环境化工总复习

第一章1简述温室效应及其危害，以及控制气候变化采取的国际行动。温室效应：大气中的二氧化碳和其它微量气体如甲烷、氧化亚氮、臭氧、氟氯碳、水蒸气等，可以使太阳短波几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象。温室效应可以有效地保持地球热量的平衡，使地球适合生命的延续。但是，由于人类活动导致“温室效应”过强，使温室效应成为一个不可忽视的全球性环境问题。危害：海平面上升部分岛国消失; 30%-70%物种灭绝; 热带病扩散史前病毒复活; 极端天气事件频发; 冰川消失淡水资源流失.控制气候变化采取的国际行动：1992年，联合国环境与发展大会气候变化框架公约：基于“共同但又有所区别的原则”，提出到20世纪90年代末，发达国家温室气体年排放量控制在1990年水平。（2分）1997年，京都议定书，明确各发达国家削减温室气体排放的比例，引入清洁发展机制，倡导发达国家、发展中国家之间的合作。（2分）2009.12哥本哈根世界气候大会哥本哈根协议，重申全球温度上升不得高于两度的目标。（2分）2简述臭氧层破坏及其危害。（6分）臭氧层破坏：臭氧层是指距地球表面10至50公里的大气层中由臭氧构成的气层。可以吸收来自宇宙的紫外线，使地球上的万物免受紫外线幅射的危害。但由于由于人类活动氯氟烃和氮氧化物的排放导致臭氧层变薄甚至出现南极臭氧层空洞、北极臭氧层空洞和第三极臭氧层空洞（西藏）的现象。（4分）危害：-人体健康皮肤癌、白内障陆生生态系统植物质量下降水生生态系统水面附近生物减少城市空气和建筑材料光化学烟雾，材料老化大气结构辐射收支变化，气候变化3简述酸雨及其危害。（6分）酸雨：酸性降水是指通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。酸雨ph的计算：利用溶液内阴阳离子平衡计算。危害： 破坏森林生态系统（破坏森林的生长）； 破坏水生态系统（淡水湖泊、河流酸化，水生生物减少甚至绝迹）； 改变土壤性质和结构（影响土壤特性，贫瘠化）； 腐蚀建筑物（腐蚀建筑材料及金属结构）； 损害人体呼吸系统和皮肤（危害人体健康角膜和呼吸道刺激）。 控制措施：针对酸沉降前体物质（SO2，NOx）洗煤开发低硫燃料烟气脱硫、脱硝改进燃烧技术机动车尾气净化4阐述氟利昂的环境危害，以及人类为之开展的国际行动。（本题10分）CFCs诞生于1928年，无毒、不燃、无腐蚀性，具有极强的稳定性，作为发泡剂、制冷剂及阻燃剂得到广泛的应用。（2分）CFCs的化学稳定性好，在对流层不易被分解而进入平流层。到达平流层的CFCs在UVC的作用下，吸收UVC分解出氯自由基，参与臭氧的消耗，破坏臭氧层。由于人类活动氯氟烃的排放导致，臭氧层变薄甚至出现南极臭氧层空洞。来自宇宙的紫外线缺少了臭氧层的吸收，使地球上的万物受到紫外线幅射的危害，包括：影响人体健康（皮肤癌、白内障），破坏陆生生态系统和水生生态系统。（3分）CFCs因破坏臭氧层而臭名昭著，但是，由于其光谱吸收处于地球辐射光谱最强的波段，它是温室效应极强的温室气体，达到CO2的340015000倍。CFCs浓度显著低于其它气体，但对温室效应的贡献率达到20。温室效应的危害在于：雪盖和冰川面积减少，海平面上升，气候灾害，影响人体健康及影响农业生产和生态系统。（3分）人类为之开展的国际行动包括：1985年， 25个国家签署维也纳公约；1987年， 46个国家签署关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约。（2分）第二章（可能考计算题）1.大气污染定义如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生 可测量的不利影响，就是大气污染。