环境科学动态
低浓度二氧化硫废气处理技术研究
刘会建
(山西省侯马市环保局监测站,山西侯马,043000)
【摘要】在综合分析研究了各种治理低浓度二氧化硫废气的方法之后,提出电解法处理二氧化硫废气制备硫磺的新技术。以01012mol・L-1Na2SO4溶液为吸收剂,对低浓度SO2废气进行吸收。吸收液在离子膜电解槽中进行电解,阴极得到硫磺,阳极得到氧气。阴极分离出硫磺后的电解液返回吸收塔,阳极溶液用于酸化吸收液。方法具有较高的脱硫率和转化率。
【关键词】低浓度二氧化硫;废气;离子膜电解;硫
中图分类号:X70113 文献标识码:A 文章编号:1003-2347(2003)04-0003-03
低浓度二氧化硫烟气是指浓度在3%以下的烟气
(大多为012～015%)。绝大多数所要处理的低浓度SO2烟气中SO2的浓度多为011～015%。
备硫磺的方法。其技术特点:利用硫酸钠(Na2SO4)溶液作为起始吸收液,在喷淋状态下对低浓度SO2废气进行吸收,获得的吸收溶液用作电解液在离子膜电解槽中进行电解,阴极还原出硫磺,阳极生成氧气。分离出硫磺后的电解质溶液再返回作吸收剂循环使用。利用Na2SO4作为吸收剂,避免了设备腐蚀。在循环过程中,阴极区的溶液分离出硫磺后回到吸收塔继续吸收SO2,由于电解时得电子析硫而偏碱性,有利于吸收酸性气体SO2;阳极区的溶液失电子析氧而偏酸性,可以酸化吸收SO2后的溶液,利于电解进行。本法不排放废液,最终产物是硫磺和氧气,分离和回收都很方便,具有较高的脱硫率和转化率,设备简单。
对于高浓度SO2烟气,通常采用接触氧化法制造硫酸。而低浓度SO2废气具有分布广,浓度低,危害大,治理困难等特点,目前除个别厂家采用回收法净化SO2外,大多数排空。这不仅浪费了硫资源,而且给环境带来了严重的污染。据统计,我国酸雨的面积已超过国土面积的29%。因此对低浓度二氧化硫烟气的净化,不仅具有重要的环保意义,也有充分利用资源的效益。
根据净化原理和流程,烟气脱硫的方法分为四大类,即吸收法、吸附法、氧化法、还原法。表1列出了各种方法的脱硫率和优、缺点。在分析研究了各种治理低浓度SO2的方法之后,提出了电解法治理SO2制
表1 低浓度SO2烟气的治理方法比较
方法钠碱法氨碱法
吸收法双碱法
海水法锌法
吸附法
催化氧化法
氧化法化学氧化法
电能氧化法
还原法
液相生物还原法常压催化还原法
脱硫率
备注
1 实验
111 仪器及药品
仪器:空气压缩机(WM型)、蠕动泵(BT01-100型)、高精度直流稳压电源(WYJ-S30V/2A)。
药品:无水硫酸钠(AR)、SO2钢瓶。
112 实验方法流程
95～98%脱硫率高,但腐蚀设备严重95～96%设备投资大,黑液污染环境>90%98%
吸收和电解的主要反应如下:吸收:H2O+SO2======H2SO3
吸收
可避免钙盐结垢堵塞工艺简单、脱硫率高,但只
能在沿海采用
(1)(2)(3)
95～98%吸收产物处理较困难>90%>99%>90%>80%
>9615%治理低浓度SO2需浓缩>98%
电解:阴极:SO2(aq)+4H++4e=S+2H2O阳极:2H2O-4e=O2↑+4H+
吸附剂磨损大,设备庞大无废产品排放
2 结果与讨论
211 二氧化硫流量的影响
-在吸收过程中,吸收液的SO2浓度将不断增大,3
-pH不断降低,继续吸收时,由于SO2具有更强的吸3
投资费用较低
收能力,吸收液将继续吸收烟气中的SO2。最后生成的
・4・
环境科学动态 2003年第4
期
流速减小,喷液速度减小,则吸收液达到饱和的时间就长。实验中吸收液流量控制75mL・min-1为宜。
214 吸收时间的影响
为了确定吸收液吸收SO2烟气达到饱和的时间,实验中使用11500L0101200mol・L-1的Na2SO4溶液进行循环吸收。调节气体流量与吸收液流量比为250mL・
min-1/75mL・min-1,进行局部循环。测定pH随时间的
变化,发现吸收时间超过70min后,pH几乎不变化,可以认为吸收已经达到饱和。故选择吸收时间为
