燃煤煙氣中90%以上的NOx是NO,脫硝技術主要就是指NO的脫除技術。
Ⅰ.絡合脫硝法
六氨合鈷溶液中的[Co(NH3)6]2+能絡合煙氣中的NO和O2,形成的兩種絡合物在溶液中極易發(fā)生反應,實現(xiàn)NO的脫除。在吸收液中加入活性炭可有效催化[Co(NH3)6]2+的再生,維持溶液脫除NO的能力,原理如圖1所示。
(1)寫出上述絡合脫硝法總反應的離子方程式:2NO+O2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O2NO+O2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O。
(2)在不同溫度下,將含0.01mol?L-1[Co(NH3)6]3+的溶液以一定流速通過裝有活性炭的催化器,[Co(NH3)6]3+的轉化率隨溫度升高而增大,其原因可能是 溫度升高,反應速率加快,提高[Co(NH3)6]3+的轉化率{或溫度升高,O2在水中溶解度下降,有利于[Co(NH3)6]3+的還原;溫度升高,促進[Co(NH3)6]3+離解為Co3+,從而有利于三價鈷的還原}溫度升高,反應速率加快,提高[Co(NH3)6]3+的轉化率{或溫度升高,O2在水中溶解度下降,有利于[Co(NH3)6]3+的還原;溫度升高,促進[Co(NH3)6]3+離解為Co3+,從而有利于三價鈷的還原}。
Ⅱ.氧化脫硝法
ClO2溶液常用于氧化脫除煙氣中的NO、SO2等污染物。
(3)隔膜電解NaClO3制備ClO2的裝置如圖2所示。制備時先在NaClO3溶液中通入少量ClO2氣體,結合反應方程式簡述ClO2的制備過程:首先在陰極上ClO2發(fā)生反應,電極反應式為ClO2+e-=ClO2-,產(chǎn)生的ClO2-在溶液中再與ClO3-發(fā)生反應,即ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O,生成的ClO2部分逸出,部分繼續(xù)循環(huán)反應首先在陰極上ClO2發(fā)生反應,電極反應式為ClO2+e-=ClO2-,產(chǎn)生的ClO2-在溶液中再與ClO3-發(fā)生反應,即ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O,生成的ClO2部分逸出,部分繼續(xù)循環(huán)反應。
(4)ClO2氧化脫硝過程發(fā)生的反應如下:
5NO+2ClO2+H2O═5NO2+2HCl;
2NO2+H2O═HNO2+HNO3。
隨著ClO2溶液初始濃度的增加,脫硝時從溶液中逸出的NO2卻隨之增加。研究表明,溶液中的ClO2不能吸收NO2,且在一定程度上阻礙水對NO2的吸收。
①設計實驗驗證ClO2對NO2的吸收有抑制作用:分別取等體積的蒸餾水和一定濃度的ClO2溶液,在相同時間內以相同的流速向兩份溶液中通入NO2,比較逸出NO2的濃度,若通過蒸餾水逸出的NO2的濃度較小,則說明ClO2對NO2的吸收有抑制作用分別取等體積的蒸餾水和一定濃度的ClO2溶液,在相同時間內以相同的流速向兩份溶液中通入NO2,比較逸出NO2的濃度,若通過蒸餾水逸出的NO2的濃度較小,則說明ClO2對NO2的吸收有抑制作用。(NO2的濃度可由儀器直接測定)
②其他條件相同,當NO煙氣中含有SO2時,用ClO2溶液處理煙氣的實驗結果如圖3所示。脫硝處理含SO2的NO煙氣時逸出的NO2明顯減少,其原因是 ClO2溶液中的部分ClO2與SO2發(fā)生反應,溶液中剩余的ClO2濃度減小,減弱了水對NO2吸收的阻礙作用ClO2溶液中的部分ClO2與SO2發(fā)生反應,溶液中剩余的ClO2濃度減小,減弱了水對NO2吸收的阻礙作用。
【答案】2NO+O2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O;溫度升高,反應速率加快,提高[Co(NH3)6]3+的轉化率{或溫度升高,O2在水中溶解度下降,有利于[Co(NH3)6]3+的還原;溫度升高,促進[Co(NH3)6]3+離解為Co3+,從而有利于三價鈷的還原};首先在陰極上ClO2發(fā)生反應,電極反應式為ClO2+e-=ClO2-,產(chǎn)生的ClO2-在溶液中再與ClO3-發(fā)生反應,即ClO3-+ClO2-+2H+=2ClO2↑+H2O,生成的ClO2部分逸出,部分繼續(xù)循環(huán)反應;分別取等體積的蒸餾水和一定濃度的ClO2溶液,在相同時間內以相同的流速向兩份溶液中通入NO2,比較逸出NO2的濃度,若通過蒸餾水逸出的NO2的濃度較小,則說明ClO2對NO2的吸收有抑制作用;ClO2溶液中的部分ClO2與SO2發(fā)生反應,溶液中剩余的ClO2濃度減小,減弱了水對NO2吸收的阻礙作用
【解答】
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