【正文】 用吸附法吸附NOx已有工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)裝置，可以采用的吸附劑為活性炭、沸石分子篩等。 活性炭對(duì)低濃度NOx具有很高的吸附能力，并且經(jīng)解吸后可回收濃度高的NOx，但由于溫度高時(shí)活性炭容易燃燒，給吸附和再生造成困難，限制了該法的使用。絲光沸石分子篩是一種極性很強(qiáng)的吸附劑，當(dāng)含NOx廢氣通過時(shí)，廢氣中極性較強(qiáng)的H2O分子和NO2分子被選擇性吸附在表面上，并進(jìn)行反應(yīng)生成硝酸放出NO。新生成的NO和廢氣中原有的NO一起，與被吸附的O2進(jìn)行反應(yīng)生成NO2，生成的NO2再與H2O反應(yīng)，重復(fù)上一個(gè)反應(yīng)步驟，使廢氣中的NOx被除去。對(duì)被吸附的硝酸和NOx，可用蒸汽置換的方法將其脫附下來，脫附后的吸附劑經(jīng)干燥、冷卻后，即可重新用于吸附操作。分子篩吸附法適于凈化硝酸尾氣，可將濃度為1500~3000ppm的NOx降低到到50ppm以下，而回收的NOx可生產(chǎn)HNO3，因此是一個(gè)很有前途的方法。該法的主要缺點(diǎn)是吸收劑吸附容量較小，因而需要頻繁再生。 3．催化還原法 在催化劑的作用下，用還原劑將廢氣中的NOx還原為還原為N2和H2O的方法稱為催化還原法。根據(jù)還原劑與廢氣中的O2發(fā)生作用與否，可將催化還原法分為兩類。(1)非選擇性催化還原在催化劑的作用下，還原劑不加選擇地與廢氣中的NOx與O2同時(shí)發(fā)生反應(yīng)，作為還原劑氣體可用H2和CH4等。該法由于存在著與O2的反應(yīng)過程，放熱量大，因此在反應(yīng)中必須使還原劑過量并嚴(yán)格控制廢氣中的含氧量。 (2)選擇性催化還原在催化劑的作用下，還原劑只選擇性地與廢氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，而不與廢氣中的O2發(fā)生反應(yīng)。常用的還原劑氣體為NH3和H2S等。 催化還原法適用于硝酸尾氣與燃燒煙氣的治理，并可處理大氣量的廢氣，技術(shù)成熟、凈化效率高，是治理NOx廢氣的較好方法。由于反應(yīng)中使用了催化劑，對(duì)氣體中雜質(zhì)含量要求嚴(yán)格，因此對(duì)進(jìn)氣體需作預(yù)處理。該法進(jìn)行廢氣治理時(shí)，不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量。應(yīng)用效果好的催化劑一般均含有鉑、鈀等貴金屬組分，價(jià)格比較昂貴。 此外還有催化分解和熱炭層法等。 (四)有機(jī)廢氣及惡臭治理 有機(jī)廢氣是指含各種碳?xì)浠衔锏臍怏w。這些碳?xì)浠衔镏泻芏嗑哂卸拘?，同時(shí)又是造成環(huán)境惡臭的主要根源。只不過由于一些引起惡臭的物質(zhì)閾值較低，因此在以消除惡臭為主要目的的凈化中，要求得更為嚴(yán)格，對(duì)有機(jī)廢氣的凈化治理，常用的方法是吸收法、吸附法和燃燒法。 1．吸收法 吸收法采用水溶液或有機(jī)溶劑進(jìn)行吸收，適用于高濃度有機(jī)廢氣的治理，吸收法具有操作簡(jiǎn)單、投資少等優(yōu)點(diǎn)，因而針對(duì)不同的有機(jī)污染物，選擇吸收效率高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的吸收劑，將是解決吸收法應(yīng)用的關(guān)鍵。 2．吸附法 吸附法是目前凈化有機(jī)廢氣應(yīng)用最普遍的方法。常用的吸附劑有活性炭、離子交換樹脂等，其中應(yīng)用最多的是活性炭。當(dāng)用活性炭作吸附劑吸附到一定程度時(shí)，吸附達(dá)到飽和，這時(shí)要對(duì)活性炭進(jìn)行再生。一般是采用通入蒸汽使吸附質(zhì)脫附的再生方法，脫附氣體經(jīng)冷凝后回收。 吸附過程方法簡(jiǎn)單，對(duì)低濃度廢氣凈化效率高，并且對(duì)大多數(shù)有機(jī)物組分均具有較強(qiáng)的凈化能力，因此應(yīng)用廣泛。但再生的吸附流程復(fù)雜，操作費(fèi)用高，操作復(fù)雜。 3．燃燒法 碳?xì)浠衔锎蠖嗍强扇嫉奈镔|(zhì)，因此可用燃燒的方法或加熱分解的方法將其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O而加以凈化，并回收熱量。(1)直接燃燒將廢氣中的碳?xì)浠衔镒鳛槿剂蠠簦箯U氣凈化，這種方法只適于高濃度有機(jī)廢氣的治理。(2)熱力燃燒通過燃燒輔助材料，將有機(jī)廢氣升溫到有機(jī)物分解所需的溫度，使碳?xì)浠衔锸軣岱纸猓@種方法可凈化有機(jī)物含量較低的廢氣，因此是治理有機(jī)廢氣的主要方法之一。(3)催化燃燒催化燃燒時(shí)要求的反應(yīng)溫度低，又屬于無焰燃燒，因此安全性好。在進(jìn)行催化燃燒時(shí)，首先要把被處理的廢氣預(yù)熱到催化劑的起燃溫度，預(yù)熱方法可以采用電加熱或煙道氣加熱。