在金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域中。經(jīng)常使用硝酸或含有硝酸的混合酸對(duì)金屬制品進(jìn)行除銹、拋光,浸蝕等予處理作業(yè)。這些作業(yè)的共同特點(diǎn)是酸液濃度高,化學(xué)反應(yīng)激烈。產(chǎn)生大量氧化氮?dú)怏w(俗稱黃龍)。對(duì)人體造成危害:因此。在表面處理作業(yè)中,必須采取有效措施。消除硝酸造成的污染危害。本文旨在從酸洗工藝方面。抑制 NOx 氣體的產(chǎn)生�;蛘哂脽o硝酸酸洗工藝代替有硝酸酸洗工藝方面的應(yīng)用研究和實(shí)踐,作如下說明。
是用水或其他溶液吸收NOx的方法較多,在硝酸廠和金屬表面處理行業(yè)中應(yīng)用廣泛。濕法工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少,能夠以硝酸鹽等形式回收NOx中的氮,但由于NO極難溶于水或堿溶液,吸收效率一般不很高�?梢圆捎醚趸�、還原或絡(luò)合吸收的辦法以提高NO的凈化效果。下面作簡(jiǎn)要介紹。
(1)水吸收法。
水吸收NOx時(shí),水與NO2反應(yīng)生成硝酸(HNO3)和亞硝酸(HNO2)。生成的HNO2很不穩(wěn)定,快速分解后會(huì)放出部分NO。常壓時(shí)NO在水中的溶解度非常低,0℃時(shí)為7.34mL/100g水,沸騰時(shí)完全逸出,它也不與水發(fā)生反應(yīng)。因此常壓下該法效率很低,不適用于NO占總NOx 95%的燃燒廢氣脫硝。提高壓力(約0.1MPa)可以增加對(duì)NOx的吸收率,通常作為硝酸工廠多級(jí)廢氣脫硝的*后一道工序。
(2)酸吸收法。
普遍采用的是稀硝酸吸收法。由于NO在12%以上硝酸中的溶解度比在水中大100倍以上,故可用硝酸吸收NOx廢氣。硝酸吸收NOx 以物理吸收為主,*適用于硝酸尾氣處理,因?yàn)榭蓪⑽盏腘Ox返回原有硝酸吸收塔回收為硝酸。
影響吸收效率的主要因素有:
①溫度。溫度降低,吸收效率急劇增大。溫度從38℃降至20℃,吸收率由20%升至80%;
②壓力。吸收率隨壓力升高而增大。吸收壓力從0.11MPa升至0.29MPa時(shí),吸收率由4.3%升至77.5%;
③硝酸濃度。吸收率隨硝酸濃度增大呈現(xiàn)先增加后降低的變化,即有一個(gè)*佳吸收的硝酸濃度范圍。當(dāng)
溫度為20℃~24℃時(shí),吸收效率較高的硝酸濃度范圍為15%~30%。此法具有工藝流程簡(jiǎn)單,操作穩(wěn)定,可以回收NOx為硝酸,但氣液比較小,酸循環(huán)量較大,能耗較高。由于我國(guó)硝酸生產(chǎn)吸收系統(tǒng)本身壓力低,至今未用于硝酸尾氣處理。
(3)堿液吸收法。
該法的實(shí)質(zhì)是酸堿中和反應(yīng)。在吸收過程中,首先,NO2溶于水生成硝酸HNO3和亞硝酸HNO2;氣相中的NO和NO2生成N2O3,N2O3也將溶于水而生成HNO2。然后HNO3和HNO2與堿(NaOH、Na2CO3等)發(fā)生中和反應(yīng)生成硝酸鈉NaNO3和亞硝酸鈉NaNO2。對(duì)于不可逆的酸堿中和反應(yīng),可不考慮化學(xué)平衡,堿液吸收效率取決于吸收速度。
研究表明,對(duì)于NO2濃度在0.1%以下的低濃度氣體,堿液吸收速度與NO2濃度的平方成正比。對(duì)于較高濃度的NOx氣體,吸收等分子的NO和NO2比單獨(dú)吸收NO2具有更大的吸收速度。因?yàn)镹O+NO2 生成的N2O2溶解度較大。當(dāng)NOx的氧化度(NO2/NOx)為50%~60% (即NO2/NO=l~1.3)時(shí),吸收速度*大�?刹捎孟葘O氧化,再用堿液回收NOx以提高吸收效率。由于低濃度下NO的氧化速度非常緩慢,因此NO的氧化速度成為吸收NOx效率的決定因素。氧化方法有直接氧化和催化氧化兩種,氧化劑包括液相氧化劑和氣相氧化劑:液相氧化劑有HNO3、KMn4、NaClO2、NaClO、H2O2、K2Cr2O7等的水溶液;氣相氧化劑有O2、O3、C12和ClO2等。硝酸氧化時(shí)成本較低,國(guó)內(nèi)硝酸氧化-堿液吸收工藝已用于實(shí)際生產(chǎn),其他氧化劑因成本高,國(guó)內(nèi)很少采用。
堿液吸收法廣泛用于我國(guó)的NOx廢氣治理,其工藝流程和設(shè)備較簡(jiǎn)單,還能將NOx回收為有用的亞硝酸鹽磷硝酸鹽產(chǎn)品,但一般情況下吸收效率不高�?紤]到價(jià)格、來源、不易堵塞和吸收效率等原因,堿吸收液主要采用NaOH和Na2CO3,尤以Na2CO3使用更多。但Na2CO3效果較差,因?yàn)镹a2CO3吸收NOx的活性不如NaOH,而且吸收時(shí)產(chǎn)生的CO2將影響NO2、特別是N2O2的溶解。