来源：自然污染源：由于火山爆发、森林火灾、生物腐烂等非人力所能控制的自然现象形成的污染源。人为污染源：由于人类生产、生活活动形成的污染源。主要的大气污染物，如NOx、SOx、CO、HC化合物等，源于燃料燃烧。2. 燃料组成的表示方法:CxHySzOwNv（怎么来的看ppt去）3. 燃烧产物：完全燃烧产物：CO2、H2O；不完全燃烧产物：CO2、H2 O 及CO、黑烟等部分氧化产物；如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO；空气中的部分N被氧化成NO热力型NOx；4.燃料完全燃烧的条件：温度达着火点；空气足量；燃料在高温区停留时间超过燃料燃烧所需时间；燃料与氧充分混合。5. 燃料燃烧理论空气量（看ppt）及空气过剩系数的计算习题：燃料油的重量组成为：C86%，H14%。在干空气下燃烧，烟气分析结果（基于干烟气）为：O21.5%；CO600106（体积分数）。试计算燃烧过程的空气过剩系数。 （务必自己做一遍，不会的相互问） 11. 在汽油组成未作任何调整的普通汽油中加入重量百分比10的乙醇得到乙醇汽油（E10），已知普通汽油的理论空燃比为14.6（1）计算E10的理论空燃比。（6分）（2）如果对发动机不作调整，计算空气过剩系数。（4分） 第3章 硫氧化物的污染控制大部分SO2 的控制方法都可以用以下反应表示：CaCO3+SO2+0.5O2=CaSO4+CO2 型煤固硫技术：将不同的原料经筛分后按一定比例配煤，粉碎后同经过预处理的粘结剂、固硫剂混合，经机械设备挤压成 型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。固硫剂：主要有石灰石、石灰、电石渣等流化床燃烧脱硫技术：把煤和吸附剂加入燃烧室的床层中，在炉底鼓风气流作用下使床层保持流化状态，并流化燃烧。原理：石灰石煅烧分解为多孔状氧化钙，燃烧生成的二氧化硫扩散到达多孔氧化钙吸附剂表面并反应，从而达到脱硫效果。流化床燃烧有利于燃料的充分燃烧和硫的脱除。脱硫技术小结（一般不提倡燃烧后脱硫） 1.燃烧前脱硫技术：即煤脱硫，也就是通常所说的选煤技术。主要有物理法、化学法和微生物法。脱硫效率45%-55%，不能脱除有机硫。 2.燃烧中脱硫技术：在燃烧过程中加入石灰石或白云石粉，反应后生成硫酸盐，随灰分排出。主要有型煤固硫和循环流化床燃 烧技术。脱硫效率一般小于90%。可同时脱除NOx。 3.燃烧后烟气脱硫技术：Flue Gas Desulfurization，可分为： 干法脱硫（用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中的SO2。喷入炉膛的CaCO3高温煅烧分解成CaO，与烟气中的SO2发生反应，生成硫酸钙）、 湿法脱硫：石膏法烟气脱硫技术（石灰石浆液作为脱硫剂），氨法烟气脱硫技术（氨水作为硫吸收剂）、海水烟气脱硫工艺（利用海水天然碱度和化学特性使得水溶性SO 2 被氧化成为 SO SO42-。） 半干法脱硫 旋转喷雾干燥法：利用喷雾干燥的原理，吸收剂浆液被雾化喷入吸收塔，在吸收烟气中二氧化硫的同时，吸收烟气中的 热量并使吸收剂中的水分蒸发，废渣以干态形式排出。（关于其各自的优缺点详见ppt）流化床燃烧脱硫流程燃煤和脱硫剂石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈 扰动 形成流化床，燃煤烟气中的 SO2 与氧化钙接触发生化学反应被脱除。5简述流化床燃烧脱硫工艺中脱硫剂的最佳煅烧温度范围及原因。（本题6分）流化床燃烧脱硫工艺中脱硫剂的最佳煅烧温度范围：850950。