摘 要

随着国家对环境问题的越来越重视，火电厂排放的烟气必须经过脱硫处理达标后才能排放。氨法脱硫工艺应用前景比较好，但该系统中F^-的存在会对设备造成严重腐蚀，影响整个系统的正常运转，并且影响脱硫产物硫酸铵的结晶，因此要对脱硫浆液中的F^-进行脱除。本文拟采用电渗析装置对脱硫浆液中的F^-进行脱除，考察温度、F^-、Cl^-以及(NH₄)₂SO₄初始浓度对F^-脱除效果的影响，同时计算硫酸根的迁移量；研究不同类型离子交换膜电渗析器的F^-脱除效率。结果表明，温度、F^-、Cl^-以及(NH₄)₂SO₄初始浓度较大地影响F^-的迁移速率，且不同膜堆对比后发现均相膜在脱除过程中更具优势。这些研究为后续电渗析工艺的改良提供了参考。

关键词：氨法脱硫浆液 电渗析 离子交换膜 脱除氟离子

Electrochemical-membrane Separation of F- in Ammonium Sulfate Slurry

Abstract

With the country’s increasing emphasis on environmental issues, the flue gas emitted from thermal power plants must be desulphurized to meet standards before being discharged. Ammonia desulfurization process has a good application prospect, but the existence of F^- in this system will cause serious corrosion of the equipment, affect the normal operation of the entire system, and affect the crystallization of desulfurization product ammonium sulfate, so it is necessary to carry out the F^-removal of the desulfurization slurry. This article proposes to use electrodialysis device to remove F^- in desulfurization slurry, and investigate the influence of temperature, F^-, Cl^- and (NH₄) ₂SO₄ initial concentration on F^-removal effect, and calculate the migration amount of sulfate; F-removal efficiency of different types of ion exchange membrane electrodialyzers. The results showed that the initial concentration of F^-, Cl^-, and (NH₄)₂SO₄ greatly affected the migration rate of F^-, and the comparison of different membrane stacks showed that the homogeneous membrane was superior in the removal process. These studies provide a reference for the improvement of subsequent electrodialysis processes.

Keywords: Ammonia desulphurization slurry ; lectrodialysis ; Ion exchange membrane ; Removal of fluoride ions

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2 F^-的来源与危害 1

1.3 脱除F^-方法综述 2

1.4电渗析技术简介 3

1.5 实验的目的及内容 4

第二章 实验仪器材料、装置和分析方法 5

2.1 实验材料 5

2.1.1 实验药品 5

2.1.2 实验分析仪器 5

2.2 实验原理和装置 6

2.2.1 电渗析器工作原理 6

2.2.2 实验装置 7

2.2.3实验装置的运行 8

2.3 实验分析方法 9

2.3.1离子选择性电极法测定溶液中的F^- 9

2.3.2铬酸钡分光光度法测定试样中的SO₄^2- 10

第三章 均相膜电渗析法分离模拟脱硫浆液中的F^- 13

3.1 引言 13

3.2 实验方法 13

3.2.1 实验溶液的配制 13

3.2.2 实验条件 13

3.3 不同温度对F^-迁移效果的影响 14

3.4不同F^-、Cl^-及(NH₄)₂SO₄初始浓度对F^-迁移效果的影响 15

3.4.1不同F^-初始浓度与迁移率的关系 15

3.4.2不同Cl^-初始浓度与迁移率的关系 16

3.4.3不同(NH₄)₂SO₄初始浓度下F迁移量 17

3.5 SO₄^2-迁移情况的探究 17

3.6小结 19

第四章 不同膜的电渗析器分离模拟脱硫浆液中的F^- 20

4.1 引言 20

4.2实验方法 20

4.3异相膜电渗析法分离模拟脱硫浆液中的F^- 20

4.4均相膜电渗析法分离模拟脱硫浆液中的F^- 21

4.5 一价阴离子交换膜A电渗析法分离模拟脱硫浆液中的F^- 22

4.6一价阴离子交换膜B电渗析法分离模拟脱硫浆液中的F^- 23

4.7 小结 24

第五章 结论与展望 25

5.1 结论 25

5.2 展望 25

参考文献 26

第一章 绪论

1.1课题背景

火电厂在生产过程中主要使用化石燃料，煤炭属于最常用的一种。煤在燃烧过程中产生的大量烟气尤其是SO₂会对大气造成严重污染，已使我国近三分之一国土面积受到不同程度酸雨影响^[1]。国家对环境问题越来越重视，各种脱硫工艺随之产生并且不断改良。目前使用的脱硫工艺主要有干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫^[2]。湿法脱硫技术因其诸多优点应用很广泛，其中最主要的包括石灰石-石膏法和氨法脱硫技术。由于石灰石-石膏法采用的是抛弃工艺，最终抛弃产生的低品质石膏，对比之下烟道气氨法脱硫采用资源回收工艺^[3]将会得到越来越广泛的应用。

烟道气氨法脱硫技术的主要原理是氨水与烟气接触，从而吸收SO₂，并且生成相应的脱硫产物。过程中主要的反应方程式如下：

相关图片展示：