70min。此时吸收液的pH=2112。215 槽电压和电流密度的影响
图1 实验工艺流程图
11SO2钢瓶;21毛细管流量计;3、8、101缓冲瓶;41浓硫酸瓶;51空气压缩机;61转子流量计;71水瓶;91混合瓶(浓硫酸);111吸收塔;121尾气排放口;131储液瓶;141电解槽;151阴
通过改变电解电压,测定电解电流,考察电流密度对电解过程的影响,同时观察电解过程中的现象,经实验选择槽电压为2190V,电流密度为14180A・
m-2,此时电解产物硫磺较多,而且副产物较少。216 电解液循环流量的影响
极;161阳极;171过滤分离器;18、191蠕动泵;201伏特表;
211安培表;221滑线变阻器;231电源开关;241直线稳压电源
HSO3-不再具有吸收能力,溶液将达到饱和。当气体中SO2的浓度一定,吸收液流速恒定时,增大气体的流
电解液的循环流动可以减少气泡效应,补充更新的溶液,有利于消除浓差极化,并对降低过电位及溶液的欧姆压降非常有效。电解液循环流量的大小反映了电解液循环的快慢,同时也会影响电流效率。电解液循环流量对电流密度及槽压的影响见图3、图4。
由
速,则吸收液达到饱和的时间就短。反之,减小气体流速,则吸收液达到饱和的时间就长。但是,若气体的流速过大,SO2可能来不及吸收就被排出,尾气中
SO2含量也就增大,会污染环境且没有达到治理的目
的。实验时气体流量控制在250mL・min-1左右为宜。
212 吸收液浓度的影响
在25℃下,利用两用直流电桥测定了多个不同浓度的Na2SO4水溶液的电导和电导率。作电导率(k)
-浓度(C)的关系曲线图,如图2所示。由于在010120mol・L-1时Na2SO4的电导率接近于010180mol・L-1标准KCl溶液的电导率,此时在电解时Na2SO4的
图3 电流密度-
流量的关系图
导电能力较好,腐蚀性较少,同时用量也少,故选择浓度为010120mol・L-1的Na2SO4水溶液为吸收液
。
图4 槽电压-流量关系图
图3、图4看出,固定槽压,调节电解液循环流量,电流密度随流量增大而增加。固定电流密度,改变流量,
图2 浓度-电导率关系曲线图
213 喷液流速的影响
槽压随流量的增大而减小。但是,当流量达到某个值以后,再增加也不能增大电流密度或降低槽压。根据实验,电解液循环流量4618mL・min-1为最佳。
217 电解时间的影响
实验中,采用蠕动泵驱动吸收液循环。调节蠕动泵流量改变喷液速度。当气体SO2浓度、流速一定时,增加喷液速度,有利于吸收更完全;减小喷液速度,则可能使部分SO2来不及吸收就被排出。另外,如果混合气体的浓度恒定,流速增大,同时增大喷液速度,那么吸收液到达饱和的时间就缩短。反之,混合气体
在前述实验条件下,控制开始时的槽电压为
2190V,电流密度为14180A・m-2,用1L达到饱和的
吸收液作为电解液,在液体流量为4618mL・min-1条件
-下电解。测量电解时间对电流密度、电压及SO2浓度3
环境科学动态
政府创新与环境保护制度创新
万立雪
(武汉大学法学院,湖北武汉,430072)
【摘要】政府创新是我国经济发展与体制改革深化的必然结果,环境保护管理部门的政府创新是个巨大的系统工程,涉及环境保护法制、环境保护制度等的创新。
【关键词】政府创新;环境保护法制;环境保护制度
中图分类号:X32 文献标识码:A 文章编号:1003-2347(2003)04-0005-02
是关于政府民主制度、政府法律制度、政府经济制度在内容上的创新;政府技术创新是关于政府现代化的技术、方式、方法方面的创新;政府实践创新是关于政府解决国家、社会以及自身内部事务等公共问题、提供公共服务、取得公共收益最大化的行为创新。
这四个方面是一个有机的整体,缺一不可,只有将这四方面创新有机地结合起来,才能完整地构成政府综合创新。相对于政府理论创新来说,政府的制度创新,技术创新和实践创新为实践创新的范畴,政府理论创新源于政府实践创新,而政府实践创新检验政府
钼业,1998,4,22(增刊):51～53.
