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离子交换法去除有机胺脱硫剂中的铁离子

离子交换法去除有机胺脱硫剂中的铁离子

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作者：晏冉合肥工业大学

学位级别：硕士

在有机胺脱除二氧化硫过程中，由于脱硫设备的腐蚀及原料气中杂质铁的溶解，脱硫液中铁离子的浓度会逐渐增加。在还原剂(如H2S、SO2等)的作用下，脱硫液中的铁离子主要是以亚铁离子的形式存在。铁离子不仅会加剧溶液的发泡趋势，影响装... 详细信息

在有机胺脱除二氧化硫过程中，由于脱硫设备的腐蚀及原料气中杂质铁的溶解，脱硫液中铁离子的浓度会逐渐增加。在还原剂(如H2S、SO2等)的作用下，脱硫液中的铁离子主要是以亚铁离子的形式存在。铁离子不仅会加剧溶液的发泡趋势，影响装置的稳定运行，还会促进脱硫设备的腐蚀;同时，高浓度的铁离子也会降低有机胺的再生效率。因此，有效地除去脱硫液中的铁离子对于脱硫工艺具有重要意义。本文首先采用离子交换法去除N,N′-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)脱硫液中的Fe，研究了LSC00、D751、D412、D390BL等4种螯合型树脂对脱硫液中Fe的吸附及解吸特性。实验结果表明：亚胺基二乙酸型螯合树脂D751具有较高的吸附选择性和良好的脱附性能。通过静态实验研究了pH、液固比、温度等因素对D751树脂吸附Fe性能的影响。结果表明，在溶液pH为3.0、液固比为1000:1(mL:g)、温度为308K、转速为220r·min条件下，树脂对Fe的吸附平衡时间为4.5h，饱和吸附量为56.94mg/g;Redlich-Peterson模型能较好地描述D751树脂对Fe的吸附行为;吸附热力学研究表明，Fe在D751树脂上的吸附是自发(△G0)、吸热(△H>0)的过程，升温有利于吸附反应的进行;动力学研究表明，吸附符合拟二级反应动力学模型，颗粒内扩散为主要的速率控制步骤;红外光谱表明，D751树脂通过离子交换和配位双重作用与Fe结合，可能形成了多种形态的配位化合物。然后采用单因素实验法，考察了LSC00、D751、D390BL等3种树脂对脱硫液中Fe的动态吸附-解吸性能。结果表明：D751树脂吸附选择性及脱附性能最好。在脱硫液pH为3.0、Fe初始浓度为1200mg/L、流速为1.0BV/h、吸附柱高径比为7.0:2的条件下，D751树脂对Fe的动态饱和吸附量可达48.94mg/g。采用6%H2SO4作为洗脱剂，在1.0BV/h流速下对吸附饱和的树脂进行洗脱，洗脱率可达96%以上;经过8重复吸附‐解吸循环实验，D751树脂的饱和吸附量基本稳定，洗脱率及再生率始终保持在96%以上。这说明该树脂具有较好的重复使用性能。

关键词： Fe2+ 离子交换吸附机理有机胺脱硫剂螯合树脂

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