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生物催化氧化烟气二氧化硫的研究

童小双  
【摘要】:烟气脱硫技术是SO_2污染控制的重要技术手段,而生物烟气脱硫技术以其操作条件简单,运行费用低廉,无二次污染等优点成为超越传统烟气脱硫技术的一个新的技术发展方向。 氧化亚铁硫杆菌因其具有双重氧化性能成为生物脱硫最重要的菌种之一。目前对生物脱硫的研究大多仍停留在机理探讨阶段,本文研究旨在氧化亚铁硫杆菌脱硫的理论分析基础上,通过考察不同反应条件对脱硫效率和产酸过程的影响,弄清氧化亚铁硫杆菌催化氧化吸收SO_2的反应机理和最优工艺条件,初步建立脱硫过程的动力学模型,以推进生物脱硫技术的实质性进展。 通过对照水溶液、含Fe~(2+)水溶液、含Fe~(3+)水溶液、细菌溶液、细菌培养基水溶液对二氧化硫的脱除,表明氧化亚铁硫杆菌具有直接氧化和间接催化氧化SO_2的作用,氧化亚铁硫杆菌可以直接将低价硫化物氧化成SO_4~(2-);同时在酸性条件下,可以氧化Fe~(2+)成Fe~(3+),增强Fe对SO_2的液相催化氧化能力。通过进一步的单因子实验,对各操作条件对脱硫和产酸的影响进行了细致研究,结果表明,脱硫率随初始Fe~(3+)浓度、初始Fe~(2+)浓度、进口SO_2浓度、反应温度等操作条件的影响比较大,只有在适宜的温度(30℃~40℃)和pH值下,脱硫效果才比较理想,因此筛选和培育出适应性和稳定性更强的氧化亚铁硫杆菌,对提高脱硫效果非常有必要;同时初始Fe~(3+)和Fe~(2+)浓度越高,脱硫效果越好,表明氧化亚铁硫杆菌间接催化氧化SO_2作用占主导地位。 本文提出了氧化亚铁硫杆菌和Fe~(3+)协同催化氧化SO_2的产酸动力学方程: r=d[SO_4~(2-)]/dt=11.23×10~(-5)[Fe~(3+)]~(0.35)[SO_4~(2-)]~(0.05)


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