钠碱法烟气脱硫废液的膜电解再生技术及机理研究
发布时间：2020-11-13 19:17
二氧化硫的大量排放造成严重的大气污染,带来巨额的经济损失。目前常用的脱硫技术普遍存在着投资、运行成本高的问题,严重地制约了脱硫措施的实施。在对膜电解和钠碱脱硫法进行深入研究的基础上,本文提出了低价态膜电解钠碱再生循环烟气脱硫法。利用不同电解单元,以亚硫酸钠和亚硫酸氢钠溶液为模拟吸收富液,对其膜电解再生部分进行了研究。结果表明: 在两室单阴膜电解单元中:电流密度越大、阴极液的进口pH值越低、阳极液浓度越大、流速越快吸收液再生和硫回收效果越好。理论模型为单阴膜电解过程中硫的理论电解效率与阴极进出口液酸度关系式,实验证明该模型完全符合实际情况,计算结果亦显示膜电解一次性再生硫的电解效率不会超过50%,且在一定的pH值范围内该模型有较好的稳定性。 在三室阴阳膜电解单元中:随着电解溶液浓度、电流密度及阳极液硫酸浓度的增大,系统电流效率有逐渐降低之势。随着电解溶液pH值和阴、阳极液流速的不断增大,系统电流效率有逐渐上升之势。理论推导模型表明:当pH值控制在5.0～5.5范围时,在钠离子和总硫同时迁出的共同作用下中间室溶液的氢离子浓度几乎不改变。当低pH值时,膜电解过程中溶液的pH值不断升高;当高pH值时,膜电解过程中溶液的pH值不断降低。 在三室双阳膜电解单元中:电解溶液浓度、pH值对系统电流效率的影响不明显。随着电流密度的增大,中间室电流效率呈逐渐降低之势。随着阳极液硫酸浓度的增大,系统电流效率呈逐渐上升之势,但总体上升幅度不大。理论推导模型表明:中间室进口液pH值在5.0左右时,出口液pH值是最低的。在出口液pH上限接近6、下限接近3时溶液的pH变化减缓,要达到解吸所需的pH值,需要进一步加大膜面积。阴极室钠离子迁移率增加出口液pH提高,再生程度提高,并且有突变,表明要达到高的出口液pH,就需要加大膜电解的膜面积,或加大膜电压,以提高钠离子迁移率,并且尽量控制在pH值发生突变的范围附近再生。通过以上关系式可以通过计算钠离子的迁移量来设计膜电极装置的膜面积,并优化膜电解装置的操作条件和设备大小。 本研究提出了膜电解钠碱脱硫废液的工艺流程,实验研究和理论推导了两室单阴膜单元、三室阴阳膜单元和三室双阳膜单元膜电解时电解液的组成和浓度、电流密度、阳极液硫酸浓度、阴、阳极液流速等对电解效果的影响。并与理论模型进行了验证,为设计膜电解组合提供了理论依据。通过计算设计膜电解装置的膜面积,并优化膜电解装置的操作条件和设备,为设计膜电解组合提供了参考条件。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：X703.1
【部分图文】：
图2-1 SO2对人体健康的影响及其衍生物不仅对人的呼吸系统产生危害，还会引起脑、对生殖系统也有危害，二氧化硫实际成为人体健康的最大“对机体的毒害作用主要由其体内衍生物（HSO3-和SO32-）O32-毒害的方式是将其转化为硫酸盐（SO42-）后从尿中排出硫酸盐氧化酶，它在各器官中均有分布。体内HSO3-和SO大量自由基和活性氧[34]，易引起氧化损伤，并可通过氧化SH-Px、SOD等抗氧化系统发生改变。污染对动物和人体的毒理研究已积累了较多的成果[35]，如畸变率、姊妹染色单体互换率及微核率显著增加，引起肺肿瘤发生，通过其体内衍生物影响糖类、脂类、蛋白质以不仅如此，越来越多的证据表明SO2对机体的氧化损伤是它可造成心、肝、胃、肠、胸腺、肾[36]、睾丸及骨髓细胞[335]、血红细胞[40]、气管和支气管等处脂质过氧化水平升高，
