燃煤煙氣中主要成分是空氣,SO2和NO的含量小于1%。一種用CO(NH2)2(尿素)和H2O2在固體催化劑作用下脫硫、脫硝的流程如圖:
(1)CO(NH2)2可以水解生成(NH4)2CO3,CO(NH2)2、(NH4)2CO3與煙氣中的NO不反應。脫硫后所得吸收液中含CO(NH2)2、(NH4)2SO3、(NH4)2SO4。其他條件一定,反應相同時間,測得SO2的脫除率與溫度的關系如圖所示。30~70℃時,SO2的脫除率隨溫度升高先增大后減小的原因是 30~60℃時升高溫度,CO(NH2)2水解生成(NH4)2CO3的速率加快,溶液中(NH4)2CO3的濃度增大,且升高溫度可加快反應速率;60~70℃時SO2在溶液中的溶解量減少,反應速率減慢30~60℃時升高溫度,CO(NH2)2水解生成(NH4)2CO3的速率加快,溶液中(NH4)2CO3的濃度增大,且升高溫度可加快反應速率;60~70℃時SO2在溶液中的溶解量減少,反應速率減慢。
(2)煙氣中的NO與O2反應緩慢。霧化后的H2O2在催化劑中Fe元素作用下可以產(chǎn)生具有極強氧化活性的?OH(羥基自由基),OH能將NO快速氧化為NO2、HNO3等物質(zhì)。H2O2在一種固體催化劑表面轉(zhuǎn)化的過程如圖所示:
①脫硝時,NO2與吸收液中(NH4)2SO3反應生成(NH4)2SO4,同時排放出的氣體不會污染空氣。寫出脫硝時NO2與(NH4)2SO3反應的化學方程式:2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N22NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2。
②如圖轉(zhuǎn)化(1)的過程可以描述為 H2O2失去電子被氧化為O2,F(xiàn)e3+得到電子后被還原為Fe2+,晶體中部分O原子失去后形成氧空位H2O2失去電子被氧化為O2,F(xiàn)e3+得到電子后被還原為Fe2+,晶體中部分O原子失去后形成氧空位。
③化學式為LaFeO2.6的催化劑中,F(xiàn)e3+和Fe2+的物質(zhì)的量之比為 1:41:4。
④其他條件一定,比較等物質(zhì)的量LaFeO2.6與LaFeO2.8催化效果并說明理由 LaFeO2.6催化效果好,因為LaFeO2.6中含F(xiàn)e2+(或氧空位)的物質(zhì)的量更多,與H2O2反應時生成的?OH更多LaFeO2.6催化效果好,因為LaFeO2.6中含F(xiàn)e2+(或氧空位)的物質(zhì)的量更多,與H2O2反應時生成的?OH更多。
(3)如不使用固體催化劑,用含F(xiàn)e3+的溶液也能催化H2O2發(fā)生類似的轉(zhuǎn)化生成?OH,且相同條件下速率更快。與使用含F(xiàn)e3+的溶液相比,使用固體催化劑的優(yōu)點是 對反應的pH沒有要求,反應后無需處理含F(xiàn)e2+、Fe3+的廢液對反應的pH沒有要求,反應后無需處理含F(xiàn)e2+、Fe3+的廢液。
【答案】30~60℃時升高溫度,CO(NH2)2水解生成(NH4)2CO3的速率加快,溶液中(NH4)2CO3的濃度增大,且升高溫度可加快反應速率;60~70℃時SO2在溶液中的溶解量減少,反應速率減慢;2NO2+4(NH4)2SO3=4(NH4)2SO4+N2;H2O2失去電子被氧化為O2,F(xiàn)e3+得到電子后被還原為Fe2+,晶體中部分O原子失去后形成氧空位;1:4;LaFeO2.6催化效果好,因為LaFeO2.6中含F(xiàn)e2+(或氧空位)的物質(zhì)的量更多,與H2O2反應時生成的?OH更多;對反應的pH沒有要求,反應后無需處理含F(xiàn)e2+、Fe3+的廢液
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/5/31 8:0:9組卷:78引用:1難度:0.5
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3.工業(yè)上常用微生物法、吸收法、電解法、還原法等消除硫、氮等引起的污染。
(1)微生物法脫硫
富含有機物的弱酸性廢水在SBR細菌作用下產(chǎn)生CH3COOH、H2等物質(zhì),可將廢水中還原為H2S,同時用N2或CO2將H2S從水中吹出,再用堿液吸收。SO2-4
①的空間構(gòu)型為SO2-4
②CH3COOH與在SBR細菌作用下生成CO2和H2S的離子方程式為SO2-4
③將H2S從水中吹出時,用CO2比N2效果更好,其原因是
(2)吸收法脫硫
煙氣中的SO2可以用“亞硫酸銨吸收法”處理,發(fā)生的反應為(NH4)2SO3+SO2+H2O═2NH4HSO3,測得25℃時溶液pH與各組分物質(zhì)的量分數(shù)的變化關系如圖-1所示.b點時溶液pH=7,則n():n(NH+4)=HSO-3
(3)電解法脫硫
用NaOH吸收后SO2,所得NaHSO3溶液經(jīng)電解后可制取Na2S2O4溶液,反應裝置如圖-2所示。電解時每有1molS2生成有O2-4
(4)還原法脫氮
用催化劑協(xié)同納米零價鐵去除水體中。其催化還原反應的過程如圖-3所示。NO-3
①該反應機理中生成N2的過程可描述為
②過程中去除率及N2生成率如圖-4所示,為有效降低水體中氮元素的含量,宜調(diào)整水體pH為4.2,當pH<4.2時,隨pH減小,N2生成率逐漸降低的原因是NO-3發(fā)布:2024/12/30 5:30:2組卷:39引用:4難度:0.5
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