2 何运昭等.二氧化硫废气的治理方法〔J〕.化工环保,2001,21
(1):16.
3 HsunlingBai,PartimBiswas,TimC1Keener.SO2RemovalbyNH3
GasInjection:EffectsofTemperatureandMoistureContent〔J〕.Ind.Eng.chem.Rse,1994,33(5):1231～236.
4 徐永生.双碱法烟气脱硫技术新进展〔J〕.城市环境与城市生态,
1997,4(2):45～48.
5 董学德,李绍箕.燃煤电厂海水烟气脱硫工艺原理初探〔J〕.环
1 政府创新是经济发展的必然结果
政府创新是21世纪我国经济发展的必然结果。所谓政府创新就是探索政府体制运转的新方法、新模式,以适应环境的变化和新的挑战。政府创新在内涵上主要体现为理论、体制及技术层面的政府创新。具体而言,其内容可以概括为:政府理论创新、政府制度创新、政府技术创新和政府实践创新。
政府理论创新是关于政府性质、规范、政府结构、政府功能以及政府发展等方面的创新;政府制度创新的影响。电解时间大于3h时,电流、电压发生突跃变
-化,而CSO2下降趋于平缓。随着电解时间的增加,溶3
液中可电解的离子浓度减小,电导率减低,结果,溶液中的欧姆压降大大增加,导致电流下降,槽压升高。
3 结论
(1)在吸收过程中,控制混合气中的SO2浓度为1%,气体流速为250mL/min,吸收液流速75mL/min。
可以达到较好的吸收效果。(2)选择01012mol・L-1的硫酸钠溶液作为起始吸收液,吸收时间为70min。(3)电解过程中若电流密度大,电解产物沉积的时间短,沉积物的质量不好;若电流密度小,电解产物沉积的时间长,沉积物的质量好。根据实验,选择电流密度为15A/m2左右为佳。考虑到理论分解电压、电极的电压降、超电压、浓差极化、电解液的电阻引起的电压损失等,确定槽电压在2175～312V为宜。(4)电解过程中,保持一定的电解液循环流动可以改善电解条件,有效抑制电极过电位和溶液的欧姆压降,维持恒定的电解电流和槽压。选择4618mL・min量,可以达到很好的电解效果。
参考文献
1 谭伟坤,宋建忠.低浓度二氧化硫烟气治理方案探讨〔J〕1中国
-1
境工程,15(4):23～26,56.
6 Yereminog,Tarasovav.低浓度烟气中二氧化硫的脱除〔J〕.硫酸
工业,2001,2:27～31.
7 李永祥等.低浓度SO2在部分润湿活性炭上的催化氧化〔J〕.化
工学报,2000,8,51(4):485～488.
8 黄祥华.采用WSA工艺处理低浓度二氧化硫烟气〔J〕.有色冶
炼,2001,4(2):28～32.
9 赵红.我国治理SO2技术的现状〔J〕.陕西环境,2000,12,17
(4):33～35.
10 陈理.脱除烟气中SO2和NOx的新技术〔J〕.化工环保,1997,
17(6):336～341.
