泥磷吸收剂同时脱硫脱硝实验研究

作     者：王旭君 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梅毅;周琼波

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

主      题：泥磷 矿浆 脱硫脱硝 低温一体化 臭氧 

摘      要：黄磷是国民经济的基础化工产品,不可或缺。然而黄磷生产过程副产泥磷,其主要回收方式以间歇的转锅法为主,通过高温加热蒸发单质磷再冷凝,能耗高,环境污染严重,泥磷的高效利用迫在眉睫。与此同时,以磷化工企业为代表的中小型燃煤锅炉、炉窑因其SO、NO的高污染而亟需低温一体化脱硫脱硝技术。本文提出了一种以泥磷复合磷矿为吸收剂同时脱硫脱硝的技术,该技术可以实现固废与气相污染物的协同治理,回收硫、氮资源,是一种可工业化且极具前景的技术。基于本文的实验研究,主要得出以下结论:(1)泥磷是一种一体化脱硫脱硝的高效吸收剂。研究结果表明,泥磷吸收剂可以在55℃的低温下实现同时脱硫脱硝,在55℃的最佳反应温度下控制吸收剂转速为1000 rpm,烟气流量为500 ml/min,SO及NO初始浓度为2500mg/m、780 mg/m,可以达到100%的脱硫率及99%的脱硝率,并能维持脱硫脱硝率90%以上长达5 h。其高效脱硫的实现依靠于液相含有的Fe,高效脱硝依赖于吸收剂固相中黄磷单质与O反应生成O、OH?等氧化活性组分,然而,黄磷氧化的副产物PO,经水化形成PO,PO抑制了脱硫,降低了脱硫效率。(2)在泥磷中添加磷矿构建的泥磷复合磷矿吸收剂同时脱硫脱硝提高了硫容量。研究结果表明,通过添加0.5 g磷矿的泥磷吸收剂即可将90%脱硫率的时间延长1.5 h,1 g的磷矿可延长2.5 h。通过对泥磷液相开展ICP分析,确认泥磷液相中的Fe、Mn是泥磷吸收剂高效脱硫的原因,不同金属离子水溶液同时脱硫脱硝实验的开展表明,10 mg/L的Fe水溶液可实现90%以上的脱硫率长达4.5 h,进一步地,10 mg/L的Fe水溶液单独脱硫实验表明,反应24 h后的吸收剂仍能维持60%以上的脱硫率。(3)磷矿中富含Mg、Al,通过在含有Mg、Al水溶液中添加黄磷同时脱硫脱硝实验的结果表明,两种离子对脱硝过程均无明显影响,对脱硫有一点影响。Mg对脱硫表现出一点的促进作用,溶液中的Mg浓度由200 mg/L增加到800 mg/L,维持80%以上脱硫率的时长由0.5 h仅增至2 h;Al则对脱硫有抑制作用,Al则对脱硫有抑制作用,溶液中的Al浓度由2mg/L增加到16 mg/L,维持80%以上脱硫效率的时长由1.5 h降至0.5 h。(4)通过对模拟烟气中的NO与O分离,以P替代泥磷并联合磷矿配制成吸收剂,开展了P诱发O产生O氧化NO的氧化过程及路径探究实验,研究结果表明,氧化过程中O对于氧化NO有重要作用,但其对NO高效脱除的贡献率仅占10%～20%,进一步分析表明,氧化过程中氧化NO的主要氧化剂来源于吸收剂液相体系。