Reactions of nitrogen oxides and ozone in the gas phase followed by absorption process

• Autorzy: Skalska K. , Miller J. S. , Ledakowicz S.

Warianty tytułu

PL

Reakcje tlenków azotu i ozonu w fazie gazowej oraz absorpcja produktów reakcji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The growing emissions of nitrogen oxides into atmosphere endanger the human health and degrade our environment. The presence of nitrogen oxides in the atmosphere is responsible for troposphere ozone and urban photochemical smog. NO and NO2 (NOx) are one of the major contributors to harmful acid rains. Various methods exist to reduce NOx emission. Combustion modification and selective catalytic reduction (SCR) are probably the most widely used techniques to control NOx emissions from industry. New technologies such as nonthermal plasma and pressure swing adsorption appear to be efficient for the removal of higher concentrations of NOx but they are still expensive for the treatment of huge volumes of flue gases. Thus, there is a need for environmentally friendly and cost effective methods for treatment of flue gases. One of the solutions to NOx emission problem can be to couple ozonation process in the gas phase with SCR or absorption process. In this work the application of ozone for the oxidation of nitrogen oxides present in exhaust gases was presented. The main concept of the process is to oxidize nitrogen oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO2) into nitrogen pentoxide (N2O5) which reacts with water giving nitric acid. This way NOx can be absorbed in water with good effectiveness. In presented studies the influence of nitrogen(II) oxide initial concentration on the NO conversion was studied. Furthermore, the two stage process composed of the ozonation process of NOx and the absorption of reaction gases in the 0.01 M solution of NaOH was performed. These experiments proved that the yield of absorption process is higher for gases containing N2O5.

PL

Rosnąca emisja tlenków azotu do atmosfery zagraża zdrowiu ludzi, a także przyczynia się do degradacji środowiska naturalnego. Obecność tlenków azotu w atmosferze może prowadzić do powstawania ozonu troposferycznego oraz smogu fotochemicznego. NOx (NO oraz NO2) są jednymi z głównych zanieczyszczeń przyczyniających się do występowania kwaśnych deszczów. Modyfikacje procesu spalania oraz selektywna katalityczna redukcja (SCR) są prawdopodobnie najczęściej stosowanymi metodami ograniczania emisji tlenków azotu ze źródeł przemysłowych. Nowe technologie, takie jak niskotemperaturowa plazma i adsorpcja zmiennociśnieniowa, wydają się być skuteczne przy usuwaniu wysokich stężeń NOx, jednak są one nadal drogie w szczególności w przypadku oczyszczania dużych strumieni gazów odlotowych. Dlatego istnieje konieczność opracowania przyjaznych środowisku i tanich metod ograniczania emisji zanieczyszczeń do atmosfery. Jednym z rozwiązań może być zastosowanie technologii łączącej proces ozonowania w fazie gazowej z selektywną katalityczną redukcją (SCR) bądź procesem absorpcji. W niniejszej pracy przedstawiono wykorzystanie ozonu w procesie utleniania tlenków azotu obecnych w gazach odlotowych. Głównym założeniem jest utlenienie monotlenku azotu (NO) i ditlenku azotu (NO2) do pentatlenku diazotu (N2O5), który ulega reakcji z wodą, dając kwas azotowy. W ten sposób NOx mogą być absorbowane w wodzie z dobrą wydajnością. Zbadano wpływ początkowego stężenia NO oraz stosunku NO/NO2 w gazach reakcyjnych na stopień konwersji NO oraz selektywności do produktów. Ponadto przeprowadzono eksperymenty w układzie dwustopniowym, składającym się z procesu ozonowania i absorpcji gazów reakcyjnych w 0,01 M roztworze NaOH. Otrzymane wyniki potwierdzają, że wydajność absorpcji jest wyższa w przypadku gazów zawierających N2O5.

Słowa kluczowe

EN

nitrogen oxides; emission control; ozonation

PL

tlenki azotu; kontrola emisji; ozonowanie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 5, No. 2
• Strony: 425--429
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Skalska K.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, phone [phone], fax [phone]

autor

Miller J. S.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, phone [phone], fax [phone]

autor

Ledakowicz S.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, phone [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Skalska K., Miller J.S. and Ledakowicz S.: Trends in NOx abatement: a review. Sci. Total Environ., 2010, 408, 3976-3989.
• [2] Anonymous: Low-temperature NOx absorption wins top prize. Chem. Eng. (N.Y.), 2001, 108(11), 92-93.
• [3] Dora J., Gostomczyk M.A., Jakubiak M., Kortylewski W., Mista W. and Tkaczuk M.: Parametric studies of the effectiveness of oxidation of NO by ozone. Chem. Process Eng., 2009, 30, 621-634.
• [4] Skalska K., Miller J.S. and Ledakowicz S.: Effectiveness of nitric oxide ozonation. Chem. Pap., 2011, 65(2), 193-197.
• [5] Skalska K., Miller J.S. and Ledakowicz S.: Kinetic model of NOx ozonation and its experimental verification. Chem. Eng. Sci., 2011, 66(14), 3386-3391.
• [6] Skalska K., Miller J.S. and Ledakowicz S.: Kinetics of nitric oxide oxidation. Chem. Pap., 2010, 64(2), 269-272.