預(yù)熱到起燃溫度的氣體進(jìn)入催化床層進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的高溫氣體可引出用來加熱進(jìn)口冷氣體，以節(jié)約預(yù)熱能量。三、潔凈燃燒技術(shù)（煤炭潔凈燃燒技術(shù)）潔凈煤技術(shù)是指從煤炭開發(fā)到利用的全過程中旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制等新技術(shù)。潔凈煤技術(shù)（CCT）一詞源于美國(guó)，旨在減少污染和提高效益的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)換和污染控制等新技術(shù)的總稱。傳統(tǒng)意義上的潔凈煤技術(shù)主要是指煤炭的凈化技術(shù)及一些加工轉(zhuǎn)換技術(shù)，即煤炭的洗選、配煤、型煤以及粉煤灰的綜合利用技術(shù)。目前意義上潔凈煤技術(shù)是指高技術(shù)含量的潔凈煤技術(shù)，發(fā)展的主要方向是：煤炭的氣化、液化、煤炭高效燃燒與發(fā)電技術(shù)等。它是旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉(zhuǎn)換和污染控制新技術(shù)的總稱，是當(dāng)前世界各國(guó)解決環(huán)境問題的主導(dǎo)技術(shù)之一，也是高新技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要領(lǐng)域。根據(jù)我國(guó)國(guó)情，潔凈技術(shù)包括：選煤，型煤，水煤漿，超臨界火力發(fā)電，先進(jìn)的燃燒器，流化床燃燒，煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，煙道氣凈化，煤炭氣化，煤炭液化，燃料電池。上述技術(shù)可歸納為：直接燃燒煤潔凈技術(shù)和煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)。1．直接燒煤潔凈技術(shù)這是在直接燒煤的情況下，需要采用的技術(shù)措施。(1)燃燒前的凈化加工技術(shù)主要包括煤炭洗選、型煤加工和水煤漿技術(shù)。①原煤洗選采用篩分、物理選煤、化學(xué)選煤和細(xì)菌脫硫方法，可以除去或減少灰分、矸石、硫等雜質(zhì)；②型煤加工是把散煤加工成型煤，由于成型時(shí)加入石灰固硫劑，可減少二氧化硫排放，減少煙塵，還可節(jié)煤；③水煤漿是選用優(yōu)質(zhì)低灰原煤制成，可以代替石油。(2)燃燒中的凈化燃燒技術(shù)主要是流化床燃燒技術(shù)和先進(jìn)燃燒器技術(shù)。①流化床又叫沸騰床，有泡床和循環(huán)床兩種，由于燃燒溫度低可減少氮氧化物排放量，煤中添加石灰可減少二氧化硫排放量，爐渣可以綜合利用，能燒劣質(zhì)煤，這些都是它的優(yōu)點(diǎn)；②先進(jìn)燃燒器技術(shù)是指改進(jìn)鍋爐、窯爐結(jié)構(gòu)與燃燒技術(shù)，減少二氧化硫和氮氧化物的排放技術(shù)。(3)燃燒后的凈化處理技術(shù)主要是消煙除塵和脫硫脫氮技術(shù)。消煙除塵技術(shù)很多，靜電除塵器、帶式除塵器效率最高，可達(dá)99％以上，電廠一般多采用。脫硫有干法和濕法兩種，干法是用漿狀石灰噴霧與煙氣中二氧化硫反應(yīng)，生成干燥顆粒硫酸鈣，用集塵器收集；濕法是用石灰水淋洗煙塵，生成漿狀亞硫酸排放。它們脫硫效率可達(dá)90％以上。2．煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料技術(shù)煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的技術(shù)主要有四種。(1)煤的氣化技術(shù)有常壓氣化和加壓氣化兩種，它是在常壓或加壓條件下，保持一定溫度，通過氣化劑（空氣、氧氣和蒸汽）與煤炭反應(yīng)生成煤氣，煤氣中主要成分是一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w。用空氣和蒸汽做氣化劑，煤氣熱值低；用氧氣做氣化劑，煤氣熱值高。煤在氣化中可脫硫除氮，排去灰渣，因此，煤氣就變成了潔凈燃料。(2)煤的液化技術(shù)有間接液化和直接液化兩種。①間接液化是先將煤氣化，然后再把煤氣液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我國(guó)已有應(yīng)用。②直接液化是把煤直接轉(zhuǎn)化成液體燃料，比如直接加氫將煤轉(zhuǎn)化成液體燃料，或煤炭與渣油混合成油煤漿反應(yīng)生成液體燃料。(3)煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)這種技術(shù)先把煤制成煤氣，再用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，排出高溫廢氣燒鍋爐，再用蒸汽輪機(jī)發(fā)電，整個(gè)發(fā)電效率可達(dá)45％。我國(guó)正在開發(fā)研究中。