的电解液循环流
作者简介:刘会建(1974-),男,山西省侯马市人,山西省侯马市环保局监测站副站长。
环境科学动态
低浓度二氧化硫废气处理技术研究
刘会建
(山西省侯马市环保局监测站,山西侯马,043000)
【摘要】在综合分析研究了各种治理低浓度二氧化硫废气的方法之后,提出电解法处理二氧化硫废气制备硫磺的新技术。以01012mol・L-1Na2SO4溶液为吸收剂,对低浓度SO2废气进行吸收。吸收液在离子膜电解槽中进行电解,阴极得到硫磺,阳极得到氧气。阴极分离出硫磺后的电解液返回吸收塔,阳极溶液用于酸化吸收液。方法具有较高的脱硫率和转化率。
【关键词】低浓度二氧化硫;废气;离子膜电解;硫
中图分类号:X70113 文献标识码:A 文章编号:1003-2347(2003)04-0003-03
低浓度二氧化硫烟气是指浓度在3%以下的烟气
(大多为012～015%)。绝大多数所要处理的低浓度SO2烟气中SO2的浓度多为011～015%。
备硫磺的方法。其技术特点:利用硫酸钠(Na2SO4)溶液作为起始吸收液,在喷淋状态下对低浓度SO2废气进行吸收,获得的吸收溶液用作电解液在离子膜电解槽中进行电解,阴极还原出硫磺,阳极生成氧气。分离出硫磺后的电解质溶液再返回作吸收剂循环使用。利用Na2SO4作为吸收剂,避免了设备腐蚀。在循环过程中,阴极区的溶液分离出硫磺后回到吸收塔继续吸收SO2,由于电解时得电子析硫而偏碱性,有利于吸收酸性气体SO2;阳极区的溶液失电子析氧而偏酸性,可以酸化吸收SO2后的溶液,利于电解进行。本法不排放废液,最终产物是硫磺和氧气,分离和回收都很方便,具有较高的脱硫率和转化率,设备简单。
对于高浓度SO2烟气,通常采用接触氧化法制造硫酸。而低浓度SO2废气具有分布广,浓度低,危害大,治理困难等特点,目前除个别厂家采用回收法净化SO2外,大多数排空。这不仅浪费了硫资源,而且给环境带来了严重的污染。据统计,我国酸雨的面积已超过国土面积的29%。因此对低浓度二氧化硫烟气的净化,不仅具有重要的环保意义,也有充分利用资源的效益。
根据净化原理和流程,烟气脱硫的方法分为四大类,即吸收法、吸附法、氧化法、还原法。表1列出了各种方法的脱硫率和优、缺点。在分析研究了各种治理低浓度SO2的方法之后,提出了电解法治理SO2制
表1 低浓度SO2烟气的治理方法比较
方法钠碱法氨碱法
吸收法双碱法
海水法锌法
吸附法
催化氧化法
氧化法化学氧化法
电能氧化法
还原法
液相生物还原法常压催化还原法
脱硫率
备注
1 实验
111 仪器及药品
仪器:空气压缩机(WM型)、蠕动泵(BT01-100型)、高精度直流稳压电源(WYJ-S30V/2A)。
药品:无水硫酸钠(AR)、SO2钢瓶。
112 实验方法流程
95～98%脱硫率高,但腐蚀设备严重95～96%设备投资大,黑液污染环境>90%98%
吸收和电解的主要反应如下:吸收:H2O+SO2======H2SO3
吸收
可避免钙盐结垢堵塞工艺简单、脱硫率高,但只
能在沿海采用
(1)(2)(3)
95～98%吸收产物处理较困难>90%>99%>90%>80%
>9615%治理低浓度SO2需浓缩>98%
电解:阴极:SO2(aq)+4H++4e=S+2H2O阳极:2H2O-4e=O2↑+4H+
吸附剂磨损大,设备庞大无废产品排放
2 结果与讨论
211 二氧化硫流量的影响
-在吸收过程中,吸收液的SO2浓度将不断增大,3
-pH不断降低,继续吸收时,由于SO2具有更强的吸3
投资费用较低
收能力,吸收液将继续吸收烟气中的SO2。最后生成的
・4・
环境科学动态 2003年第4
期
流速减小,喷液速度减小,则吸收液达到饱和的时间就长。实验中吸收液流量控制75mL・min-1为宜。
