磷石膏还原分解反应热力学分析

磷石膏是高浓度磷肥工业排放的固体废弃物,采用HSC Chemistry 5热力学计算软件对焦炭、硫磺、氢气、一氧化碳与磷石膏还原反应进行了对比分析,探索如分解温度、平衡常数、耗能与还原介质的关系。结果表明,不论采用上述何种还原介质,CaSO4还原分解成CaS均比CaO容易进行。     

磷石膏预分解的热分析研究

采用热分析的方法对磷石膏在不同掺碳量、不同气氛条件下的热反应过程进行了研究,针对近年来提出的利用水泥新型干法技术实现磷石膏预分解制硫酸联产水泥的设想,研究了磷石膏的热分解过程对预热分解炉的适应性。结果表明,在碳与磷石膏的混合体系中,碳仅能在一定程度上促进磷石膏分解,其完全分解温度接近1 300℃。而在较强还原气氛中,磷石膏+碳系统生成硫化钙,在约1 260℃时才完全分解。因此新型干法水泥工艺分解磷石膏制酸联产水泥新工艺在实际过程中将受限于硫酸盐及硫化物熔点较低与硫酸钙分解温度较高这对矛盾而不宜直接采用。     

以废渣磷石膏为原料水热法制备硫酸钙晶须

以磷石膏为原料,采用水热法制备硫酸钙晶须。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及红外光谱仪(FT-IR)等仪器对产物进行表征,研究了反应温度和时间、料浆初始固液比及不同添加剂等因素对产物形貌及可溶磷含量等的影响。结果表明,最佳反应条件为:反应温度140℃,反应时间2 h,料浆固液比为1∶10,最佳添加剂及剂量为丙三醇(V醇/V总液为50%)。所得产物为六方晶系的CaSO4.0.5H2O,直径1～3μm,晶须长径比为45左右,合成率约95%,产物可溶磷含量由原样的0.41%降至0.21%。     

利用白云石回收污泥厌氧消化液中的磷

为经济有效地从污泥厌氧消化液中回收磷,构建了以白云石提供钙镁源的磷回收方法,探讨了磷回收的工艺条件与效果。通过盐酸酸化厌氧消化液以降低其碳酸盐含量,同时利用白云石溶于冷稀盐酸的特性使其钙镁缓慢释放到酸化的厌氧消化液中形成第一步磷回收体系,考察体系酸化pH、白云石与厌氧消化液的固液比以及反应pH对白云石的钙镁释放和磷回收效果的影响;第一步磷回收后的上清液为第二步厌氧消化液磷回收提供钙镁源,研究投加钙磷摩尔比对磷回收效果的影响。实验结果表明,当固液比为5.0时,在酸化pH为4.0～4.5且酸化溶出时间为10 h以及反应pH为9.0的条件下,第一步磷回收产物以磷酸钙盐沉淀为主,厌氧消化液磷回收率及回收产物含磷率（以P2O5计）分别达到99.43%和38.49%;第一步磷回收后的上清液按一定的钙磷摩尔比投加到酸化后的厌氧消化液中进行第二步磷回收,当投加钙磷摩尔比为0.20时,在反应pH为9.0的条件下,回收产物同时含有磷酸钙盐和磷酸铵镁,厌氧消化液中氮、磷回收率分别达到13.19%和90.90%,回收产物氮、磷含量（以P2O5计）分别为0.26%和39.58%;经XRD、XRF、ICP及SEM等分析表征,2步磷回收的产物以磷酸钙盐和磷酸铵镁为主要成分,杂质少。研究表明,利用白云石为钙镁源,通过分别构建不同的磷回收体系可以分步从污泥厌氧消化液中经济有效地回收磷,且磷回收率和回收产物含磷率高。     

K2Cr2O7溶液同时脱硫脱硝实验研究

采用K2Cr2O7溶液作为吸收液,在自制的鼓泡反应器内,对模拟烟气进行同时脱硫脱硝的实验研究,考察多种因素对SO2脱除率(即脱硫率)和NO脱除率(即脱硝率)的影响。实验结果表明:K2Cr2O7浓度、反应温度、NO浓度、SO2浓度、烟气流量对脱硫率、脱硝率影响显著;当烟气流量为0.4L/min,气相中O2体积分数为6%,SO2体积分数为0.09%,NO体积分数为0.100%,K2Cr2O7摩尔浓度为10mmol/L,反应温度为40℃时,脱硫率、脱硝率分别达到100%和64.3%。     

