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煤炭在我国能源构成中占70%,燃煤烟气是大气污染物的主要来源。经过几十年的努力,电厂燃煤锅炉的脱硫脱硝已接近完成,国家治理大气污染的重点将转移到量大面广的工业锅炉上来。随着新的《大气污染防治法》、《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)及地方政府的限期治理政策的出台,数目众多的中小型燃煤工业锅炉的烟气治理迫在眉睫。但现行的中小型燃煤工业锅炉的烟气治理方法不能满足新的排放标准的要求,因此,探索一种适合中小锅炉脱硫脱硝的方法和工艺是当务之急。 ClO2作为一种高效绿色的氧化剂,在水处理领域已得到成功应用。但是,ClO2在脱硫脱硝处理领域的应用目前尚处于起步阶段,ClO2溶液的生产方式、溶液稳定性能、同时脱硫脱硝工艺条件、同时脱硫脱硝的机理、吸收液影响因素等还需要进一步研究。本文以氯酸钠与盐酸反应制备用于同时脱硫脱硝的ClO2溶液,探讨实验室条件下ClO2吸收液因素对脱硫脱硝效能的影响,进而研究ClO2同时脱硫脱硝机理,主要研究内容及结果如下: (1)考察了pH和光照条件对ClO2溶液有效成分的影响,结果表明,ClO2溶液对光照十分敏感,在生产、储藏和使用过程中应尽量避光。同时pH对ClO2吸收液的性质影响明显,在调节pH过程中,ClO2溶液会发生歧化反应; (2)利用实验室自制塔式反应器模拟同时脱硫脱硝实验,考察了ClO2浓度和液气比对同时脱硫脱硝效率影响,得到适宜的反应条件为:ClO2浓度为200mg/L,pH为3,液气比为15L/m3,烟气风量为25m3/h,SO2浓度为2000mg/m3,NOx浓度为500mg/m3,此时SO2脱除率接近100%,NOx脱除率为95.52%; (3)在上述适宜条件下进行单独脱硝实验,连续进行5次之后,NOx脱除率呈下降趋势。在ClO2溶液中添加不同量的HNO3和HCl,酸浓度从0增加到170g/L,NOx脱除效率从97.42%下降到80.2%;在ClO2溶液中添加不同量的H2SO4和HCl,酸浓度从0增加到335g/L,SO2脱除效率从100%下降到97.6%;在ClO2溶液中同时添加不同量的HNO3、H2SO4、HCl,结果表明酸度为210g/L时,SO2和NOx的脱除率分别为97.8%和80.64%,此时尾气恰好能达到重点区域排放标准,即SO2为50mg/m3,NOx为100mg/m3; (4)在离子色谱法和五步碘量法测定数据的基础上,对脱硝的机理和反应热力学进行了分析,结果表明ClO2氧化吸收NOx的最终产物为NO3-,SO2的终产物为SO42-,ClO2的终产物为Cl-; (5)ClO2同时脱硫脱硝废液含硫酸、盐酸和硝酸,可以作为废酸综合利用,如作为污水处理厂pH调节剂,不仅可以实现废水“零排放”,还可以节能减排增效,取得理想的环境效益和经济效益; ClO2吸收液对工业锅炉进行同时脱硫脱硝,其优势在于设备简单,脱硫脱硝效率高,操作工艺弹性大,使用成本可以接受,满足当前国家排放标准要求,具有较好的推广应用前景。