Mn-Fe离子液相催化氧化净化工业废气中低浓度SO_2的研究

【摘要】：近几十年来,随着工业的快速发展,二氧化硫的排放导致大气环境受到严重的污染,对动植物的生存环境产生不良的影响。到目前为止,含高浓度的SO_2废气净化已经得到有效的解决,但是针对低浓度SO_2的去除技术依然是目前脱硫工程的一个缺陷。液相催化氧化烟气脱硫技术是一种绿色、经济且符合我国现有国情的烟气脱硫技术,在对含低浓度SO_2的烟气净化具有一定的优势,具有良好的发展前景。本文将过渡金属离子溶液进行雾化喷淋实现烟气脱硫的目的,对其脱硫过程进行因素分析及动力学研究。通过实验发现锰离子脱硫液能对烟气脱硫反应产生积极作用,且锰离子的浓度为0.02 mol/L时脱硫效率较高,脱硫效率达到48%。已有实验表明锰离子与铁离子在液相脱硫存在协同作用,使其脱硫效率比单金属离子脱硫效率更高。因此实验以锰和铁离子溶液作为脱硫液对烟气脱硫进行深入研究。本文在实验中研究了离子比例、脱硫液温度、SO_2浓度、液气比、脱硫液pH、喷头型号、氨水等因素对实验脱硫效率的影响。实验结果显示:脱硫液中锰离子与铁离子的比例为2:1、脱硫液的温度20°C、烟气中二氧化硫的浓度为1000 ppm、反应液气比为1、脱硫液的pH=3、雾化喷头的型号为1号喷头(即喷口出水口直径为0.15毫米)时烟气脱硫效率可观且运行成本降至最低,在该条件下实验的脱硫率95%可维持400min以上。用氨水对脱硫液进行调控时不但不能使脱硫效率保持稳定且使脱硫效率下降。氢氧化钙的加入使脱硫液中的金属离子浓度下降。通过对温度与烟气中SO_2的浓度进行调变对反应的吸收速率和溶液中硫元素的价态进行研究。实验发现SO_2的浓度变大使初始吸收速率增大但同时高浓度的SO_2使吸收速率不稳定;SO_2浓度的增加使脱硫液中SO_3~(2-)与SO_4~(2+)浓度上升。温度的上升使SO_2的吸收速率降低,在液相中的SO_3~(2-)与SO_4~(2+)浓度呈先下降后上升的趋势。通过计算得出反应活化能为25.4 kJ/mol,证明该脱硫方法的高效性。