(4)燃煤磁流體發(fā)電技術(shù)當(dāng)燃煤得到的高溫等離子氣體高速切割強(qiáng)磁場(chǎng)，就直接產(chǎn)生直流電，然后把直流電轉(zhuǎn)換成交流電。發(fā)電效率可過50％～60％。我國(guó)正在開發(fā)研究這種技術(shù)。四、低碳的發(fā)展趨勢(shì)1．低碳經(jīng)濟(jì)所謂低碳經(jīng)濟(jì)，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)?！暗吞冀?jīng)濟(jì)”是以低能耗低污染為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)。在全球氣候變化的背景下，“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”日益受到世界各國(guó)的關(guān)注。2．低碳經(jīng)濟(jì)提出的背景隨著全球人口數(shù)量的增加和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷增長(zhǎng)，化石能源、生物能源等常規(guī)能源的使用造成的環(huán)境問題及其后果不斷地為人們所認(rèn)識(shí)，近年來，廢氣污染、光化學(xué)煙霧、水污染和酸雨等的危害，以及大氣中二氧化碳濃度升高將帶來的全球氣候變化，已被確認(rèn)為人類破壞自然環(huán)境、不健康的生產(chǎn)生活方式。在此背景下，“碳足跡”、“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”、“低碳發(fā)展”、“低碳生活方式”、“低碳社會(huì)”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策應(yīng)運(yùn)而生。3．低碳技術(shù)低碳技術(shù)是指涉及電力、交通、建筑、冶金、化工、石化等部門以及在可再生能源及新能源、煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發(fā)、二氧化碳捕獲與埋存等領(lǐng)域開發(fā)的有效控制溫室氣體排放的新技術(shù)。低碳技術(shù)分為3個(gè)類型。(1)減碳技術(shù)是指高能耗、高排放領(lǐng)域的節(jié)能減排技術(shù)，煤的清潔高效利用、油氣資源和煤層氣的勘探開發(fā)技術(shù)等。(2)無碳技術(shù)如核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等可再生能源技術(shù)。在過去10年里，世界太陽能電池產(chǎn)量年均增長(zhǎng)38%，超過IT產(chǎn)業(yè)。%。(3)去碳技術(shù)典型的是二氧化碳捕獲與埋存(CCS)。4．低碳的發(fā)展趨勢(shì)世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家近年來都在致力于新能源技術(shù)和清潔能源技術(shù)的開發(fā)利用，以期搶占低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制高點(diǎn)。到2013年為止，歐盟計(jì)劃投資1050億歐元用于綠色經(jīng)濟(jì)；美國(guó)能源部最近投資31億美元用于碳捕獲及封存技術(shù)研發(fā)；英國(guó)2009年7月公布了《低碳產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》。我國(guó)科技部、教育部、基金委、中科院和許多省市已經(jīng)部署了發(fā)展低碳技術(shù)的計(jì)劃，2007年4月低碳經(jīng)濟(jì)和中國(guó)能源與環(huán)境政策研討會(huì)在北京舉行，中科院2009年啟動(dòng)了《太陽能行動(dòng)計(jì)劃》。第四節(jié) 全球大氣環(huán)境問題隨著世界人口的快速增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，資源和能源的消耗也在不斷地增加，人類生活和生產(chǎn)過程排放出的各種化學(xué)物質(zhì)，給自然凈化作用造成了巨大負(fù)擔(dān)。這不僅使區(qū)域性環(huán)境問題的范圍明顯地?cái)U(kuò)大，而且由于氟里昂、二氧化碳、酸性物質(zhì)等大量排放到大氣中，導(dǎo)致了氣溫變暖、臭氧層破壞及酸沉降等全球性大氣環(huán)境問題。這些問題由于其影響面大，已被提到國(guó)際議事日程上，引起了全世界的關(guān)注。一、溫室效應(yīng)及防治對(duì)策為了應(yīng)對(duì)全球氣溫變暖，聯(lián)合國(guó)于2009年12月7～18日在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_了哥本哈根世界氣候大會(huì)，全稱是《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第15次締約方會(huì)議暨《京都議定書》第5次締約方會(huì)議，這次會(huì)議也被稱為哥本哈根聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)。