湿法脱硫中亚硫酸盐固相催化氧化理论研究

摘要

目前SO2对环境的危害越来越大,而工业锅炉排放的烟气是SO2的主要来源之一,同时也是雾霾天气的成因之一。湿法脱硫是一种常用的烟气脱硫技术,主要包括石灰石/石膏法、氧化镁法、氨法、双碱法等。而湿式镁法烟气脱硫工艺近年来在工业燃煤锅炉烟气脱硫领域得到了广泛的应用。但由于副产物亚硫酸镁催化氧化所用离子态催化剂尚未得到有效回收,需要对其进行定期补充,进而增加了运行成本,且离子态催化剂一部分会进入硫酸镁中,影响其经济价值,另一部分会随脱硫外排液进入水环境,造成水体污染,因而阻碍了脱硫副产物的回收利用以及该技术的推广。
　　本文将亚硫酸镁作为典型来研究亚硫酸盐催化氧化理论。以钴盐作为催化剂的主要活性组分,采用共沉淀法制得固相催化剂。而后通过正交试验,对催化剂中的钴盐含量、是否洗涤催化剂、对其进行水浴蒸干或抽滤、是否经过250℃焙烧及最终焙烧温度进行筛选,最终得到可使催化活性发挥到最佳的制备条件:钴盐含量=6M、未洗涤、水浴蒸干(抽滤)、250℃焙烧、最终焙烧温度=450℃。
　　选用最佳制备条件下制得的催化剂进行亚硫酸镁氧化反应动力学研究,通过改变亚硫酸镁初始浓度、催化剂质量浓度、氧分压、空气流量、pH和温度等条件,研究了亚硫酸镁在固相催化剂存在条件下氧化的宏观反应动力学及反应机理。结果表明,总反应过程受催化剂质量浓度、氧分压和温度的影响。其中,催化剂质量浓度、氧分压、亚硫酸镁初始浓度的分级数分别为0.35、0.41、0,反应的表观活化能为13.24-1k J?mol。结合催化剂的表征结果建立三相反应过程模型初步推断亚硫酸镁在固相催化剂存在下的氧化反应机理。通过对催化剂流失特性的研究,证明所制备的催化剂符合预期目标。
　　本文通过对湿法脱硫中亚硫酸镁固相催化氧化理论的研究,不仅为亚硫酸盐固相催化氧化机理提供了参考,而且为今后固相催化剂应用于亚硫酸盐氧化反应提供了科学依据。

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第1章 前言

1.1二氧化硫的危害及排放控制趋势

1.2烟气脱硫工艺概述

1.3常用湿式脱硫技术概述

1.4 亚硫酸盐氧化反应动力学研究背景

1.5 课题研究目的、意义与内容

第2章 实验系统和方法

2.1实验试剂与实验仪器

2.2 催化剂的常用制备方法

2.3 催化剂的活性评价

2.4 催化剂的表征方法

第3章 催化剂的制备工艺

3.1 本章引言

3.2催化剂的制备

3.3 催化剂制备条件的筛选

第4章 催化条件下亚硫酸镁氧化反应动力学

4.1 本章引言

4.2 催化剂的表征

4.3 氧化反应机理

4.4 各反应因素对亚硫酸镁氧化速率的影响

4.5催化剂中钴离子的流失特征

4.6 本章小结

第5章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献：

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