2025年大學(xué)《資源化學(xué)》專業(yè)題庫——燃煤廢氣資源化學(xué)凈化處理技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后括號內(nèi)）1.燃煤過程中，煙氣中主要形成的硫氧化物是（）。A.NO?B.N?OC.SO?D.CO?2.下列哪種煙氣污染物主要來源于燃料中的氮元素高溫?zé)峤猓浚ǎ〢.SO?B.NOC.COD.Hg?3.在煙氣脫硫技術(shù)中，石灰石-石膏法屬于（）。A.干法脫硫B.半干法脫硫C.濕法脫硫D.選擇性催化還原脫硝4.將煙氣中的SO?轉(zhuǎn)化為硫酸（H?SO?）的過程，主要涉及（）。A.氧化還原反應(yīng)B.酸堿中和反應(yīng)C.化學(xué)沉淀反應(yīng)D.物理吸附過程5.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)中，通常使用的催化劑活性成分是（）。A.氧化鐵B.氧化釩C.氧化鈦D.氧化鉻6.燃煤煙氣中粉塵的主要組成部分是（）。A.氣態(tài)污染物B.液態(tài)污染物C.固體顆粒物D.汞蒸氣7.煙氣脫硝過程中，選擇性非催化還原（SNCR）技術(shù)主要利用（）。A.催化劑促進(jìn)反應(yīng)B.高溫促進(jìn)NOx分解C.吸附劑捕獲NOxD.化學(xué)沉淀轉(zhuǎn)化NOx8.從煙氣中捕集和回收汞（Hg?）常用的吸附劑是（）。A.活性炭B.活性氧化鋁C.分子篩D.石灰石9.將燃煤飛灰用于水泥生產(chǎn)，主要利用了其（）性質(zhì)。A.吸附性B.礦物組成（如SiO?,Al?O?）C.電荷性D.毒理性10.燃煤廢氣資源化學(xué)凈化處理技術(shù)的核心思想是（）。A.將所有污染物最終排放至大氣B.將污染物轉(zhuǎn)化為高價(jià)值化學(xué)品或能源C.盡可能降低污染物排放濃度D.使用最便宜的凈化設(shè)備二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在題中橫線上）1.燃煤煙氣中的主要污染物通常包括二氧化硫、氮氧化物、______、______和粉塵等。2.石灰石-石膏法煙氣脫硫的化學(xué)主要反應(yīng)式為：CaCO?+SO?→CaSO?+______；CaSO?+?O?→CaSO?+______；CaSO?+H?O→CaSO?·2H?O。3.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)中，還原劑通常是______或氨水（NH?·H?O）。4.濕法煙氣脫硫工藝中，為了提高SO?的吸收效率，常向煙氣中噴入______或二氧化碳。5.粉塵資源化利用途徑包括作為建筑材料、提取有價(jià)金屬（如鐵、______、______等）以及制備新型材料等。6.煙氣中汞的形態(tài)主要有元素汞（Hg?）、氧化汞（HgO）和氯化汞（HgCl?）等，其中______的遷移能力最強(qiáng)。7.活性炭吸附煙氣中SO?和汞的原理主要是利用了活性炭的______能力和較大的比表面積。8.資源化學(xué)視角下的燃煤廢氣處理，不僅關(guān)注污染物去除，更強(qiáng)調(diào)將污染物轉(zhuǎn)化為______或______的過程。三、簡答題（每小題8分，共32分）1.簡述濕法煙氣脫硫（WFGD）技術(shù)的基本原理及其主要優(yōu)點(diǎn)。2.比較選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）兩種煙氣脫硝技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件。3.簡述煙氣中汞（Hg?）的主要存在形態(tài)及其在大氣中的遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)。4.