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低浓度PH_3液相催化氧化实验研究

张玉  
【摘要】: 本研究以低浓度磷化氢气体为研究对象,在充分分析研究了以往的各种治理方法以后,提出了采用液相催化氧化法净化PH_3的新方法,确定了一条以Cu~(2+)为主催化剂、磷酸铵为助催化剂的较为简明的催化氧化净化路线,并进行了实验条件的优化及失效吸收液的再生。得到如下实验结果: (1)对PH_3浓度在1275~1300mg/m~3之间,氧含量在21%的PH_3尾气,Zn~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(3+)、Cu~(2+)四种金属离子在液相下对PH_3具有催化氧化作用,PH值越高,溶液的净化效果越好,四种金属离子的催化性能大小顺序为:Cu~(2+)>Fe~(3+)>Zn~(2+)>Mn~(2+),其中Cu~(2+)催化性能较明显,选择净化性能相对最好的Cu~(2+)作为吸收液主催化剂,并且随着吸收液中Cu~(2+)浓度的增加,吸收效率增大,当Cu~(2+)浓度增加到0.15mol/L时,吸收效率的增长趋势趋于平缓。 (2)在以Cu~(2+)为主催化剂的吸收液中,采用柠檬酸、EDTA、乙二胺、磷酸铵四种不同的Cu~(2+)络合剂时对PH_3的净化性能的影响不同。在碱性条件下,磷酸铵与Cu~(2+)络合对Cu~(2+)催化活性的发挥表现出了相对最积极的作用。因此,选择磷酸铵为以Cu~(2+)为主催化剂的吸收液的助催化剂; (3)反应温度由25℃升高到65℃,吸收效率增加,当温度升高到85℃时,吸收效率出现下降趋势,综合考虑后认为温度控制在65℃~75℃之间较为合适;随着气体流量的增加,吸收液的净化效率随之降低,而且吸收液维持较高吸收效率的时间也相应缩短,适宜的气体流速为0.3L/min;当气体流量一定时,随着原料气中PH_3浓度的增大,溶液的净化效率呈不明显的递减趋势,当原料气中PH_3浓度<1556.5mg/L时,净化效率都可维持在85%以上;吸收液pH值在8~11之间,吸收效率比较稳定,可维持在85%左右,随着pH=8变化到pH=7,吸收效率有明显的下降;同时,随着PH值的降低,吸收液维持较高净化效率的时间相应缩短。选择碳酸钠作为缓冲溶液调节吸收液pH值到10,溶液可达到较好的净化效果;氧含量对PH_3的净化有比较明显的影响,随着氧含量的增加,吸收液的净化效率增加,当原料气中氧含量从0.5%增加到10%时,净化效率增幅相对较小,只有5%;而从10%增加到21%时,净化效率增幅相对较大,为10%。实际操作中,当尾气的氧含量较低,影响净化效率时,可通过鼓氧来提高净化效率。 (4)适宜的实验条件为:吸收温度为65℃;气体流量为0.3L/min;氧含量为21%;催化剂浓度为0.15mol/L;稳定剂浓度为0.15mol/L;起始pH=10。在此适宜的实验条件下,吸收液起始净化效率可达89.5%,吸收液基本达到饱和时磷容量为4.5gPH_3/L吸收液。当吸收 液磷容量达到基本饱和时,可通过先通入NH_3中和吸收液中磷酸,再通入空气氧化Cu~+为Cu~(2+)的方法对失效吸收液进行再生,方法简单,再生后的吸收液起始净化效率相对于原溶液有所降低,但仍能达到80%以上,再生液的净化效果可得到较好的恢复。


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