煉鋼廠排放的燒結(jié)煙氣中主要含SO2、NO、N2、O2和水蒸氣．臭氧（O3）預(yù)氧化協(xié)同噴氨（NH3）技術(shù)可將煙氣中的污染物轉(zhuǎn)化為銨鹽和N2，實現(xiàn)脫硫脫硝．
說明：進(jìn)行下列研究時均控制反應(yīng)器內(nèi)溫度為100℃、模擬煙氣流速為2L/min.研究表明，100℃時，O3很難氧化SO2、NH3，NH3和NO基本不發(fā)生氧化還原反應(yīng)．
（1）臭氧預(yù)氧化：向反應(yīng)器中通入僅含0.3‰NO的模擬煙氣和O3．實驗測得出口處NO、NO2濃度隨n（O3）n（NO）的變化曲線如圖1所示．
①當(dāng)n（O3）n（NO）＜1時，反應(yīng)器中發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 O3+NO 100℃ O2+NO2O3+NO 100℃ O2+NO2．
②當(dāng)n（O3）n（NO）＞1時，出口處NO2濃度急劇下降的原因是 O3將NO2氧化成更高價氮氧化物O3將NO2氧化成更高價氮氧化物．
（2）噴氨：向反應(yīng)器中通入僅含0.5‰SO2的模擬煙氣，同時按n（NH3）n（SO2）=0.6通入NH3．在出口處測得NH3濃度降低65%、脫硫率為24%．隨后再按n（O3）n（SO2）=1通入O3，此時出口處NH3濃度幾乎為0，脫硫率提高至41%，反應(yīng)器中檢測到（NH4）2SO4和NH4HSO4固體．NH4HSO4的生成過程可描述為 模擬煙氣中的SO2、水蒸氣先與NH3反應(yīng)生成NH4HSO3（NH4HSO3熱穩(wěn)定性差，易分解，使得脫硫率不高）；通入O3后，NH4HSO3被O3氧化成較穩(wěn)定的NH4HSO4（促進(jìn)上一步NH4HSO3的生成，從而提高脫硫率）模擬煙氣中的SO2、水蒸氣先與NH3反應(yīng)生成NH4HSO3（NH4HSO3熱穩(wěn)定性差，易分解，使得脫硫率不高）；通入O3后，NH4HSO3被O3氧化成較穩(wěn)定的NH4HSO4（促進(jìn)上一步NH4HSO3的生成，從而提高脫硫率）．
（3）O3-NH3協(xié)同脫硫脫硝：向反應(yīng)器中通入含0.5‰SO2、0.3‰NO的模擬煙氣．
①按n（O3）n（NO）=1通入O3，硫、氮脫除率隨n（NH3）n（SO2）的變化曲線如圖2所示．隨著NH3量的增多，硫、氮脫除率幾乎同等程度地升高，但也存在明顯不足，主要缺點是 過量太多的氨氣對提高硫、氮脫除率的影響不大，同時產(chǎn)生大量氨氣尾氣，既浪費原料，也帶來新的污染過量太多的氨氣對提高硫、氮脫除率的影響不大，同時產(chǎn)生大量氨氣尾氣，既浪費原料，也帶來新的污染．
②按n（NH3）n（SO2）=1通入NH3、n（O3）n（NO）＞1通入O3，隨著O3投入量的增多，脫硝效率增大，而脫硫效率卻減小，其原因是 當(dāng)n（O3）n（NO）＞1 時，O3將NO氧化為N2O5，此時NH3對N2O5的脫硝反應(yīng)優(yōu)先于O3-NH3協(xié)同脫硫反應(yīng)（脫硝速率大于脫硫速率），因此通入的O3量越多，生成的N2O5越多，脫硝效率越大；同時由于通入的NH3量一定，N2O5對NH3的消耗進(jìn)一步限制了NH3與SO2反應(yīng)的進(jìn)行，使得脫硫效率減小當(dāng)n（O3）n（NO）＞1 時，O3將NO氧化為N2O5，此時NH3對N2O5的脫硝反應(yīng)優(yōu)先于O3-NH3協(xié)同脫硫反應(yīng)（脫硝速率大于脫硫速率），因此通入的O3量越多，生成的N2O5越多，脫硝效率越大；同時由于通入的NH3量一定，N2O5對NH3的消耗進(jìn)一步限制了NH3與SO2反應(yīng)的進(jìn)行，使得脫硫效率減小．
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【考點】化學(xué)平衡的影響因素．
【答案】O3+NO O2+NO2；O3將NO2氧化成更高價氮氧化物；模擬煙氣中的SO2、水蒸氣先與NH3反應(yīng)生成NH4HSO3（NH4HSO3熱穩(wěn)定性差，易分解，使得脫硫率不高）；通入O3后，NH4HSO3被O3氧化成較穩(wěn)定的NH4HSO4（促進(jìn)上一步NH4HSO3的生成，從而提高脫硫率）；過量太多的氨氣對提高硫、氮脫除率的影響不大，同時產(chǎn)生大量氨氣尾氣，既浪費原料，也帶來新的污染；當(dāng)＞1 時，O3將NO氧化為N2O5，此時NH3對N2O5的脫硝反應(yīng)優(yōu)先于O3-NH3協(xié)同脫硫反應(yīng)（脫硝速率大于脫硫速率），因此通入的O3量越多，生成的N2O5越多，脫硝效率越大；同時由于通入的NH3量一定，N2O5對NH3的消耗進(jìn)一步限制了NH3與SO2反應(yīng)的進(jìn)行，使得脫硫效率減小
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【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/4/20 14:35:0組卷：46引用：2難度：0.5
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