簡述將燃煤飛灰資源化利用時(shí)，需要注意的主要環(huán)境問題或潛在風(fēng)險(xiǎn)。四、計(jì)算題（共12分）已知某電廠鍋爐煙氣流量為100000m3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀況），煙氣中SO?濃度為1000mg/m3。采用石灰石-石膏法濕法脫硫，脫硫效率要求達(dá)到95%。假設(shè)反應(yīng)過程符合化學(xué)計(jì)量關(guān)系，且石灰石純度為90%。試計(jì)算：（1）每小時(shí)需要處理的SO?質(zhì)量是多少？（結(jié)果單位：t/h）（2）理論上每小時(shí)需要消耗多少純度為90%的石灰石？（結(jié)果單位：t/h）五、論述題（共16分）論述將燃煤煙氣中的SO?和NOx進(jìn)行協(xié)同控制與資源化利用的必要性和可行性，并簡述可能的技術(shù)路線。試卷答案一、選擇題1.C解析：燃煤過程中，煤炭中的硫元素在高溫燃燒氧化生成SO?，是主要的硫氧化物。A、B為氮氧化物，D為二氧化碳。2.B解析：煙氣中的NO主要是在高溫燃燒過程中，空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诟邷叵路磻?yīng)生成。CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物。SO?是硫的氧化物。3.C解析：石灰石-石膏法使用石灰石漿液吸收煙氣中的SO?，生成石膏，屬于典型的濕法脫硫技術(shù)。4.A解析：SO?轉(zhuǎn)化為H?SO?涉及SO?與氧氣反應(yīng)生成SO?（SO?+?O?→SO?），SO?再與水反應(yīng)生成H?SO?（SO?+H?O→H?SO?），均為氧化還原反應(yīng)和酸堿中和反應(yīng)。但核心轉(zhuǎn)化步驟是SO?的氧化。5.B解析：V?O?（氧化釩）或V?O?-WO?/TiO?（二氧化釩-氧化鎢/二氧化鈦）是SCR脫硝技術(shù)中最常用且活性最高的催化劑成分。6.C解析：煙氣粉塵是指燃燒過程中產(chǎn)生的固體顆粒物，包括飛灰和底灰。7.B解析：SNCR技術(shù)利用高溫（通常900-1100°C）條件，使煙氣中的NOx分解為N?和O?。8.A解析：活性炭具有極強(qiáng)的吸附能力和較大的比表面積，對包括Hg?在內(nèi)的多種氣態(tài)污染物有良好的吸附效果，是煙氣中捕集汞的常用吸附劑。9.B解析：飛灰的主要成分是SiO?、Al?O?、Fe?O?等，這些成分與水泥熟料成分相似，可作為水泥摻合料替代部分水泥，利用其礦物組成。10.B解析：資源化學(xué)凈化處理技術(shù)的核心在于變廢為寶，將污染物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)資源回收和循環(huán)利用。二、填空題1.一氧化碳，汞解析：燃煤煙氣主要污染物除了SO?、NOx、粉塵，還有CO（燃料不完全燃燒產(chǎn)物）和Hg（燃料中微量元素）。2.CO?，CaO解析：第一個(gè)反應(yīng)是SO?與CaCO?反應(yīng)生成亞硫酸鈣（CaSO?）和二氧化碳（CO?）。第二個(gè)反應(yīng)是亞硫酸鈣氧化生成硫酸鈣（CaSO?）。第三個(gè)反應(yīng)是硫酸鈣與水反應(yīng)生成石膏（CaSO?·2H?O）。3.氨氣（NH?）解析：在SCR脫硝中，常用的還原劑是氨氣（NH?），它與NOx在催化劑作用下反應(yīng)生成N?和H?O。尿素有時(shí)也用作還原劑。4.石灰乳（或Ca(OH)?）解析：向濕法脫硫吸收塔內(nèi)噴淋石灰乳（Ca(OH)?水溶液）可以顯著增加溶液中Ca2?和OH?的濃度，提高SO?的吸收速率和效率。噴入少量CO?可以調(diào)節(jié)pH值，防止吸收液過度堿化。5.