气—水两相流体中电晕放电脱硫脱硝机理的研究

【摘要】：SO2 和NO 等有害气体所造成的大气污染是当今环境保护中突出的问题之一,它不但破坏生态平衡,也直接威胁人类的健康乃至生命。为找到新的更有效的脱除SO2 和NO 的方法,本文在现有的脱硫脱硝方法的基础上,选定了水—电协同脱除烟气中SO2和NO 作为研究的重点,具体内容如下: 建立了描述电晕放电等离子体脱硫脱硝过程中气相反应的简化模型,并利用龙格-库塔法模拟了放电产生的HO·、HO2·、O·和O3等活性粒子与SO2、NO 的化学反应过程,得出NO、SO2 的脱除是自由基氧化的结果。对等离子体反应过程中自由基作用进行了分析,结果表明,HO·、O·和O3 在SO2和NO 气相氧化脱除中起主导作用。此外,也证明了硫硝的脱除率受烟气成分初始浓度的影响,特别是水和氧气的影响较大。 利用自行设计的基于气—水界面电晕放电效应的水—电协同等离子体反应器,进行了直流电晕放电下模拟烟气的脱硫脱硝的实验研究,实验结果表明,放电参数以及气体成分和含量对脱硫脱硝率的影响与理论计算结果相符。 在汇总和分析了羟自由基的测定方法的基础上,以产生羟自由基的Fenton 反应为研究对象,建立了以溴酚蓝为显色剂的基于比色法的放电条件下羟自由基测定体系,实验证明电晕放电下水中产生的羟自由基强化了烟气中的脱硫脱硝效果。 利用气—水界面电动效应、电晕放电中离子风的形成以及气水界面的双膜吸收理论,对气—水两相流中的同时脱硫脱硝效应进行了解释,并建立了气相氧化、液相吸收的脱硝理论及液相吸收、氧化的脱硫理论。理论表明,放电等离子体对SO2 的去除有一定作用,但主要取决于水的吸收;NO的去除主要归于发生在气相的氧化反应,水的存在起到了吸收氧化产物的作用。 为了有效的利用从水—电协同等离子体反应器出来的含有大量NO3-和SO42-的酸性溶液中的硫和氮,根据无机化学理论,将生产钛白粉的废弃物硫酸亚铁加入到含有HNO3 和H2SO4的水中,在硝酸的催化氧化作用下,控制反应条件,合成出了可利用的聚合硫酸铁。理论分析和实验研究表明,这