（2分）温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面。（2分）温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重。（2分）第4章 ：脱硝（主要注重利用燃烧技术低排放，写后处理貌似会被毙了） 低NOx燃烧技术：低氧燃烧，降低助燃空气预热温度；烟气循环燃烧；两段燃烧技术。采用先进的低NOx燃烧技术 原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术l特征：助燃空气分级加入，降低火焰温度峰值l燃料分级加入，使部分已经生成的NOx还原6如何控制燃烧过程引起的NOx污染？（本题10分）NOx的形成机理包括：燃料型NOx、瞬时NOx和热力型NOx（3分）。通过两段燃烧、烟气再循环等技术措施（3分），控制燃烧过程的最高温度及其持续时间、O2的浓度，减少热力NOx的生成（4分）。7简述对氮氧化物、硫氧化物污染控制与治理的异同。（本题10分）NOx的控制更注重燃烧条件的控制，通过两段燃烧、烟气再循环等技术措施，控制燃烧过程的最高温度、持续时间及其O2的浓度，减少热力NOx的生成；采用吸收法、吸附法及SCR技术进行烟气脱硝处理。（5分）硫氧化物污染控制主要针对燃料本身的S含量，包括：煤炭的固态加工、煤炭的转化及重油脱硫等燃烧前脱硫技术；同时流化床燃烧技术进行燃烧中脱硫，石灰石/石灰法洗涤的烟气脱硫工艺去除燃烧后的SO2 。（5分）8简要分析机动车可能造成的大气污染。（8分）一次污染物：CO、HC、NOx、颗粒物(PM2.5)、SO2、铅等；（4分）二次污染物：HC和NOx反应形成光化学烟雾，SO2和NOx形成酸雨和二次颗粒物；HC形成二次有机颗粒物。（4分）9简述汽油车、柴油车的排放特点与控制对策。（本题10分）汽油发动机燃烧为预混火焰，柴油为扩散火焰，柴油发动机压缩比高, 热效率高达30-50%。 （2分，缺一个要点扣1分）汽油发动机怠速，减速时CO、HC排放高, 浓度约为: CO: 1.0-6%; HC: 400-3000ppm,NOx: 10-100ppm;加速、定速时NOx高，浓度约为: NOx: 1000-4000ppm; CO: 0.5-3.0%; HC: 200-600ppm; 加速时, 碳烟约为: 0.005g/m3。汽油发动机以降低CO、HC和NOx为主要排放控制目标。 （2分，缺一个要点扣1分）柴油发动机CO总是很低, 约0.1%; 减速, 怠速时HC相对较高, 浓度约为400ppm, NOx较低, 约为30-70ppm; 加速, 定速时NOx高, NOx: 800-2500ppm, HC: 90-200ppm,加速时碳烟最高, 约为0.30g/m3。柴油发动机主要以控制微粒（黑烟）和NOx排放为目标。 （2分，缺一个要点扣1分）汽油车：采用燃油电喷技术严格控制空燃比，加装TWC同时净化排气中的CO、HC和NOx ； （2分，缺一个要点扣1分）柴油车：采用颗粒物过滤技术和催化氧化技术控制PM的排放 ；采用NH3SCR技术控制NOx。 （2分，缺一个要点扣1分）挥发性有机污染物VOCs从资源、环境角度分析VOCs污染预防与处理措施。 预防性措施l替换原材料，减少引入生产过程中的VOCs总量l改变运行条件，减少VOCs的形成和挥发l更换设备，减少VOCs泄漏工艺改革（VOCs替代）l非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉 粉剂涂料和紫外平版印刷术l减少石油及石化生产工艺过程中的原料和成品的各种 耗损是减少VOCs排放的重要措施：改进、改善工艺设备，减少油品的挥发损失，回收利用放空气体 VOCs控制方法和工艺燃烧法 适用于可燃或高温分解的物质，不能