摘要：NOx对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3¬的一个重要因子。一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。
关键词：低温；SCR催化剂；脱硝性能
1.1 氮氧化物概述
1.1.1 氮氧化物的来源和危害
氮氧化物是大气中主要的污染物种之一。氮的氧化物有一氧化二氮（N20）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（N02）、二氧化二氮（N2O2）、四氧化二氮（N204）及五氧化二氮（N205等，占主要成分的是NO和NO2，其中NO占90%以上，以NOx（氮氧化物）表示。NO无色、无臭，分子量30.01，溶点-163.60℃，沸点-151.70℃。NO在常温下为无色气体，但在液态或固态为蓝色，不助燃。NOx来源于自然源和人为源两个方面。天然排放的NOx，主要来自土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。人为活动排放的NO，大部分来自化石燃料的燃烧过程，如汽车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程；也来自生产、使用硝酸的过程，如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。据80年代初估计，全世界每年由于人类活动向大气排放的NOx约5300万吨。
氮氧化物可刺激肺部，使人较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病，呼吸系统有问题的人士如哮喘病患者，会较易受二氧化氮影响。人体暴露在NO2环境中，浓度在25×10-6就能致病，在5OO×10-6的浓度下将造成死亡；NO与血红蛋白（Hb）的亲和力非常强，无氧条件下，约为CO的1400倍，相当于氧的30万倍，吸入NO可使机体迅速缺氧窒息，引起大脑损伤，产生中枢神经麻痹和痉挛。对儿童来说，氮氧化物可能会造成肺部发育受损。研究指出长期吸入氮氧化物可能会导致肺部构造改变，但目前仍未可确定导致这种后果的氮氧化物含量及吸入气体时间。
在高温燃烧条件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO约占95%。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOx普遍以NO2的形式存在。空气中的NO和NO2通过光化学反应，相互转化而达到平衡。
NOx对环境的损害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾的重要物质和消耗O3¬的一个重要因子。一氧化氮和二氧化氮为主的氮氧化物是形成光化学烟雾和酸雨的一个重要原因。汽车尾气中的氮氧化物与氮氢化合物经紫外线照射发生反应形成的有毒烟雾，称为光化学烟雾。光化学烟雾是由NOx光解而产生的二次污染物，具有特殊气味，刺激眼睛，伤害植物，并能使大气能见度降低。光化学烟雾对人体的危害比原始污染物产生的危害大百倍。光化学烟雾可加速镀层和涂层的损坏，促使橡胶制品老化；NO还可使染料褪色，尼龙制品分解。光化学烟雾可促使植物组织机能衰退，生长受阻，造成作物产量下降。光化学烟雾形成0.1—lμm的亚微粒气溶胶不仅可以直接被人吸收到肺叶深部，而且也严重影响能见度，对公众健康和生态环境造成很大危害。典型案例为美国1943年洛杉矶光化学烟雾事件，该事件致使大批居民产生喉痛咳嗽、眼睛红肿、皮肤潮红等各种症状，严重者心肺功能衰竭。
另外，在温度较大或有云雾存在时，NO2进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸——硝酸（HNO3）。在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，N02转变成硝酸的速度加快。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆特别是当NO2与SO2同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。硝酸型酸雨产生的危害程度比硫酸型酸雨更强，造成的社会经济损失也不低于硫酸型酸雨。氮氧化物还通过雨水降落在江河湖泊、海洋中，进入地下水，造成水体富营养化，对水生和陆地生态系统造成破坏。
此外，NOx还可以因飞行器在平流层中排放废气，逐渐积累，而使其浓度增大。NOx再与平流层内的O3发生反应生成NO与O2，NO与O进一步反应生成NO2和O2，从而打破O3平衡，使O3浓度降低，导致O3层的耗损。N20能引起气候变暖，其温室效应是CO2的200--300倍。
1.1.2 氮氧化物的污染状况
目前，我国NOx年排放量保持在1000万t的水平之上，年排放量仅次于美国。随着社会经济的迅速发展，大气污染正由煤烟型污染向混合型污染转变，局部地区的硝酸型酸雨有所凸显，混合型大气污染的危害加剧了原来的煤烟型污染。
随着城市化进程的加快，能源消费量的增加以及城市机动车保有量的加速增长等，我国各地区的NOx排放强度逐年升高，若不采取进一步的排放控制措施，预计在2020年之前，我国的NOx排放总量有可能超过美国。
“十一五”期间，我国NOx排放量逐年增长，2008年高达2000万吨，排放负荷巨大。火力发电、工业和交通运输部门三者之和占我国NOx排放总量的85%。NOx排放量的迅速增加导致了一系列的城市和区域环境问题。由NOx等污染物引起的臭氧层空洞和细粒子污染问题日渐突出，威胁着人民群众的身体健康，成为了当前迫切需要解决的环境问题。若不严加控制，今后一段时期我国的城市光化学烟雾、酸雨污染及灰霾天气还将呈迅速发展和恶化之势，而“十二五”规划纲要提出将氨氮和氮氧化物列入约束性指标体系中，要求分别减少10%，氮氧化物已成为我国下一阶段污染减排的重点[3]，然而“十三五”规划纲要提出氮氧化物排放总量较2015减少15%，氮氧化物的污染治理工作已迫在眉睫。
1.1.3 氮氧化物的排放控制技术
脱除固定源排放的NOx的方法根据脱除阶段的不同主要分为三种：①燃料脱氮；②改进燃烧方式和生产工艺；③烟气脱硝。烟气脱硝是近期NOx控制措施中最重要的技术。目前烟气脱硝技术分湿法和干法两类。湿法主要是用水或酸、碱、盐的水溶液吸收烟气中的NOx。干法有催化还原法、电子束照射法及吸附法等。表1-1为各种烟气脱硝技术比较[3]。
液体吸收NOx的方法较多，应用也比较广泛。但由于NO极难溶于水或碱溶液，因而湿法脱硝效率一般较低。可采用氧化、还原或络合吸收的办法来提升NO的净化效果。与干法相比，湿法的工艺及设备简单、投资少，且有些方法还能回收NOx，有一定的经济效益。缺点是净化效果差。
参考文献：
[1] 周广英.NH3在MnIZSM-5系催化剂上选择性催化还原氮氧化物及反应机理研究[J].
[2] 徐青，郑章靖，凌长明，李军.氮氧化物污染现状和控制措施[J].
[3] 王建华.V205-W03-Si02/Ti02和Ag/A1203催化剂选择性催化还原（SCR）氮氧化物的试验研究[J].
[4] 任秀峰.复合型TiO2基SCR脱除NOx催化剂的制备及性能研究[J].
论文作者:李静
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/26
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