溶液吸收法

溶液吸收法（共3篇）

溶液吸收法 篇1

汞俗称水银, 化学符号是Hg, 在常温下具有可蒸发、吸附性强、容易被生物体吸收等特性, 其蒸气无色无味, 比空气重七倍。有资料表明, 如吸入浓度为1.2~5.0mg/m3的含汞蒸气的空气, 则会发生严重的急性中毒, 足以导致生命危险和长期的神经系统破坏;当空气中含汞蒸气浓度为0.10mg/m3时, 呼吸4个月就会出现汞吸收, 呼吸3~4年就会导致慢性中毒。用具有较高氧化还原电位的物质, 如高锰酸钾、碘、次氯酸钙、次氯酸钠、硝酸、酸性重铬酸钾以及与汞可以生成络合物的物质作为吸收剂, 可去除烟气中的汞, 具有反应速度快、净化效率高、溶液浓度低、不易挥发、沉淀物少且比较经济。

1 高锰酸钾溶液吸收

高锰酸钾溶液具有很高的氧化还原电位, 具有强氧化性, 可以将汞迅速氧化成氧化汞, 同时产生的二氧化锰又可以和汞生成络合物。其反应式为:

吸收设备可以采用各种塔器, 采用斜孔板塔较多。吸收液中KM-n O4浓度为0.3%~0.6%, 空塔气速2m/s左右, 液气比2.6~5.0L/m3, 净化效率达96%~98%。反应的生成物可用低温电解法, 也可用氯化锡处理回收汞。废水经曝气处理后可以重复使用。对高浓度汞蒸汽注意定时补加高锰酸钾。该法净化效率很高 (>99.9%) 。尾气含汞可以稳定控制载10μg/m3以内, 消除了汞蒸气对环境的污染。工艺流程简单, 设备易操作。

2 次氯酸钠溶液吸收

吸收剂是次氯酸钠 (氧化剂) 和氯化钠 (络合剂) , 除可生成Hg O外, 还可生成汞氯络合离子[Hg Cl4]2-。采用的设备和工艺路线与高锰酸钾法类似, 反应产物也可通过电解法回收汞。

3 硫酸-软锰矿液体吸收法

采用的吸收剂为含软锰矿 (粒度为110目, 约130μm, 含Mn O268%左右) 100g/L、硫酸3g/L左右的悬浮液。主要化学反应为:

吸收设备采用填料塔、板式塔、湍球塔或鼓泡反应器。工艺流程如图1。

实际应用中多采用二级吸收, 有时后面还串联经过充氯活性炭吸附器, 使总净化效率达99%以上。吸收塔下来的含汞废液可回收Hg SO4, 进而回收汞。

此法的优点是可净化高浓度含汞废气, 净化效率高, 运行费用低, 可以回收汞资源, 经济效益好, 但是装置复杂。

4 碘-碘化钾溶液吸收法

吸收液为含I2的KI溶液, 反应如下:

该法可以处理高浓度的含汞废气, 吸收产物可以用电解法回收汞。但是投资和运行费用均较高。

5 过硫酸铵溶液吸收法

汞与过硫酸铵的反应式为:

反应后的溶液含汞浓度达到一定值时, 可以采用电解法回收汞。吸收含汞废气装置如图2。

6 氯化法

该法由挪威公司开发。烟气进入脱汞塔, 在塔内与喷淋的Hg Cl2溶液逆流洗涤, 烟气中的汞蒸汽被Hg Cl2溶液氧化生成Hg2Cl2沉淀。将生成的部份Hg2Cl2沉淀用Cl2氧化, 再生成Hg Cl2溶液以便循环使用。

7 硫化钠法

该法为日本开发。烟气进入洗涤塔, 洗涤塔内喷入硫化钠溶液, 95%~98%的汞与硫化钠生成硫化汞沉淀而得以分离。

摘要：含汞烟气如不经过净化处理直接排放, 会造成空气污染、破坏水资源质量, 危害人体健康。本文主要论述如何通过溶液吸收法治理含汞工业烟气, 溶液吸收法包括高锰酸钾溶液吸收法, 次氯酸钠溶液吸收法, 硫酸-软锰矿液体吸收法, 碘-碘化钾溶液吸收法, 过硫酸铵溶液吸收法, 氯化法, 并对相关吸收方法进行了分析和结果验证, 可有效净化含汞废气。

关键词：溶液吸收法,含汞工业烟气,含汞烟气治理

参考文献

[1]韩月香, 诸永泉, 谈定生等.吸附法治理汞废气的机理研究.上海大学学报 (自然科学版) , 2002.

