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硫氧化物的轉(zhuǎn)化及硫酸煙霧型污染

工程技術(shù)學(xué)院 董維華

  由污染源直接排放到大氣中的主要硫化物是二氧化硫,人為污染源主要是含硫礦物燃料的燃燒過(guò)程。就全球范圍而言,人為排放的SO2中有60%來(lái)源于煤的燃燒,30%左右來(lái)源于石油的燃燒和煉制過(guò)程。天然來(lái)源主要是火山噴發(fā)。

  1、二氧化硫的氣相氧化

  大氣中的SO2氧化成SO3,隨后 SO3 被水吸收而生成硫酸,從而生成酸雨或硫酸煙霧。硫酸與的大氣中的NH4+等陽(yáng)離子結(jié)合生成硫酸鹽氣溶膠。

  SO2的直接光氧化:3SO2 + O2 → SO4 → SO3 +O或 SO4 + SO2 → 2SO3

  SO2被自由基氧化﹙在光化學(xué)反應(yīng)十分活躍的大氣里,SO2很容易被HO、HO2、RO、RO2、RC﹙O﹚O2等這些自由基氧化﹚

  例如:SO2 + HO + M → HOSO2 + M; HOSO2 + O2 + M → HO2 + SO3 + M;

  SO3 + H2O → H2SO4

  SO2 + HO2 → HO + SO3;SO2 + CH3O2 → CH3O + SO3;SO2 + O → SO3

  在對(duì)SO2的氧化中,以HO氧化SO2的反應(yīng)速率為最大,其次是O 。

  2、二氧化硫的液相氧化

  SO2 的液相氧化途徑的比較:當(dāng)pH低于4或5時(shí),H2O2是使S(Ⅳ)氧化為硫酸鹽的重要途徑。pH≒5或更大時(shí),O3的氧化作用比H2O2快10 倍。而在高下,F(xiàn)e 和Mn的催化氧化作用可能是主要的。在所研究的濃度范圍內(nèi),HNO2(NO-2)和NO2在所有pH條件下對(duì)S(Ⅳ)的氧化作用都不重要。

  3、硫酸煙霧型污染

  硫酸煙霧也稱為倫敦?zé)熿F,最早發(fā)生在英國(guó)倫敦。它主要是由于燃煤而排放出來(lái)的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。這種污染多發(fā)生在冬季,氣溫較低、濕度較高和日光較弱的氣象條件下。在硫酸型煙霧的形成過(guò)程中,SO2轉(zhuǎn)變?yōu)镾O3的氧化反應(yīng)主要靠霧滴中錳、鐵及氨的催化作用而加速完成。當(dāng)然SO2的氧化速度還會(huì)受到其他污染物、溫度以及光強(qiáng)等的影響。硫酸型煙霧污染物,從化學(xué)上看是屬于還原性混合物,故此煙霧為還原煙霧。而光化學(xué)煙霧是高濃度氧化劑的混合物,因此也稱為氧化煙霧。這兩種煙霧在許多方面具有相反的化學(xué)行為。它們發(fā)生污染的根源各有不同,倫敦?zé)熿F主要由燃煤引起的,光化學(xué)煙霧則主要是由汽車(chē)排氣引起的。

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