
锰、氨水及氧化镁等。
2005年“两控区”(4个直辖市,21个省会,175个其他城市)内二氧化硫排放量比2000年减少20%。
石灰脱硫脱氮:
S+O2
SO2,CaO+SO2=CaSO3,2CaSO3+O2=2CaSO4
烟气脱硫,这方面研究已有50多年历史,脱硫方法在50种以上。
Ⅰ、从烟气中除去二氧化硫
A、氨法:
用氨作为吸收剂,用于处理硫酸厂制酸尾气和电厂锅炉烟气。
此法对SO2的吸收率可达90%以上,其反应为
SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3,(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3,SO2+NH3·H2O=NH4HSO3,
B、碱法:
以NaOH或Na2CO3溶液作为吸收剂,吸收率>90%
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O,Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2↑
C、钙法(石灰-石膏法):
用CaO、Ca(OH)2或CaCO3制成浆液(混浊液)为吸收剂,最后可以得到石膏,脱硫率>96%。
主要反应:
CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2↑,
2[CaS