污泥厌氧消化液中碳酸盐对回收磷的影响

为探讨污泥厌氧消化液中碳酸盐对以磷酸钙盐形式回收磷的影响,以粉煤灰浸出液为钙源,考察了消化液中的碳酸盐对磷回收过程和磷回收产物性质的影响。实验结果表明,在反应pH为10、反应钙磷摩尔比为1.67、反应时间为10 m in的条件下,消化液碳酸盐浓度为2 400 mg/L(以CaCO3计)时,磷的回收率为78.53%,回收产物中磷含量(以P2O5计)为28.93%;对消化液进行盐酸预酸化使pH达到4及以下时,磷回收率接近100%,回收产物中磷含量(以P2O5计)达到43.08%。消化液中碳酸盐的存在易形成碳酸钙沉淀,从而降低了磷回收率、回收产物中磷含量以及回收产品的纯度;预酸化能够有效地去除消化液中的碳酸盐并降低了其对磷回收的不利影响。     

钒硅催化脱硫脱硝的研究

考察了经10% H2-90% Ar(体积分数)还原的钒硅催化剂在固定床石英玻璃反应器中的脱硫脱硝活性,研究了反应温度、SO2/NO摩尔比及O2浓度对SO2和NO脱除率的影响.结果表明,还原后的钒硅催化剂的平均NO脱除率提高了15%左右;反应温度对脱硫脱硝影响较大,当温度为400℃以上时SO2和NO脱除率基本保持稳定;SO2/NO摩尔比为2和5时,钒硅催化剂的NO脱除率较高;模拟烟气中有O2条件下的脱硫脱硝活性明显高于无O2条件,O2体积分数为6.00%时SO2和NO脱除率达到最大.     

在Ru／Al2O3催化剂上用H2对SO2选择性催化还原的研究

本文对用H2来使SO2选择性催化还原为单质硫在Ru/Al2O3催化剂上的进行了研究,当物料比经过优化确定为SO2/H2=1:2.8时,在500℃下,SO2的转化率为90%以上,单质硫的产率为70%左右,比较于其他的催化还原SO2的催化剂,本催化剂采用金属而不是金属硫化物,这样既省去了催化剂预硫化的过程,同时也使在有氧条件下的选择性催化还原成为可能,实验考察了O2及水蒸气存在对过程的影响,在实验过程中发现,H2S作为中间产物生成,可推论该过程在催化剂上分两步进行:SO2首先在催化剂金属上被H2深度还原为H2S,然后在Al2O3载体的酸性中心上SO2与H2S发生Claud反应产生单质硫.     

尿素和添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮工艺研究(Ι)

对尿素和添加剂同时吸收烟气中 SO2 和 NOx 进行了实验研究。结果表明 ,烟气中 SO2 极易脱除 ,在实验条件下 SO2 脱除率均大于 99%,操作工艺条件变化主要是影响 NOx脱除率。尿素和添加剂质量分数对 NOx 脱除率影响较小 ,NOx脱除率随尿素和添加剂质量分数的增加而缓慢增加 ;吸收剂 p H和吸收反应温度对 NOx脱除率有显著影响 ,最佳 p H为 7,最佳反应温度为 70～80℃。     

湿法脱硫除尘产物中CaSO3分解的研究

实际测量表明,由于烟气脱硫除尘一体化技术中缺少氧化设备,其产物中含有大量易分解的CaSO3.CaSO3分解逸出的SO2会对环境产生不利影响,而影响CaSO3分解释放出SO2的因素有很多.对脱硫灰渣所处环境体系的pH、含氧浓度、脱硫灰渣自身的CaSO3含量和温度4个方面进行了研究.结果表明,灰渣体系的pH、灰渣自身的性质是影响灰渣SO2逸出的主要因素;反应气氛和温度也在不同程度上影响灰渣CaSO3分解,但较前两个因素的影响要逊色许多.     