192個(gè)國(guó)家的環(huán)境部長(zhǎng)和其他官員們?cè)诟绫竟匍_聯(lián)合國(guó)氣候會(huì)議，商討《京都議定書》一期承諾到期的后續(xù)方案，就未來應(yīng)對(duì)氣候變化的全球行動(dòng)簽署新的協(xié)議。這是繼《京都議定書》之后又一具有劃時(shí)代意義的全球氣候協(xié)議書。根據(jù)2007年在印尼巴厘島舉行的第13次締約方會(huì)議通過的《巴厘島路線圖》的規(guī)定，2009年末在哥本哈根召開的第15次會(huì)議將努力通過一份新的《哥本哈根議定書》，以代替2012年即將到期的《京都議定書》。目的是通過一個(gè)共同文件來約束溫室氣體的排放。因此，此次會(huì)議被視為全人類聯(lián)合遏制全球變暖行動(dòng)一次很重要的努力。氣候科學(xué)家們表示全球必須停止增加溫室氣體排放，并且在2015到2020年間開始減少排放?？茖W(xué)家們預(yù)計(jì)想要防止全球平均氣溫再上升2℃，到2050年，全球的溫室氣體減排量需達(dá)到1990年水平的80%。這是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，需要全球所有國(guó)家共同努力。1． 近百年來的全球氣候圖315 全球一百多年地表溫度變化曲線圖315是一百多年全球地表溫度每年和每5年平均值的變化曲線。由圖可以看出，一百多年來全球平均地表溫度經(jīng)歷了冷——暖——冷——暖兩次波動(dòng)，總的趨勢(shì)是波動(dòng)上升的。圖中曲線表明，19世紀(jì)末到20世紀(jì)初的20年中，全球氣候偏冷。到20世紀(jì)20年代，全球氣溫迅速上升，形成近一百多年來的第一個(gè)增暖期。20世紀(jì)30～～℃，在40年代后期，全球氣溫開始下降，℃左右。進(jìn)入80年代后，全球氣溫再次明顯上升，總體上看，℃。通常所謂“全球變暖”指的是全球平均地表氣溫的升高。這首先是因?yàn)?，地面是人類的主要活?dòng)空間，地面氣溫與人類關(guān)系最為密切；其次是個(gè)別地區(qū)的冷暖常常受天氣形勢(shì)(如冷暖氣流等)的影響，例如在同一季節(jié)，有的地區(qū)異常偏冷，而有的地區(qū)又異常偏暖。所以，只有采取全球平均氣溫資料，才能更好地反映全球氣候變化的總體趨勢(shì)。近一百多年來全球氣溫變化的特點(diǎn)是： ①全球氣溫上升趨勢(shì)明顯，℃；②全球氣溫的變化不呈直進(jìn)式，而是呈現(xiàn)冷暖交替的波動(dòng)。2．溫室效應(yīng)與溫室氣體(1)溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)(英文：Greenhouse effect)，又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長(zhǎng)波熱輻射卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。地球大氣有類似玻璃溫室的溫室效應(yīng)，其作用的加劇是當(dāng)今全球變暖的主導(dǎo)因素。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放的二氧化碳等吸熱性強(qiáng)的溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強(qiáng)。 (2)溫室氣體地球的大氣層中重要的溫室氣體包括下列數(shù)種：水蒸氣（H2O）、臭氧（O3）、二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）、甲烷（CH4）、氫氟氯碳化物類（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等。由于水蒸氣及臭氧的時(shí)空分布變化較大，因此在進(jìn)行減量措施規(guī)劃時(shí)，一般都不將這兩種氣體納入考慮。在1997年于日本京都召開的聯(lián)合國(guó)氣候化綱要公約第三次締約國(guó)大會(huì)中所通過的《京都議定書》，明確針對(duì)六種溫室氣體進(jìn)行削減，包括上述所提及之：二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）。其中后三類氣體造成溫室效應(yīng)的能力最強(qiáng)，但對(duì)全球升溫的貢獻(xiàn)百分比來說，由于二氧化碳含量較多（CO2），所占的比例也最大，約為55%，因此，CO2成為溫室氣體的代名詞。全球溫室氣體的在大氣中的濃度變化和累計(jì)溫室效應(yīng)分別見表334。由表33可知，全球主要溫室氣體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)?！”?3全球溫室氣體在大氣中的濃度變化 單位：ppm溫室氣體1750年1995年2009年CO2280360CH4