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电渗析法分离烟气氨法脱硫浆液中的Cl-

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 袁靖淞2018/3/15 9:43:45我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:氨法脱硫 脱硫技术 脱硫浆液

北极星环保网讯:为解决烟道气氨法脱硫浆液中Cl-的不断积累会导致装备严重腐蚀并影响硫钱结晶的问题,对异相离子交换膜堆为核心的电渗析器装置分离硫钱模拟浆液中Cl-进行研究,探究工艺参数和浆液性质对分离效果的影响。结果表明,利用电渗析技术可将Cl-进行有效分离,优化工作电压为20V、浓、淡室的循环体积流量均为300L/h;而pH对Cl-分离效果影响较小。

在电渗析过程中,Cl-会优先于SO42-从淡室迁移至浓室,但随着硫铵浓度的增大实现Cl-完全迁移的时问会延长,当电渗析设备运行60min时可达到对Cl-较好的分离效果。电渗析装置对于分离烟道气氨法脱硫浆液中的Cl-具有良好的应用前景。

在我国,氨法脱硫技术与其他脱硫方法相比显示出独特的优势,其反应过程是气液相反应,具有能耗低、反应速率快、吸收剂利用率高、脱硫效率高且兼具一定的脱硝作用等优点。同时,氨法脱硫技术可资源化利用SO2,具有较好的经济效益。

但是值得注意的是,来源于燃煤和补水的氯元素在硫钱浆液中以Cl-的形式不断积累后,其质量浓度可达20g/L以上。在氨法脱硫浆液的弱酸性条件下,高含量的Cl-不仅使装备发生严重的均匀腐蚀,而且还会产生点腐蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀,同时也会降低硫铵的结晶度并使得结晶颗粒变小。因此,分离脱硫循环浆液中的Cl-对氨法脱硫系统的高效、安全及稳定运行,以及该技术的进一步推广应用具有极其重要的意义。

现有的解决方案大多将含高含量Cl-的硫铵浆液直接干燥,从而将脱硫循环浆液中的Cl-含量维持在较低的水平。有的采用的技术方案则是用工业水对进入脱硫塔之前的烟气进行循环喷淋洗涤,从而降低进入脱硫浆液中的Cl-含量。这些方法在实际应用中不同程度地存在一些不足,如能耗较大、耗水量较多、Cl-去除不够彻底、效率不高及装置本身腐蚀较严重等。

电渗析技术是电化学与膜技术结合的一种分离技术,带电离子以电位差为动力透过膜材料作定向的选择性的迁移,从而实现对溶液的浓缩、精制、分离和提纯。电渗析技术具有能耗低、经济效益显著、装置使用寿命长等优点,被广泛应用于食品、医药、化工、海水淡化和废水处理等领域,其中在Cl-分离的应用上取得了较好的效果。但是将电渗析装置应用于分离脱硫浆液中的Cl-的研究尚未见诸报道。

本研究针对氨法脱硫系统以及脱硫浆液的特点,利用以异相离子交换膜膜堆为核心部件构建电渗析装置,并对氨法脱硫浆液中的Cl-进行分离。实验探究电压、循环流量、浆液pH等参数对电渗析装置运行以及Cl-迁移的影响,优化装置运行条件,并在优化运行条件下,考察硫铵浆液中硫铵含量对Cl-分离效果的影响,以期为后续进一步研究奠定基础。

1实验部分

1.1试剂及仪器

实验所用NH4Cl和(NH4)2SO4为工业级,AgN03、CH3CH2OH、HN03、NaOH、BaCrO4等为市售分析纯。用NH4CI和(NH4)2S04、配制Cl-质量浓度为20g/L,(NH4)2S04质量分数0~40%的溶液作为待处理溶液。

实验所用仪器包括ZD-2型电位滴定仪,216型银离子选择性电极,217型双盐桥饱和甘汞电极,pHS-2型酸度计,752s紫外可见分光光度计。

1.2电渗析器工作原理

用电渗析装置分离Cl-的工作原理如图1所示。

脱硫技术

图1电渗析膜堆分离浆液中Cl-的工作原理

两电极之间交替装配阴离子交换膜(AEM)和阳离子交换膜(CEM),并在离子交换膜之间隔以格网形成隔室。电渗析装置工作时,NH4CI溶液或含有NH4CI的脱硫浆液(淡液)和自来水(浓液)分别进入相邻的隔室,在直流电场的作用下,淡液中所含的Cl-会透过阴离子交换膜向正极迁移至浓液隔室,并且因阳离子交换膜的阻隔而留在浓液中;而淡液中所含的NH4+也会透过阳离子交换膜向负极迁移至浓液隔室,因阴离子交换膜的阻隔也留在浓液中。

经过多次循环后,淡液中的NH4CI含量越来越低,而浓液中的NH4CI含量则会慢慢变高,从而实现Cl-的分离。

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