图2-2 SO2对质膜类脂和叶绿体伤害的机理（3）植物对SO2的抗性及其在环境保护中的应用[57]①利用植物对SO2的抗性进行环境净化 利用树木、绿地对SO2吸收、净是环境保护的一个重要方面[58]。此外，气候条件的变化也影响着植物的抗性因此抗污植物的筛选应提倡现场栽植。②利用SO2敏感植物进行环境监测 在理论上各种植物对大气污染都能到监测作用。敏感植物出现伤害症状，表明空气被污染；抗性中等植物受害明污染较重；当抗性强的植物受害时证明污染相当严重。为能提前预测空气程度，通常选用最敏感植物为指示植物，例如紫露草、紫花苜蓿、向日葵、大车前和大豆等。近年来，地衣在SO2的环境监测中也受到了普遍重视。2.1.2 酸雨的危害2.1.2.1 酸雨的形成
图 2-3 酸雨及其干湿性沉降的形成过程 酸雨的分布特点国酸雨正呈蔓延之势，继欧洲、北美之后成为世界第三大酸雨区覆盖面积占国土面积的 30%以上；酸雨出现频率大于 70%。内外部分地区降水主要化学组成如表 2-2 所示[60]：表 2-2 国内外部分地区降水主要化学组成 (μmol/L)
【引证文献】
本文编号：2882532
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2006
【中图分类】：X703.1
【部分图文】：
图2-1 SO2对人体健康的影响及其衍生物不仅对人的呼吸系统产生危害，还会引起脑、对生殖系统也有危害，二氧化硫实际成为人体健康的最大“对机体的毒害作用主要由其体内衍生物（HSO3-和SO32-）O32-毒害的方式是将其转化为硫酸盐（SO42-）后从尿中排出硫酸盐氧化酶，它在各器官中均有分布。体内HSO3-和SO大量自由基和活性氧[34]，易引起氧化损伤，并可通过氧化SH-Px、SOD等抗氧化系统发生改变。污染对动物和人体的毒理研究已积累了较多的成果[35]，如畸变率、姊妹染色单体互换率及微核率显著增加，引起肺肿瘤发生，通过其体内衍生物影响糖类、脂类、蛋白质以不仅如此，越来越多的证据表明SO2对机体的氧化损伤是它可造成心、肝、胃、肠、胸腺、肾[36]、睾丸及骨髓细胞[335]、血红细胞[40]、气管和支气管等处脂质过氧化水平升高，
图2-2 SO2对质膜类脂和叶绿体伤害的机理（3）植物对SO2的抗性及其在环境保护中的应用[57]①利用植物对SO2的抗性进行环境净化 利用树木、绿地对SO2吸收、净是环境保护的一个重要方面[58]。此外，气候条件的变化也影响着植物的抗性因此抗污植物的筛选应提倡现场栽植。②利用SO2敏感植物进行环境监测 在理论上各种植物对大气污染都能到监测作用。敏感植物出现伤害症状，表明空气被污染；抗性中等植物受害明污染较重；当抗性强的植物受害时证明污染相当严重。为能提前预测空气程度，通常选用最敏感植物为指示植物，例如紫露草、紫花苜蓿、向日葵、大车前和大豆等。近年来，地衣在SO2的环境监测中也受到了普遍重视。2.1.2 酸雨的危害2.1.2.1 酸雨的形成
图 2-3 酸雨及其干湿性沉降的形成过程 酸雨的分布特点国酸雨正呈蔓延之势，继欧洲、北美之后成为世界第三大酸雨区覆盖面积占国土面积的 30%以上；酸雨出现频率大于 70%。内外部分地区降水主要化学组成如表 2-2 所示[60]：表 2-2 国内外部分地区降水主要化学组成 (μmol/L)
【引证文献】
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本文编号：2882532
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