尿素和添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮工艺研究(Ⅰ)

对尿素和添加剂同时吸收烟气中SO2和NOx进行了实验研究.结果表明,烟气中SO2极易脱除,在实验条件下SO2脱除率均大于99%,操作工艺条件变化主要是影响NOx脱除率.尿素和添加剂质量分数对NOx脱除率影响较小,NOx脱除率随尿素和添加剂质量分数的增加而缓慢增加;吸收剂pH和吸收反应温度对NOx脱除率有显著影响,最佳pH为7,最佳反应温度为70～80℃.     

Sn(Ⅳ)掺杂纳米TiO2/AC降解橙黄G的动力学与机理研究

采用溶胶凝胶法制备了掺杂Sn(Ⅳ)的TiO2/AC光催化剂,以生物染料橙黄G为目标降解物,研究了多相光催化降解橙黄G的动力学规律.研究表明,该反应符合Langmuir-Hinshelwood动力学方程,速控步为吸附反应.同时,利用GC/MS联用仪探讨了橙黄的中间产物及其降解机理:橙黄G在强氧化性自由基·OH、·OOH、·O2-的作用下逐渐分解氧化为小分子有机醛、酮、酸,最后转化为CO2、NH4 、NO3-、NO2-、SO42-和H2O等无机小分子.     

MAP热分解产物的氨氮吸附性能研究

以TG-DTA、XRD、SEM等手段研究了MAP的热分解行为,并对热分解产物的氨氮吸附性能进行了研究。结果表明,热分解MAP可将水和氨释放出来,热分解产物粒径变小,结晶度降低,其XRD图谱主要出现MgHPO₄·3H₂O的特征衍射峰,但在吸附氨氮后,则主要出现MgNH₄PO₄·6H₂O的特征衍射峰;控制MAP在100℃条件下热分解3 h再用于氨氮的处理药剂是合适的,氨氮吸附反应体系的pH值以10较为适宜,在此条件下反应40 min对氨氮的去除率即达90%。     

湿法烟气脱硫反应过程的实验研究

在石灰石/石膏湿法烟气脱硫中试台上,系统开展了浆液pH值、飞灰浓度、液气比、入口SO2浓度、烟气速度和氧化方式等对脱硫反应过程影响的实验研究。实验表明,脱硫效率随着石膏浆液pH值、液气比的升高而增加,且入口SO2浓度越高,液气比越低,影响效应越明显;脱硫效率随着烟气速度、烟气温度和入口SO2浓度的增加而下降;石膏浆液中飞灰含量对系统脱硫效率具有一定的促进作用:pH值>5.6,飞灰浸出液中Fe3+含量相对较低,Fe3+对脱硫反应过渡态催化氧化影响程度较轻,不同工况脱硫效率差别不大。pH值<5.6,飞灰浸出液中Fe3+含量随pH值降低而增大,增效效果逐渐显著;氧化方式对脱硫反应过程有明显的影响,强制氧化工艺的脱硫效率比自然氧化的高5%左右。     

强电离放电模拟烟气脱硫实验

应用强电离放电方法进行烟气脱硫 ,将烟气中大部分O2 、N2 和H2 O等气体分子电离后加工成OH等活性粒子 ,在高温、不加吸收剂的条件下 ,直接将SO2 氧化成H2 SO4。实验中分别研究了烟气在反应室内的停留时间、烟气中含水量和含氧量等因素对脱硫率的影响。实验结果表明 ,烟气在反应室内停留时间为 0 74s ,烟气中含水量和含氧量分别为2 8%和 2 0 8%时 ,SO2 脱除率可达到 10 0 %。     

在Ru/Al2O3催化剂上用H2对SO2选择性催化还原的研究

本文对用H2来使SO2选择性催化还原为单质硫在Ru/Al2O3催化剂上的行为进行研究.当物料比经过优化确定为SO2/H2=12.8时,在500℃下,SO2的转化率为90%以上,单质硫的产率为70%左右.比较于其他的催化还原SO2的催化剂,本催化剂采用金属而不是金属硫化物,这样既省去了催化剂预硫化的过程,同时也使在有氧条件下的选择性催化还原成为可能.实验考察了O2及水蒸气存在对过程的影响.在实验过程中发现,H2S作为中间产物生成,可推论该过程在催化剂上分两步进行SO2首先在催化剂金属上被H2深度还原为H2S,然后在Al2O3载体的酸性中心上SO2与H2S发生Claus反应产生单质硫.     

