稀土离子强化聚乙二醇300/水体系吸收SO2的研究

摘要

近些年,国民经济快速增长的同时,化石燃料燃烧释放出的二氧化硫(SO2)排放日益严重,由此造成的环境污染,不仅危害人体健康,而且腐蚀建筑,已成为刻不容缓的问题。烟气脱硫是减少SO2对环境产生污染的有效方法之一,具有重要的现实意义。
　　目前,国内外已工业化应用的湿法烟气脱硫技术主要为碱性溶液法、海水法、有机溶剂法和微生物法等。虽优势明显,但脱硫过程中易产生二次污染、基建投资大、设备腐蚀严重以及副产物不稳定等问题对其应用产生了重要的影响。在此基础上本文提出了聚乙二醇类多元醇/水体系吸收SO2,以实现SO2的高效吸收和解吸。
　　聚乙二醇(PEG)300作为一种新兴烟气脱硫有机溶剂,具有低毒性、低蒸汽压、高化学稳定性和对SO2的高选择性等优势。本文通过气液平衡、理化性质和光谱测定的方法,研究了PEG吸收SO2的作用机理。主要实验内容分为三部分:(1)不同条件下(浓度、温度和压力)PEG/水溶液(PEGW)吸收SO2的气液平衡测定,并拟合亨利常数和键合活化自由能、键合焓值、键合熵值。(2)在温度T=(298.15~318.15) K范围内,测定PEGW的密度和粘度等基础数据,并拟合获得超额摩尔体积(VmE)数据。(3)采用紫外光谱、荧光光谱、红外光谱和核磁光谱分别测定PEGW,PEG+SO2以及PEGW+SO2的光谱变化,对体系吸收SO2的过程进行深入的机理探讨。
　　实验结果表明,PEGW对SO2的吸收能力随PEG浓度的减小呈先减小后增大趋势,质量分数w1=50％的PEGW吸收最差,为2.38 mol·m-3,而w1=5%时吸收性能较好,为4.23 mol·m-3。且PEGW对SO2的吸收能力随温度的升高减弱,随PEG分子聚合度的增大明显增强。此外,稀土盐硝酸钕可强化体系吸收SO2的性能。理化性质超额摩尔体积结果表明PEG与H2O分子间存在氢键作用,且x1=0.20处作用最强,相互结合最紧密,这种相互作用为SO2的吸收提供了结合位点。光谱结果进一步证明体系吸收 SO2的机理是由于 PEGW与SO2分子间的氢键和硫氧相互作用。形成氢键形式为-CH2-(CH2OCH2)n-CH2OH…OSO…,或弱 S…O键,形式为-CH2CH2OCH2CH2O(H)…(O)SO…和-CH2-CH2-O(CH2-CH2-)…(O)SO…H2O。
　　实验结果表明,PEGW作为一种新型脱硫剂具有良好的SO2吸收性能,有发展成实用新型脱硫吸收剂的潜质。

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第一章 绪论

1.1 国内外烟气脱硫现状

1.2 本课题的目的及意义

1.3 本文主要内容

第二章 实验仪器及设备

2.1 实验药品与试剂

2.2 实验仪器与设备

2.3 气液平衡原理及测定方法

2.4 密度粘度测定原理及方法

2.5 光谱分析

第三章 聚乙二醇300/水吸收SO2气液平衡研究

3.1 浓度对气液平衡的影响

3.2 温度对气液平衡的影响

3.3 压力对气液平衡的影响

3.4 亨利常数及热力学常数的拟合与分析

3.5 稀土离子强化聚乙二醇300/水体系吸收SO2

3.6 聚合度对GLE的影响

3.7 本章小结

第四章 聚乙二醇300/水体系的理化性质研究

4.1密度测定及超额摩尔体积

4.2 粘度的测定结果

4.3 热力学参数计算

4.4 本章小结

第五章 聚乙二醇300/水吸收SO2机理研究

5.1聚乙二醇300+H2O体系的光谱性质研究

5.2聚乙二醇300+SO2体系的光谱性质研究

5.3聚乙二醇300/H2O(PEGW)+SO2光谱性质研究

5.4本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参 考 文 献

致谢

作 者 简 介