基于分光光度法检测SO3浓度理论与实验研究

摘要

当前火力发电行业广泛采用的烟气脱硝技术是选择性催化还原法（SCR），但是现存的钒基催化剂会导致部分 SO2氧化生成 SO3提高了燃煤烟气中SO3/H2SO4的产生和排放，造成新的环境污染问题。SO3容易吸附烟气内的水汽，与之结合形成硫酸雾气溶胶，提高了烟气酸露点，造成低温腐蚀等问题。当浓度过高的硫酸雾气溶胶排出烟囱时，会产生蓝色或黄色烟羽现象，硫酸雾气溶胶与空气中微粒结合，加重雾霾和酸污染。SO3的测量是治理SO3非常重要的前提条件，但是SO3特殊的物化性质导致其测量技术成为难点，因此亟待研究SO3的测量技术。 本文采用异丙醇吸收法作为SO3/H2SO4捕集法，该法与传统的控制冷凝法相比，操作简单，具有较强的实用性。在采样枪内对烟气进行充分加热，然后将烟气通入异丙醇吸收液，对SO3/H2SO4进行吸收。该方法简单有效，能最大程度的捕集 SO3并减小 SO2对结果的影响。利用分光光度法检测捕集到的SO3/H2SO4浓度。对氯冉酸钡分光光度法进行了原理性实验研究，研究了此方法的最佳反应时间，得到了SO3/H2SO4溶液的最大吸收波长，找到了溶液吸光度与SO3/H2SO4浓度的线性关系范围，得到标准曲线，并对此检测方法的可靠性进行了分析。在电厂进行了现场采样分析，与国标规定的重量法进行对比，获得了准确的数据结果。研究了依据分光光度法在线检测SO3浓度的可行性，在实验室条件下设计了整套SO3浓度检测装置，包括气液混合与分离装置，化学反应与过滤装置和光电探测模块。研究了反应床体积、液面高度、药品量等因素对测量结果灵敏度和准确度的影响。证明了双光束检测系统相较于单光束检测系统的优点，探究了激光强度与半透半反镜角度对测量结果的影响。SO3在线监测仍处于实验研究阶段，仍有很多难点有待解决。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2.1 SO3的危害

1.2.2 SO3的检测难点

1.2.3 国内外关于SO3排放的控制政策

1.3 本文研究内容

第2章 SO3采样技术及检测方法

2.1 SO3采样技术

2.1.1 控制冷凝法

2.1.2 螺旋管法

2.1.3 异丙醇法

2.1.4 盐吸收法

2.2 SO42-的检测方法

2.2.1 重量法

2.2.2 棉塞法

2.2.3 EDTA滴定法

2.2.4 离子色谱法

2.2.5 原子吸收光谱法

2.2.6 光度比浊法

2.3 分光光度法检测SO42-现状

2.3.1 铬酸钡光度法

2.3.2 氯冉酸钡分光光度法

2.4 本章小结

第3章 分光光度法检测SO3浓度的原理性实验

3.1 测定方法和原理

3.1.1 Lambert-Beer定律

3.1.2 氯冉酸钡置换原理

3.2 实验过程

3.2.1 实验试剂与材料

3.2.2 实验仪器

3.2.3 实验步骤

3.3 实验分析及结论

3.3.1 吸收波长的选择

3.3.2 氯冉酸钡用量的影响

3.3.3 反应时间的确定

3.3.4 标准曲线的确定

3.3.5 实验可靠性分析

3.4 本章小结

第4章 离线法现场采样及分析

4.1 离线法采样准备

4.1.1 采样枪的设计组装

4.1.2 SO3吸收装置

4.2 SO3国标法采样简介

4.2.1 采样系统与操作

4.2.2 硫酸根离子测量

4.3 现场采样记录

4.4 分光光度法与国标法测量结果对比分析

4.4.1 5#机组两种测量方法对比

4.4.2 6#机组两种测量方法对比

4.4.3 测量误差分析

4.4.4 两种SO3检测方法比较汇总

4.5 本章小结

第5章 SO3在线检测技术研究

5.1 SO3在线检测装置介绍

5.2 测量软件及数据采集系统介绍

5.3 光电探测模块

5.3.1 激光器稳定性检测

5.3.2 单双光束稳定性分析

5.3.3 分光角度对测量结果的影响

5.4 气液混合与分离装置

5.5 化学反应与过滤装置

5.5.1 滤板孔径对测量结果的影响

5.5.2 液位高度对测量结果的影响

5.5.3 反应床大小对测量结果的影响

5.5.4 药品量对测量结果的影响

5.6 装置整体测试

5.6.1 响应时间测试

5.6.2 重复性测试

5.7 实验数据误差分析

5.8 本章小结

第6章 全文总结及展望

参考文献

攻读学位期间的主要研究成果

致谢