TiO2催化剂的改性及其光催化性能研究文献综述

 2022-11-29 04:11
  1. 概述:

随着中国经济的持续发展, 能源消耗逐年增加,NOx的排放量也迅速增加,2000年全国NOx排放总量为1500万t,预计到2010年将超过2000万t1。但是氮氧化物(NOX)对生态系统和人类是非常有害的。其已成为仅次于可吸入颗粒物和二氧化硫的重要大气污染物,NOX主要可以导致光化学烟雾、酸雨、臭氧损耗和温室效应[2]等环境问题。严重影响生态系统平衡和人类发展。因此,减少和控制NOX的排放和污染是我国环保和能源部门面临的巨大挑战。

  1. NOx的来源:

我国NOx排放量之多与我国的能源结构密切相关。当今世界我国作为煤炭生产和消费大国,煤炭中的大部分是通过燃烧方式利用的。其主要在我国的电力工业中作为发电的主要热量来源,而燃煤发电在我国电力行业中又站了主导地位。根据对NOx排放量的统计,其主要在火力发电、工业生产和交通运输过程中产生。在我国,这三种来源分别占70%,20%和10%。在直接燃烧的燃料中,燃煤排放又占SOx的90%、NOx的70%。可见煤直接燃烧是我国大气中NOx污染的主要来源。而大量燃煤则势必会排放SO2和NOx [3-5],由此导致的环境问题对社会生产和人类健康产生的影响将在下文进行讨论,这里不再叙述。

  1. NOx 的危害

氮氧化物(NOx)污染是一个全球性的环境问题,它会导致温室效应、臭氧层破坏和酸雨的生成。氮氧化物包括NO,NO2,N2O,N2O3,N2O4,N2O5等,其对环境问题以及对人体健康危害主要表现在四个方面:

(1)对人类健康的影响:NO2是刺激性很强的有毒气体,进入人体支气管和肺部后会生成腐蚀性很强的硝酸或硝酸盐。引起气管炎、肺炎、甚至肺气肿。NO会在人体内生成亚硝酸盐,与血液中的血红蛋白结合,形成正价铁血红蛋白,引起组织缺氧。

(2) NOx对植物的损害:NOx是酸雨、酸雾的主要污染物,酸雨会破坏森林植被,造成土壤酸化、贫瘠、物种退化、农业减产,还会使水体造成污染,鱼类死亡。

(3)对气候变化的影响和臭氧层的破坏:全球气候变化和臭氧减少都与N2O的增加有关:N2O和CO2一样,会引起温室效应,导致全球变暖;N2O在光合作用下会释放出氮原子,生成的氮原子参与催化循环,破坏臭氧分子,导致臭氧层破坏,使得更多的紫外线辐射到地球表面。

(4)氮氧化物对酸雨的影响:NOx在大气中会生成硝酸和硝酸盐等细小颗粒物,该颗粒物会与硫酸及硫酸盐颗粒物一起,发生远距离传输,加速了区域性酸雨的恶化。酸雨会破坏作物和树根系统的营养循环;酸雾与臭氧结合会损害树的细胞膜,破坏光合作用,这种现象循环发生导致树木的损害。有研究表明,NOx对酸雨的贡献呈增长之势,在全国范围内降水中NO3-/SO42-比值逐年增加。目前我国已对SO2排放进行了全面控制,但NOx排放总量的快速增长使得SO2的减排对降低酸雨频率和强度的效果不是明显,酸雨恶化趋势没有得到根本性的控制[6-7]

4. 目前常用的烟气脱硝技术:

4.1 SCR技术

在过量氧存在的情况下,NH3选择性催化还原(SCR) NOX已被证明是去除固定源中NOX的有效方法[8]。商业催化脱硝工艺在320- 400℃进行[9,10]。然而,这种技术有几个局限性[11,12],其中包括:

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