氧化亚铁硫杆菌菌液脱除SO_2的实验研究

对比了酸性水溶液、酸性Fe3+溶液、含Fe3+的氧化亚铁硫杆菌菌液的SO2脱除效果,分析了氧化亚铁硫杆菌在SO2脱除过程中的主要作用。结果表明:(1)在实验的进气SO2浓度范围内,酸性水溶液对SO2的吸收仅为物理吸收,反应进行到60min时,SO2脱除率均降至15%以下,溶液不再具有SO2脱除能力。(2)对酸性水溶液、酸性Fe3+溶液和含Fe3+的氧化亚铁硫杆菌菌液3种吸收液而言,在实验的进气SO2浓度范围内,进气SO2浓度越高,SO2脱除率越低;Fe3+初始质量浓度为4.44g/L时,SO2脱除效果较好。(3)氧化亚铁硫杆菌在SO2脱除过程中,直接氧化作用不明显,其主要作用是将Fe2+氧化为Fe3+,维持溶液中Fe3+的浓度,这种间接氧化的作用对SO2的有效脱除非常重要。     

氨法脱硫产物对制备脱硝氧化剂ClO2的影响

为探究氨法脱硫产物亚硫酸铵制备脱硝氧化剂ClO2的可行性及其特性,采用实验室自行搭建的反应系统,重点考察了反应温度、反应时间、H2SO4浓度及(NH4)2SO3浓度等因素对吸收液中ClO2浓度、收率及纯度的影响.结果表明:在反应温度为50℃,H2SO4浓度为9mol·L-1,(NH4)2SO3浓度为1.25mol·L-...     

无机、有机添加剂对磷矿浆脱硫强化的影响

为了对磷矿浆湿法脱硫技术进行强化,研究了添加剂种类、添加剂的比例、SO2进口浓度对磷矿浆脱硫的影响。结果表明：在矿浆固液比为5%、反应温度为25 ℃、气体流量为0.3 L·min-1、添加剂比例为2%、O2含量为5%的实验条件下,处理SO2浓度为3 000 mg·m-3,反应120 min时,可得出最佳硝酸盐添加剂为硝酸铁、最佳金属氧化物添加剂为二氧化锰,最佳有机添加剂为己二酸,硝酸铁、二氧化锰、己二酸的最佳添加比例分别为4%、6%、2%。在以上3种添加剂的最佳添加比例条件下,选取不同浓度的SO2进行实验,反应120 min时,二氧化锰对磷矿浆的强化脱硫效果最好,硝酸铁对磷矿浆的强化脱硫效果次之,而己二酸对磷矿浆的强化脱硫效果最差,它的波动较大。     

细菌浸出电解锰废渣中锰的机制研究

从电解锰废渣中分离出一株高效浸锰菌,经鉴定为沙雷氏菌(Serratia sp.).考察了电解锰废渣培养液、MnO2培养液在有菌和无菌条件下的锰浸出情况,以及有菌液和无菌液在加入不同还原剂后的锰浸出情况.结果表明,在初始pH为6.0、固液质量比为1:10、温度为37 ℃的浸出条件下,在电解锰废渣培养液中,无菌条件下的锰浸出率远小于有菌条件下的,反应72 h后,无菌、有菌条件下的锰浸出率分别为8.030 00%、78.670 00%;无论在有菌还是无菌条件下,MnO2培养液中的锰浸出率都较低,反应72 h后,无菌、有菌条件下的锰浸出率分别为0.000 39%、0.041 00%;有菌液加入ZnS、FeS、FeSO4、Fe2(SO4)3、CuS还原剂后,反应72 h的锰浸出率分别为73.340 00%、70.980 00%、69.680 00%、10.260 00%、1.670 00%;无菌液中加入4种还原剂(不包括CuS)后的锰浸出率都相当低, 反应72 h后,锰浸出率相对较高的是FeS和ZnS,均为0.006 20%,锰浸出率相对最低的是Fe2(SO4)3,为0.005 00%;沙雷氏菌对电解锰废渣中锰的浸出既不是直接氧化浸出作用,也可能不是间接产酸浸出作用,而可能是一种催化还原作用.