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工业生产及废弃物处理过程中产生的硫化氢(H2S)气体是极具危害的环境污染物,也是目前典型的致霾源。近几年新兴的铁基离子液体在非水相催化氧化脱除H2S及资源化方面取得了显著效果。但脱硫剂氧气再生过程受动力学限制,存在再生速率及效率低等问题,并且H2S中氢转化为水,氢资源并未得到充分利用。电解法通过外加电源控制直接从体系中抢夺电子实现脱硫剂再生,既可以加快再生速率又可以充分利用氢资源,更符合现代绿色化工的要求。为推动铁基离子液体脱硫电解循环工艺,本论文通过引入Fe(Ⅱ)构建了复合的铁基咪唑类离子液体(Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL)模拟脱硫后铁基离子液体的组成,从电化学性质、脱硫体系性能、电解再生及循环过程几方面开展基础研究：(1)铁基咪唑类离子液体具有活性粒子浓度高、氧化还原活性强等特点,电化学性质复杂。针对此特殊体系,本论文在无添加其它电解质的前提下,选取超微电极有效降低未补偿电阻的影响,采用循环伏安法和电位阶跃计时电流法等研究了Fe(Ⅲ)-IL和Fe(Ⅱ)IL中含铁离子在电极表面的电化学反应机理,测定了两种离子液体的粘度(η)、电导率(σ)、离子在电极附近的表观扩散系数(D’)等电化学参数,探讨了添加溶剂对两种离子液体电化学性质的影响。研究表明,Fe(Ⅱ)的引入并未改变铁基离子液体中Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)在铂电极上的准可逆反应行为。电极反应可简化为：FeCl4-+e-=FeCl42-; 3FeCl42-=Fe3Cl7-+5Cl-。电活性离子在电极附近的传递受扩散和电迁移共同控制。D’随温度升高而增大,温度相同的条件下,D’Fe3C17-(Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL)>D’FeCl4-(Fe(Ⅲ)-IL)>D’FeCl4-(Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL).ηFe(Ⅲ/Ⅱ)-IL>ηFe(Ⅲ)-IL、σFe(Ⅲ/Ⅱ)-IL<σFe(Ⅲ)-IL。利用VFT方程拟合研究铁基离子液体粘度等参数与温度的关系比Arrhenius方程更准确。溶剂尤其强极性溶剂的加入会影响离子液体的电极反应,有利于降低体系粘度,增大摩尔电导率,增大活性离子的表观扩散系数。(2)一定量Fe(Ⅱ)有利于脱硫和电解再生过程的匹配。本文采用Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL研究脱除硫化氢的性能,结果显示Fe(Ⅱ)的引入提高了体系的脱硫效率。为进一步改善铁基离子液体性能及脱硫效果,本文还探究了弱碱性极性溶剂与Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL形成的共溶体系的稳定性及脱硫性能,并对比分析了Fe(Ⅲ)-IL和Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)体系的脱硫机理。添加中性或弱碱性溶剂可以适当降低铁基离子液体的酸性,促进H2S的溶解吸收,推动气液传质过程,使脱硫性能大大提高。脱硫后有斜方晶型硫磺产生。脱硫机理简化为：6FeCl4-+14[Bmim]+ +3H2S→2Fe3Cl7-+3HCl+3S↓+ 7[Bmim]2C1++3H+。DMF的加入并未改变Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL的主体结构,但与Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL存在一定的相互作用,使体系的热稳定性和电化学稳定性有所改变,促进H2S的解离及Fe(Ⅲ)对H2S的氧化,同时也能防止HC1溢出。(3)在分析H+、Cl-等在离子液体中的电化学活性的基础上,本文以离子液体脱硫液体系为阳极液,HCl水溶液为阴极液,构建了隔膜电解槽,分别采用恒电位和恒电流法进行电解再生。恒电位电解的最适阳极电位为0.8V (vs.Ag/AgCl),电解反应速率随Fe(Ⅱ)浓度升高而增大,添加极性溶剂可显著增大Fe(Ⅱ)的氧化转化率和平均氧化速率。电解再生Fe(Ⅲ/Ⅱ)-IL/DMF体系时,少量水有利于电解再生,但略微影响反应稳定性。同一时间内YAB膜比Nafion膜Fe(Ⅱ)转化率高,但电解稳定性相对较差。恒电流电解操作简单,电流设定值越大,Fe(Ⅱ)转化率越高,电流效率越低,更易发生副反应。(4)在上述研究的基础上,本文进行了间接脱硫电解循环实验。循环过程中脱硫效率均高于98%,电解再生速率基本一致。根据物料衡算推测循环过程能稳定进行。通过红外和循环伏安图分析得出,循环脱硫再生后体系的骨架结构、铁的氧化还原性未发生变化。综上,该体系可用于循环脱硫。