论文部分内容阅读
二氧化硫几乎存在于所有工矿企业中,对人体及其动植物、建筑物和整个生态系统造成严重危害。因此,二氧化硫在排放到大气中之前应该进行脱硫处理,以降低对环境的污染。烟气脱硫技术较多,其中湿法烟气脱硫技术应用最广泛,金属离子液相催化氧化法是其中一种,其优点是脱硫效率高,反应速度快。但缺点是反应在水相中进行,脱硫后的脱硫产物与催化剂溶于一相,产物分离难,且副产品价值低,同时,还必须不间断的添加催化剂,催化剂损耗大,因此探索一种新的湿法烟气脱硫工艺具有重要的意义。本文以合成的铁基离子液体为催化剂,构建了铁基离子液体-水-乙醇的三元脱硫体系进行了烟气脱硫实验。以1-丁基-3-甲基氯代咪唑[Bmim]Cl和FeCl3·6H2O(摩尔比为1：2)为原料合成了铁基离子液体。该离子液体通过红外光谱表征表现为疏水性,其化学组成通过元素分析得到为[Bmim]Fe0.9Cl4.7。拉曼光谱显示该铁基离子液体中铁离子以FeCl4-形式存在。对三元体系的红外表征表明水和乙醇对铁基离子液体的结构没有影响。以铁基离子液体-水-乙醇的三元体系作为脱硫液进行了烟气脱硫工艺研究,考察了气体流量、二氧化硫浓度、脱硫液pH、反应温度和水含量对脱硫效率的影响以及氧气的作用,并且对脱硫后的铁基离子液体进行了红外表征,结果显示铁基离子液体结构没有发生变化,而且对铁基离子液体脱除烟气中二氧化硫动力学做了初步研究。工艺实验得出的结论是：气体流量、二氧化硫浓度、和脱硫液pH和含水量是对脱硫率影响最为显著的因素,最适的反应温度为40-50℃,最佳气体流量是150mL/min,脱硫液pH应该控制在2.0左右,脱硫液比例为1：1.5：3(含水量27.2%)时脱硫效果最好。动力学研究表明,反应对Fe3+为-0.5级,浓度增大对反应起到抑制作用；对Fe2+为-0.5级,对反应起抑制作用；反应活化能为63.26kJ/mol;适宜pH为2.0左右。脱硫反应后,对脱硫液进行加热使乙醇完全挥发后,形成铁基离子液体相与水相分层状态,脱硫产物溶解于水相中,通过分液可分离。并且脱硫前后,通过红外对比,铁基离子液体结构没有发生变化,铁基离子液体可以循环使用。因此,铁基离子液体可以用来脱除二氧化硫,解决了脱硫产物难分离和催化剂损耗大的问题,是一种绿色的湿法烟气脱硫工艺。