[摘要] 本文阐述了氮氧化物的来源及在空气中的化学反应，论述了含氮氧化物烟气的净化方法及利用 [关键词] 氮氧化物 来源 净化 利用 一、氮氧化物的来源
大气中NO�的来源主要有两方面。一方面是由自然界中的固氮菌、雷电等自然过程所产生，每年全球约产生5×108t；另一方面是由人类活动所产生，每年全球产生量多于5×107t。人类活动产生的NO�多集中于城市等人口稠密地区，因而危害较大。在人类活动产生的NO�中，由各种炉窑、机动车和柴油机等燃料高温燃烧产生的约占90%以上，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面的硝酸处理等过程。从燃烧系统中排出的氮氧化物95%以上是一氧化氮，其余主要为二氧化氮。由于在环境中一氧化氮最终将转化为二氧化氮，因此，估算氮氧化物的排放量都按二氧化氮计。
二、大气中氮氧化物的危害
大气中的NO�对人和动植物都有一定的危害。NO与血液中血红蛋白亲和力较强，从而使血液输氧能力下降，人体急性中毒后会出现缺氧发绀症状。NO还会导致中枢神经受损，引起痉挛和麻痹。高浓度NO中毒时，迅速导致肺部充血水肿，甚至窒息死亡。
实验表明，NO2会迅速破坏肺细胞，可能是哮喘病、肺气肿和肺癌的一种病因。环境空气中NO2浓度接近0.01×10-6时，儿童（2～3周岁）支气管炎的发病率有所增加；NO2浓度为（1～3）×106时，可闻到臭味；浓度为13×106时，眼、鼻有急性刺激感；在浓度为17×10-6的环境下，呼吸10分钟，会使肺活量减少，肺部气流阻力增加。
NO�与碳氢化合物混合时，在阳光照射下发生光化学反应生成光化学烟雾，它的危害更严重。
三、氮氧化物的控制方法
控制氮氧化物的污染，通常采用改进工艺和设备、改善燃烧状况、烟气净化处理及高烟囱排放等方法。
国内外对燃烧方式的改进做了大量研究工作，开发了许多抵氮氧化物燃烧技术和设备，并已在一些锅炉和其他炉窑上应用。但由于低氮氧化物燃烧技术和设备有时会降低燃烧效率，造成不完全燃烧，而且氮氧化物的降低率较低，所以低氮氧化物燃烧控制技术和设备目前仍未达到全面实用的阶段。
目前采用的净化处理氮氧货物废气的方法很多，主要可分为催化还原法、液体吸收法和吸附法三大类。
（一）催化还原法
催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将氮氧化物还原为氮气。该法脱除效率高，设备紧凑、操作平稳、能回收热能、但投资和运行费用较高，且要消耗有用的氨或燃料气，氮氧化物被还原成无用的氮气而放空。国外由于对氮氧化物排放的要求较严，采用该法的较多。我国一些化工厂也有采用该法处理硝酸尾气的。用催化还原法净化氮氧化物，可依还原剂是否和气体中的氧气发生反应分为非选择性催化还原法和选择性催化还原法。
1-1.非选择性催化还原法
反应原理：含氮氧化物的气体在一定温度和催化剂的作用下与还原剂发生反应，将其中的二氧化氮和一氧化氮等还原为氮气，同时还原剂与气体中的氧气反应生成水和二氧化碳。作为还原剂的气体，可用氢、甲烷、一氧化碳和低碳氢化合物。通常的还原剂为含以上组分的混合体，如合成氨释放气、焦炉气、天然气、炼油厂尾气和气化石脑油等。一般将这些气体称为燃料气。
反应的第一步是将棕色的NO2还原为无色的NO，通常称脱色反应。同时，伴随着O2被烧掉，产生大量的热。第二步是将NO还原为N2，通常称为脱除反应。
1-2.选择性催化还原法
反应原理：用氨作还原剂对含氮氧化物的气体进行催化还原处理，使氨能有选择地和气体中的氮氧化物进行反应，而不和氧发生反应，称为选择性催化还原法。
选择合适的催化剂，并把反应温度控制在400℃以下，可使以上主要反应占绝对优势。
（二）液 体 吸 收 法
液体吸收法吸收废气中的氮氧化物，工艺简单，投资少，可根据具体情况选择吸收液，能以硝酸盐等形式回收氮氧化物，从而达到综合利用的目的。但吸收效率不高，对含一氧化氮较多的废气净化效果差，且不易处理气量很大的废气。液体吸收法系用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的氮氧化物。可采用的吸收剂种类很多，便于因地制宜、综合利用，目前广泛为中小企业采用。