[2]洪燕, 潘红, 曾青.燃煤烟气中汞的控制技术.中国电力节能与环保信息网, 2007.

[3]徐稳定, 石林, 耿曼.燃煤电厂烟气中汞的控制技术研究概况[A].电站系统工程, 2006.

溶液吸收法 篇2

本工作在中空纤维膜接触器 (简称膜接触器) 中以半胱氨酸合钴溶液为吸收液, 采用膜吸收法处理NO废气。探讨了相关工艺参数对NO去除率的影响, 以及吸收液的再生后循环使用效果。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

实验气体为模拟NO废气, 质量浓度为650 mg/m3左右。

六水合硝酸钴和氨水 (质量分数25%) 均为分析纯;L-半胱氨酸盐酸盐:生物试剂。

膜接触器:膜材质为聚丙烯;膜纤维数量1 000根;有效工作长度300 mm;膜微孔孔径0.02~0.20μm;膜总表面积0.754 m2。

721型分光光度计:上海精密科学仪器有限公司;BT00-600M型蠕动泵:保定兰格恒流泵有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 半胱氨酸合钴溶液的制备

分别称取一定量的六水合硝酸钴和L-半胱氨酸盐酸盐, 加入600 m L水, 滴加一定量氨水调节溶液p H, 50℃恒温搅拌1 h, 制得一定浓度的半胱氨酸合钴溶液作为吸收液。

1.2.2 实验装置和工艺流程

膜吸收法处理NO废气的工艺流程见图1。将一定浓度的模拟NO废气以一定流速由膜接触器下端通入管程, 将一定p H、一定温度的吸收液以一定流速用蠕动泵通入膜接触器壳程, 气液两相并流操作, 测定进气和出气中NO的质量浓度。计算NO去除率 (η, %) 和传质系数 (K, m/s) 。

1 NO气体发生装置;2流量计;3温度压力传感器;4膜接触器;5气体检测器;6吸收液池;7蠕动泵

1.3 分析方法

按照文献[15]方法计算K;采用盐酸萘乙二胺分光光度法测定进气和出气中NO的质量浓度[16]。

2 结果与讨论

2.1 吸收液p H对NO去除率的影响

在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为649.62 mg/m3、吸收液温度为65℃、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s的条件下, 吸收液p H对NO去除率的影响见图2。当吸收液p H为2~8时, 半胱氨酸的氧化产物胱氨酸很容易在溶液中产生沉淀[17], 进而堵塞膜微孔, 因此吸收液的p H需大于8。由图2可见, 随吸收液p H增大, NO去除率逐渐下降。这是因为随吸收液p H增大, 溶液中的Co2+越来越容易氧化成Co3+, 而Co3+并没有催化活性, 因而NO去除率逐渐下降。本实验适宜的吸收液p H为9。

2.2 吸收液流速对传质系数和NO去除率的影响

在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为656.33 mg/m3、吸收液温度为65℃、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液p H为9的条件下, 吸收液流速对传质系数和NO去除率的影响见图3。

由图3可见, 随着吸收液流速的增大, 传质系数增大, NO去除率提高。这是因为, 吸收液流速增大可以增强液相侧湍流扰动, 加大气液传质速率, 使膜接触器外侧的液膜变薄, 进而减小液相侧传质阻力[18,19]。同时也可以加速液相侧吸收液的更新速率, 提高传质速率。但在实际应用中并非吸收液流速越大越好。因为随着吸收液流速的增加, 液相侧压力增大, 会使得膜孔润湿程度增加, 进而增大液相传质阻力[20]。此外考虑相应的动力消耗及膜的耐受性等因素, 本实验适宜的吸收液流速为0.003 m/s。

2.3 吸收液温度对传质系数和NO去除率的影响

在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为646.63 mg/m3、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液p H为9、吸收液流速为0.003 m/s的条件下, 吸收液温度对传质系数和NO去除率的影响见图4。由图4可见, 吸收液温度升高对膜吸收过程有着双重影响:一方面, 吸收液温度升高可以提高化学反应速率, 加速气液传质, 使得NO与吸收液的反应速率加快, NO去除率增大;另一方面, 吸收液温度升高会使吸收液的挥发程度增大。当吸收液温度达到一定值时, 吸收液的蒸汽充满膜孔甚至是膜接触器的管程, 使膜孔润湿, 液相传质阻力增大[21,22], 且这种润湿作用随着吸收液温度的升高而更为明显, 同时相应的能耗也增加。综合考虑, 本实验适宜的吸收液温度为50℃。