鍺，釩解析：飛灰中除了鐵、硅、鋁外，還常含有鎵、鍺、釩、鉻等有價(jià)金屬元素，這些元素具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，可被提取利用。6.元素汞（Hg?）解析：元素汞具有極低的蒸汽壓，在常溫下即可大量揮發(fā)，且不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，因此在大氣中具有極強(qiáng)的遷移能力。7.物理（吸附）解析：活性炭吸附SO?和汞的過程主要是依靠其巨大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)提供的物理吸附作用，也可能伴隨部分化學(xué)吸附。8.產(chǎn)品，資源解析：資源化學(xué)的核心理念是將污染物視為“資源”或“二次原料”，通過化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，使其變成有用的化學(xué)品或能源。三、簡答題1.答：濕法煙氣脫硫（WFGD）的基本原理是利用液體吸收劑或洗滌劑噴淋煙氣，使煙氣中的SO?溶解或反應(yīng)被吸收到液體中，形成可溶性硫酸鹽或亞硫酸鹽，然后對吸收液進(jìn)行處理，回收有用的產(chǎn)品（如石膏）或處理掉廢棄物。其主要優(yōu)點(diǎn)包括：脫硫效率高（通常可達(dá)95%以上）；可同時(shí)去除煙氣中的粉塵和其他酸性氣體；工藝靈活，適應(yīng)性強(qiáng)；操作條件易于控制等。2.答：原理與適用條件：SCR脫硝在催化劑作用下，利用還原劑（通常是NH?）將煙氣中的NOx還原為N?和H?O，反應(yīng)在較低溫度（通常300-400°C）下進(jìn)行。SNCR脫硝利用高溫（通常900-1100°C）使NOx自身分解為N?和O?。SCR適用于溫度相對較低的鍋爐煙氣，而SNCR適用于溫度較高的鍋爐煙氣。優(yōu)缺點(diǎn)比較：*SCR：脫硝效率高（可達(dá)80%-95%），可精確控制出口NOx濃度，不產(chǎn)生固態(tài)廢棄物（或產(chǎn)生量很少），但需要昂貴的催化劑，存在氨逃逸和潛在生成N?O的風(fēng)險(xiǎn)。適用于大型鍋爐。*SNCR：投資和運(yùn)行成本較低，不使用催化劑，但脫硝效率相對較低（通常30%-60%），對溫度窗口要求嚴(yán)格，可能產(chǎn)生副產(chǎn)物（如SO?轉(zhuǎn)化為SO?），可能增加飛灰的堿度和毒性。適用于高溫鍋爐。*兩者?？神詈鲜褂茫⊿NCR+SCR）以獲得更高的脫硝效率和更寬的適用溫度范圍。3.答：煙氣中汞的主要存在形態(tài)有元素汞（Hg?）、氧化汞（HgO）和氯化汞（HgCl?）等。其中，元素汞（Hg?）在大氣中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有極強(qiáng)的揮發(fā)性，易于從煙氣中逸出，并且在大氣中可以通過平流層傳輸進(jìn)行長距離遷移，是大氣汞污染的主要貢獻(xiàn)者。氧化汞（HgO）在常溫下為固態(tài)，但在較高溫度下易升華，也可參與大氣化學(xué)循環(huán)。氯化汞（HgCl?）揮發(fā)性相對較低。煙氣中汞的遷移轉(zhuǎn)化受溫度、氧化性、存在形態(tài)以及大氣環(huán)流等多種因素影響。4.答：將燃煤飛灰資源化利用時(shí)需要注意的主要環(huán)境問題或潛在風(fēng)險(xiǎn)包括：*重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)：飛灰中可能含有鎘、鉛、砷、汞等重金屬，若處置不當(dāng)或在利用過程中管理不善，可能造成土壤和水源污染。提取有價(jià)金屬時(shí)需特別注意防止重金屬污染。*堿性及鹽分問題：飛灰呈堿性，且含有多種鹽類，大量用于土壤改良可能導(dǎo)致土壤鹽堿化、pH值升高，影響作物生長。*硅鋁成分的影響：飛灰中的SiO?和Al?O?