臭氧脱硝主要是利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除的目的。
低温条件下，O3与 NO间的关键反应如下：
NO+O3→NO2+O2 （1）
NO2+O3→NO3+O2 （2）
NO3+NO2→N2O5 （3）
NO+O+M→NO2+M （4）
NO2+O→NO3 （5）
臭氧脱硝过程是利用氧化性极强的臭氧气体将烟气中的 NO 转换为易溶于水的 NOx，产物在后级脱硫塔中被吸收。因此脱硝过程不产生直接的副产物。也不需要新建洗涤吸收塔，只需要新建臭氧发生装置。臭氧脱硝可以达到90%以上的脱硝效率。
所谓臭氧脱硝，指的是除去烟气中的NOx，NOx主要是NO和NO2组成，而NO含量占90%以上。要除去烟气中的NO和NO2，就必须研究NO和NO2的性质。NO是一种惰性氧化物，它虽然溶于水，但不能生成氮的含氧酸。
在0℃时，一体积水可溶解0.07体积的NO。NO最特殊的化学性质是加合作用，在常温下能与空气中的氧化合，生成红棕色的NO2。NO是不稳定的，和O2相遇，能使O2分裂成氧原子，并和其中的一个氧原子结合成NO2。NO2是红棕色有特殊臭味的气体，在-10℃左右聚合成N2O4，在120℃时N2O4全部分解成NO2，温度再高NO2开始分解成NO和O2;NO2溶于水生成xiao酸和亚xiao酸;亚xiao酸和后面的脱硫NH3反应生成xiao酸铵，更溶于水。NO2的毒性是NO的5倍。
NO和NO2是怎样产生的呢?一般情况下N2和O2和不发生化合反应。氮氧化合物是在空气中放电时或在高温燃烧过程中产生的，首先生成NO，然后由NO氧化成NO2。在高温燃烧过程中空气中的氮和燃料中的氮化物等不可能燃烧的物质与氧起化学反应，首先形成NO，随后它的一部分在烟道内与氧化合形成NO2，大部分的NO从烟囱中排入大气，并与大气中的氧结合成NO2。而未被氧化成NO2的NO就在大气中与NO2共存下来。 在燃烧过程中燃烧气体温度越高，过剩空气越多，形成NO量就越多。即在燃烧效率越高的情况下，NO越容易生成。这种燃烧方式生成的NO2中NO占90%以上，NO2较少。 按照常用的燃烧方式，煤的燃烧物中NO2的含量为500-1500ppm。
传统的烟气臭氧脱硝工艺已经不能满足严格的减排要求，传统的工艺也存在设备投资高、占地面积大等缺点，因此开发工艺简单、可靠的脱硫脱硝工艺具有重要意义。
臭氧脱销无非是脱掉烟气中的NOx，烟气中NOx的主要组成部分是NO，臭氧的高级氧化作用可以达到脱除效果，而且烟气中的其他有害气体也可以脱除。臭氧作为一种强氧化剂，可以容易的将NO氧化成可溶于水生成HNO2和HNO3的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物。然后采用溶液进行吸收，最终将NOx 转化为N2达到脱除的目的，NOx的去除率高达90%以上。
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