离子交换法去除有机胺脱硫剂中的铁离子

摘要

在有机胺脱除二氧化硫过程中，由于脱硫设备的腐蚀及原料气中杂质铁的溶解，脱硫液中铁离子的浓度会逐渐增加。在还原剂（如H2S、SO2等）的作用下，脱硫液中的铁离子主要是以亚铁离子的形式存在。铁离子不仅会加剧溶液的发泡趋势，影响装置的稳定运行，还会促进脱硫设备的腐蚀;同时，高浓度的铁离子也会降低有机胺的再生效率。因此，有效地除去脱硫液中的铁离子对于脱硫工艺具有重要意义。　　 本文首先采用离子交换法去除N,N'-二（2-羟丙基）哌嗪(HPP)脱硫液中的Fe2+，研究了LSC-100、D751、D412、D390BL等4种螯合型树脂对脱硫液中Fe2+的吸附及解吸特性。实验结果表明:亚胺基二乙酸型螯合树脂D751具有较高的吸附选择性和良好的脱附性能。通过静态实验研究了pH、液固比、温度等因素对D751树脂吸附Fe2+性能的影响。结果表明，在溶液pH为3.0、液固比为1000∶1(mL∶g)、温度为308K、转速为220 r·min-1条件下，树脂对Fe2+的吸附平衡时间为4.5h，饱和吸附量为56.94mg/g; Redlich-Peterson模型能较好地描述D751树脂对Fe2+的吸附行为;吸附热力学研究表明，Fe2+在D751树脂上的吸附是自发(△G＜0)、熵增(△S＞0)、吸热(△H＞0)的过程，升温有利于吸附反应的进行;动力学研究表明，吸附符合拟二级反应动力学模型，颗粒内扩散为主要的速率控制步骤;红外光谱表明，D751树脂通过离子交换和配位双重作用与Fe2+结合，可能形成了多种形态的配位化合物。　　 然后采用单因素实验法，考察了LSC-100、D751、D390BL等3种树脂对脱硫液中Fe2+的动态吸附-解吸性能。结果表明:D751树脂吸附选择性及脱附性能最好。在脱硫液pH为3.0、Fe2+初始浓度为1200mg/L、流速为1.0BV/h、吸附柱高径比为7.0∶2的条件下，D751树脂对Fe2+的动态饱和吸附量可达48.94mg/g。采用6％ H2SO4作为洗脱剂，在1.0BV/h流速下对吸附饱和的树脂进行洗脱，洗脱率可达96％以上;经过8重复吸附-解吸循环实验，D751树脂的饱和吸附量基本稳定，洗脱率及再生率始终保持在96％以上。这说明该树脂具有较好的重复使用性能。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 本课题的研究背景

1．2 国内外胺液净化技术研究进展

1．2．1 热稳态盐及胺降解产物的处理

1．2．2 烃类物质的处理

1．2．3 悬浮固体物的处理

1．2．4 有害金属离子的处理

1．3 铁离子的净化处理技术

1．4 离子交换法的基本理论

1．4．1 离子交换机理

1．4．2 离子交换树脂的选择性

1．4．3 离子交换树脂在铁离子处理方面的应用

1．5 本课题研究的目的与意义及内容

1．5．1 本课题研究的目的及意义

1．5．2 本课题研究的主要内容

第二章 实验部分

2．1 实验仪器与试剂

2．1．1 实验仪器与设备

2．1．2 实验原料及试剂

2．2 实验方法

2．2．1 树脂预处理

2．2．2 模拟有机胺脱硫液的配制

2．2．3 静态吸附-解吸实验

2．2．4 吸附动力学实验

2．2．5 动态吸附-解吸实验

2．2．6 树脂的重复使用性实验

2．3 分析方法

2．3．1 HPP的检测

2．3．2 亚铁离子的检测

第三章 HPP及亚铁离子检测方法的确定

3．1 HPP检测方法的确定

3．1．1 HPP的标定

3．1．2 最大吸收波长的确定

3．1．3 检测试剂用量的确定

3．1．4 显色时间的确定

3．1．5 工作曲线的确定

3．1．6 共存离子的影响

3．1．7 HPP检测回收率实验

3．2 亚铁离子检测方法的确定

3．2．1 亚铁离子工作曲线的确定

3．2．2 共存离子的干扰

3．2．3 亚铁离子检测回收率实验

3．3 本章小结

第四章 离子交换法去除亚铁离子的静态吸附性能

4．1 树脂的筛选

4．2 溶液pH对吸附的影响

4．3 液固比对吸附的影响

4．4 吸附平衡时间

4．5 树脂的等温吸附

4．5．1 吸附等温线的测定

4．5．2 吸附等温模型的拟合优化

4．6 吸附热力学参数的计算

4．7 吸附动力学

4．7．1 吸附交换动力学方程

4．7．2 吸附速率控制步骤的判断

4．8 表观活化能的测定

4．9 红外光谱分析

4．10 本章小结

第五章 离子交换法去除亚铁离子的动态吸附性能

5．1 动态吸附

5．1．1 树脂种类的选择

5．1．2 pH对穿透曲线的影响

5．1．3 初始浓度对穿透曲线的影响

5．1．4 进料流速对穿透曲线的影响

5．1．5 高径比对穿透曲线的影响

5．2 动态洗脱

5．2．1 洗脱剂的选择

5．2．2 H2SO4浓度对洗脱率的影响

5．2．3 洗脱方式对洗脱率的影响

5．2．4 洗脱剂流速对洗脱率的影响

5．3 稳定性实验

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要科研成果