在高溫或特定條件下可能對水泥性能或建材產(chǎn)品產(chǎn)生不利影響。*放射性問題：部分煤種（如含釷較高的煤）燃燒產(chǎn)生的飛灰可能含有天然放射性核素，其資源化利用需評估放射性水平，確保符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。*燃料燃燒產(chǎn)生的其他污染物殘留：飛灰可能吸附或含有未完全去除的SOx、NOx、重金屬等，在資源化利用過程中可能再次釋放。四、計(jì)算題（1）每小時(shí)處理的SO?質(zhì)量=煙氣流量×SO?濃度=100000m3/h×1000mg/m3=100000m3/h×0.001kg/m3=100kg/h=0.1t/h脫硫效率為95%，即實(shí)際脫除的SO?量為：脫除量=處理量×脫硫效率=0.1t/h×95%=0.095t/h（2）根據(jù)反應(yīng)方程式CaCO?+SO?→CaSO?+CO?摩爾質(zhì)量：CaCO?=100g/mol,SO?=64g/mol1摩爾CaCO?可脫除1摩爾SO?。質(zhì)量比：100gCaCO?:64gSO?=100:64=25:16理論上需要的石灰石質(zhì)量=實(shí)際脫除的SO?質(zhì)量×(摩爾質(zhì)量CaCO?/摩爾質(zhì)量SO?)=0.095t×(100/64)=0.095t×1.5625=0.1484375t考慮石灰石純度為90%，實(shí)際需要的石灰石量=理論需求量/純度=0.1484375t/0.90=0.164931t/h約等于0.165t/h。五、論述題將燃煤煙氣中的SO?和NOx進(jìn)行協(xié)同控制與資源化利用具有重要的必要性和可行性，技術(shù)路線如下：必要性：1.環(huán)境保護(hù)需求：SO?和NOx是造成大氣酸雨、光化學(xué)煙霧和細(xì)顆粒物（PM2.5）等大氣污染的主要前體物，協(xié)同控制可顯著改善空氣質(zhì)量，減少環(huán)境損害。2.資源節(jié)約與循環(huán)經(jīng)濟(jì)：燃煤是主要的能源消耗方式，煙氣中含有豐富的硫、氮元素。將其轉(zhuǎn)化為硫酸、硝酸、氨、金屬等有價(jià)值的產(chǎn)品，變廢為寶，符合資源節(jié)約和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。3.經(jīng)濟(jì)效益：通過資源化利用回收硫、氮等元素，可以創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，降低煙氣處理成本和廢棄物處置成本，提高資源利用效率。4.減少廢棄物產(chǎn)生：傳統(tǒng)的脫硫脫硝技術(shù)會(huì)產(chǎn)生石膏、硝石膏等固體廢棄物，占用土地，增加處理成本。協(xié)同資源化利用可以減少最終廢棄物量?？尚行裕?.技術(shù)成熟：煙氣脫硫（如石灰石-石膏法、循環(huán)流化床法）和脫硝（如SCR、SNCR）技術(shù)已相當(dāng)成熟。將兩者技術(shù)結(jié)合，或開發(fā)集成工藝，技術(shù)上具有可行性。2.資源化技術(shù)多樣：SO?可轉(zhuǎn)化為硫酸、硫磺、硫酸鹽等；NOx可轉(zhuǎn)化為硝酸鹽、銨鹽等。這些產(chǎn)品在化工、農(nóng)業(yè)、建材等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。粉塵可作建筑材料、提取金屬。汞可回收利用。3.工藝集成潛力：可以將脫硫、脫硝、除塵以及資源化單元進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，優(yōu)化工藝流程，提高整體效率和經(jīng)濟(jì)性。例如，利用脫硫后的石膏制備硫酸銨化肥，或利用煙氣余熱發(fā)電。技術(shù)路線示例：1.首先進(jìn)行高效脫硫（