2.4 进气流速对传质系数和NO去除率的影响

在进气中NO质量浓度为661.95 mg/m3、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液p H为9、吸收液温度为50℃、吸收液流速为0.003 m/s的条件下, 进气流速对传质系数和NO去除率的影响见图5。由图5可见:当进气流速较低时, 气体在膜接触器中的停留时间较长, NO有足够的时间被吸收液吸收并进行反应, 因此, NO去除率较高;随着进气流速逐渐增加, 气体边界层变薄, 气相侧传质阻力降低, 气体在膜接触器中的停留时间变短, 因而NO去除率逐渐降低[23]。本实验适宜的进气流速为0.005 m/s。

2.5 NO去除率随吸收时间的变化

在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液p H为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的条件下, NO去除率随吸收时间的变化见图6。由图6可见:吸收时间在55 min之内时, NO去除率保持在98%以上;吸收时间超过55 min之后, NO去除率迅速下降。

2.6 吸收液的循环使用效果

在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液p H为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的条件下, 吸收液经SO2还原处理后的循环使用效果见图7。由图7可见, 吸收液经SO2还原处理后可多次循环使用, 吸收效果基本不变。

3 结论

a) 在中空纤维膜接触器中以半胱氨酸合钴溶液为吸收液, 采用膜吸收法处理NO废气。在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液p H为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的优化工艺条件下, 吸收时间在55 min之内时, NO去除率保持在98%以上;吸收时间超过55min之后, NO去除率迅速下降。

b) 吸收液经SO2还原处理后可多次循环使用, 吸收效果基本不变。

摘要：在中空纤维膜接触器中以半胱氨酸合钴溶液为吸收液, 采用膜吸收法处理NO废气。研究了对传质系数和NO去除率的影响因素, 以及吸收液循环使用效果。实验结果表明:在进气流速为0.005 m/s、进气中NO质量浓度为650.14 mg/m3、吸收液pH为9、吸收液中半胱氨酸合钴浓度为0.017 mol/L、吸收液流速为0.003 m/s、吸收液温度为50℃的优化工艺条件下, 吸收时间在55 min之内时, NO去除率保持在98%以上;吸收时间超过55 min之后, NO去除率迅速下降。吸收液经SO2还原处理后可多次循环使用, 吸收效果基本不变。

溶液吸收法 篇3

AKD生产主要分酰化和缩合2个过程[3], 其中酰化过程中, 硬脂酸同光气反应, 生成硬脂酰氯和氯化氢气体和二氧化碳气体, 氯化氢气体吸收后作为回收盐酸出售, 二氧化碳排空过程中会夹带极其微量的光气, 不设计处理装置直接排空存在环保压力和安全隐患。

AKD生产尾气CO2中可能带有极微量的光气, 使用Na OH溶液吸收时, CO2尾气会同Na OH溶液反应, 造成Na OH溶液大量消耗。Na2CO3、Na HCO3属于强碱弱酸盐, 水解显碱性, 其中Na2CO3水溶液p H=10.6, Na HCO3水溶液p H=8.3。CO2同Na2CO3溶液反应可以生成Na HCO3溶液, 生成的Na HCO3极不稳定, 受热极易分解, CO2逸出, 因此CO2和微量的光气组成的AKD尾气, 通入Na2CO3、Na HCO3溶液进行吸收, 可以忽略CO2参与反应的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料及试剂

Na2CO3·10H2O (分析纯) 、Na HCO3 (分析纯) 、工艺水 (在25℃时电导率<1.0μs·cm-1) , 光气 (自产) 。

1.2 实验过程

准确配制2%、11%浓度的Na2CO3溶液、1%、3%、11%浓度的Na HCO3溶液和1%、3%的Na2CO3和Na HCO3混合溶液, 分别加入2000m L三口圆底烧瓶中, 通入光气, 光气流量约为10L·h-1, 开搅拌, 20~30min取样, 尾气使用12%~18%Na OH溶液吸收, 通过分析Na Cl含量, 折算成吸收光气的质量。