2-1.液体吸收法的分类和一般原理
1.水吸收法：用水吸收氮氧化物时，水和二氧化氮反应生成硝酸和亚硝酸；亚硝酸在通常情况下不稳定，很快发生分解生成硝酸、一氧化氮和水。
2.酸吸收法：用浓硫酸与稀硝酸吸收氮氧化物是基于不同的原理。浓硫酸吸收法的原理是浓硫酸和氮氧化物可生成亚硝基硫酸。
3.碱液吸收法：碱性溶液和二氧化氮反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，和三氧化二氮生成亚硝酸盐。
4.吸收还原法：用亚硫酸盐、亚硝酸盐、硫化物或尿素的水溶液作吸收剂，将氮氧化物吸收并将其在液相中还原为氮气的方法称为吸收还原法，这种方法可以达到很高的净化效率。
5.氧化― 吸收法：氧化―吸收法是先将氮氧化物的一氧化氮部分地氧化为二氧化氮以提高氮氧化物的氧化度，然后再用碱性溶液进行吸收。按所用氧化剂的不同又可分为硝酸氧化法、活性炭催化氧化法、通氧氧化法、亚氯酸盐氧化法、高锰酸钾氧化法和原子氧氧化法。该法的实际应用主要取决于氧化剂的成本。硝酸氧化时成本较低，国内硝酸氧化―碱液吸收流程已用于工业生产。
2-2.稀硝酸氧化法
反应原理：NO和NO2硝酸中的溶解度比在水中的溶解度大得多。
用作吸收剂的硝酸事先用空气等将其中溶解的氮氧化物吹出，除去氮氧化物的硝酸称“漂白硝酸”。稀硝酸吸收氮氧化物以物理吸收为主，低温和高压有利于吸收。
2-3.氨-碱溶液两级吸收法
反应原理：用氨在气相中与二氧化氮和水蒸气反应，生成白色的硝酸铵和亚硝酸铵烟雾六行。
2-4.亚硫酸氨法
反应原理：亚硫酸铵法的原理是利用亚硫酸铵具有较强的还原能力，可将氮氧化物还原为氮气。此法利用处理硫酸生产中二氧化硫尾气得到的亚硫酸铵-亚硫酸氢铵溶液来净化硝酸尾气中的氮氧化物，适用于同时生产硫酸和硝酸的企业。此法净化效率高，净化后尾气中氮氧化物含量可达5×10-5。
2-5.硝酸氧化―碱吸收法
用碱液或亚硫酸铵溶液吸收氮氧化物时，氮氧化物的氧化度低时吸收效率不高。为提高吸收效率，可用氧化剂将氮氧化物中的部分一氧化氮先氧化，以提高氮氧化物氧化度，再用碱或亚硫酸铵吸收。
反应原理：用较高浓度的硝酸与一氧化氮反应可将一氧化氮氧化成二氧化氮。
（三）吸附法
吸附法对氮氧化物的脱除效率很高，且能回收氮氧化物。由于吸附容量较小，需要吸附剂量大，因而设备庞大，投资费用高，运行中动力消耗也大。我国有的化肥厂用当地的泥煤和风化煤作吸附剂处理含氮氧化物的废气，起到了一定的净化效果，又得到了硝基腐植酸铵肥料。吸附法既能比较彻底地消除氮氧化物的污染，又能将氮氧化物回收利用。常用的吸附剂为分子筛、硅胶、活性炭、含氨泥煤等。
1.分子筛吸附法：用分子筛吸附净化氮氧化物是吸附法中最有前途的一种，国外已有工业装置用于硝酸尾气处理。
2.硅胶吸附法：含NOx废气经水喷淋冷却后，以硅胶去湿。干燥气体中NO因硅胶的催化作用被氧化成NO2并被硅胶吸附；吸附到一定程度后可加热脱附再生。硅胶对NOx的吸附量随NOx的分压增大而增加，随温度的升高而降低。
3.活性炭吸附法：活性炭对低浓度NOx有很高的吸附能力，其吸附量比分子筛和硅胶还高。解吸后的NOx可以回收利用。利用特定品种的活性炭，可使氮氧化物还原为氮气。
4.泥煤吸附法：利用某些地方天然的泥煤、褐煤和风化煤作吸附剂净化含氮氧化物废气，是一种因地制宜的净化方法。
吸附法的缺点是容量较小，当废气中氮氧化物的含量高时所需吸附剂体积过大、占地面积大、吸附和再生周期短；吸附和再生过程中交替冷却和加热，消耗能量大。若采用流化床克服这些缺点时， 又会产生吸附剂磨损、操作复杂等问题。若能设法提高对氮氧化物的吸附量，吸附法应该是一种很有前途的净化氮氧化物的方法。
参考文献：
[1]马广大等编著.大气污染控制工程[M].北京：中国环境科学出版社,1985.
[2]郝吉明,马广大等编著.大气污染控制工程[M].北京：高等教育出版社,1989.
[3]郝吉明,马广大主编.大气污染控制工程[M].北京：高等教育出版社,2002.
[4]马文斗等.空气污染控制工程（第二版）[M].北京：冶金工业出版社,1994.