1.2.1 Na2CO3溶液浓度对光气吸收的影响

分别使用2%和11%的Na2CO3溶液作为光气吸收液时, 随着吸收时间增加, 溶液中吸收的光气量不断增大, 光气吸收量增加同吸收时间变化曲线见图1。从分析数据可以看出, 使用2%浓度的Na2CO3溶液吸收时, 单位时间光气的吸收量比使用11%浓度时有所提高, 说明低浓度Na2CO3溶液对光气吸收较好, 其中2%浓度时光气平均吸收速率约为5.34g·h-1, 11%浓度时光气平均吸收速率约为3.27g·h-1, 随着CO32-不断消耗, 曲线斜率不断减小。

1.2.2 Na HCO3溶液浓度对光气吸收的影响

分别使用1%、3%和7%的Na HCO3溶液作为光气吸收液, 其光气吸收量同浓度变化曲线见图2。从变化曲线可以看出, Na HCO3溶液浓度变化对光气吸收同Na2CO3溶液吸收时比较相似, 光气吸收量随Na HCO3溶液浓度变大而减小, 说明吸收液浓度降低有利于光气吸收, 1%、3%和7%的Na HCO3溶液吸收光气的平均速率分别约为7.15g·h-1、5g·h-1、3.35g·h-1。

1.2.3 Na2CO3、Na HCO3混合溶液浓度对光气吸收的影响

分别配制Na2CO3和Na HCO3浓度均为1%、3%两组混合溶液作为光气的吸收液, 其光气吸收量同浓度变化曲线见图3。Na2CO3和Na HCO3溶液组成的缓冲体系, 其吸收光气质量同样随溶液浓度减少而提高。其平均吸收速率分别为2.97g·h-1、4.51g·h-1。

1.2.4 溶液p H值与浓度对应关系

选择3%浓度的Na HCO3溶液作吸收液时, 测定溶液浓度与p H值对应曲线见图4。

从图4可以看出, 随着Na HCO3溶液浓度不断减少, 其溶液的p H值随之降低, 当吸收时间达到80min时, 溶液p H值<7, 主要是由于光气水解后生成HCl, 造成溶液显酸性, 此时Cl-浓度增大是以光气水解为主。

2 结论

(1) 从实验数据可以看出, Na2CO3、Na HCO3溶液吸收光气的质量随溶液浓度增大而变小。Na2CO3、Na HCO3溶液浓度减小, 相当于增大了工艺水加入量, Na2CO3、Na HCO3属于强碱弱酸盐, 水解反应过程中, 增大工艺水量可以促进水解反应, 生成OH-速率加快, 从而吸收光气的速率也相应加快。

(2) Na2CO3电离生成Na+和CO32-, CO32-水解过程包括一级水解、二级水解, 其中以一级水解为主。Na HCO3电离生成Na+和HCO3-, HCO3-水解过程属于二级水解。经过水解生成的OH-同光气发生反应, 生成Cl-, 随着反应持续进行, Cl-浓度不断增大, 由于是小试试验, 各吸收液均为一次性吸收, Na2CO3、Na HCO3消耗完全后, Cl-浓度增大是以光气水解为主。

(3) 在目前实验条件下, 分别使用Na2CO3、Na HCO3溶液和Na2CO3、Na HCO3混合溶液作为吸收液, 对光气均有不同程度的吸收效果, 从计算结果看, 其中1%Na HCO3溶液的吸收效果较为理想, 从实验数据可以看出对于CO2中微量光气 (ppm级) , 使用Na2CO3、Na HCO3溶液及混合溶液可以很好地吸收, 同时可以避免因为使用Na OH溶液作为吸收液因同CO2反应而造成大量消耗。

摘要：AKD生产尾气二氧化碳中含有极微量的光气, 使用氢氧化钠溶液吸收光气时会因为同二氧化碳反应而造成碱液大量消耗。本文以Na2CO3、NaHCO3溶液作为吸收液, 研究吸收液浓度、pH值、吸收时间对吸收效果的影响, 探索Na 2CO3、NaHCO3溶液吸收光气的可行性。

关键词：AKD,光气,碱液,尾气处理

参考文献

[1]龙春梅, 蒋文伟.AKD的化学合成[J].应用化工, 2005 (2) :128-130.

[2]祁秀秀, 王顺明.烷基乙烯酮二聚体的合成影响[J].化工时刊, 2005 (12) :30-31.