214 吸收时间的影响
为了确定吸收液吸收SO2烟气达到饱和的时间,实验中使用11500L0101200mol・L-1的Na2SO4溶液进行循环吸收。调节气体流量与吸收液流量比为250mL・
min-1/75mL・min-1,进行局部循环。测定pH随时间的
变化,发现吸收时间超过70min后,pH几乎不变化,可以认为吸收已经达到饱和。故选择吸收时间为
70min。此时吸收液的pH=2112。215 槽电压和电流密度的影响
图1 实验工艺流程图
11SO2钢瓶;21毛细管流量计;3、8、101缓冲瓶;41浓硫酸瓶;51空气压缩机;61转子流量计;71水瓶;91混合瓶(浓硫酸);111吸收塔;121尾气排放口;131储液瓶;141电解槽;151阴
通过改变电解电压,测定电解电流,考察电流密度对电解过程的影响,同时观察电解过程中的现象,经实验选择槽电压为2190V,电流密度为14180A・
m-2,此时电解产物硫磺较多,而且副产物较少。216 电解液循环流量的影响
极;161阳极;171过滤分离器;18、191蠕动泵;201伏特表;
211安培表;221滑线变阻器;231电源开关;241直线稳压电源
HSO3-不再具有吸收能力,溶液将达到饱和。当气体中SO2的浓度一定,吸收液流速恒定时,增大气体的流
电解液的循环流动可以减少气泡效应,补充更新的溶液,有利于消除浓差极化,并对降低过电位及溶液的欧姆压降非常有效。电解液循环流量的大小反映了电解液循环的快慢,同时也会影响电流效率。电解液循环流量对电流密度及槽压的影响见图3、图4。
由
速,则吸收液达到饱和的时间就短。反之,减小气体流速,则吸收液达到饱和的时间就长。但是,若气体的流速过大,SO2可能来不及吸收就被排出,尾气中
SO2含量也就增大,会污染环境且没有达到治理的目
的。实验时气体流量控制在250mL・min-1左右为宜。
212 吸收液浓度的影响
在25℃下,利用两用直流电桥测定了多个不同浓度的Na2SO4水溶液的电导和电导率。作电导率(k)
-浓度(C)的关系曲线图,如图2所示。由于在010120mol・L-1时Na2SO4的电导率接近于010180mol・L-1标准KCl溶液的电导率,此时在电解时Na2SO4的
图3 电流密度-
流量的关系图
导电能力较好,腐蚀性较少,同时用量也少,故选择浓度为010120mol・L-1的Na2SO4水溶液为吸收液
。
图4 槽电压-流量关系图
图3、图4看出,固定槽压,调节电解液循环流量,电流密度随流量增大而增加。固定电流密度,改变流量,
图2 浓度-电导率关系曲线图
213 喷液流速的影响
槽压随流量的增大而减小。但是,当流量达到某个值以后,再增加也不能增大电流密度或降低槽压。根据实验,电解液循环流量4618mL・min-1为最佳。
217 电解时间的影响
实验中,采用蠕动泵驱动吸收液循环。调节蠕动泵流量改变喷液速度。当气体SO2浓度、流速一定时,增加喷液速度,有利于吸收更完全;减小喷液速度,则可能使部分SO2来不及吸收就被排出。另外,如果混合气体的浓度恒定,流速增大,同时增大喷液速度,那么吸收液到达饱和的时间就缩短。反之,混合气体
在前述实验条件下,控制开始时的槽电压为
2190V,电流密度为14180A・m-2,用1L达到饱和的
吸收液作为电解液,在液体流量为4618mL・min-1条件
-下电解。测量电解时间对电流密度、电压及SO2浓度3
环境科学动态
政府创新与环境保护制度创新
万立雪
(武汉大学法学院,湖北武汉,430072)
【摘要】政府创新是我国经济发展与体制改革深化的必然结果,环境保护管理部门的政府创新是个巨大的系统工程,涉及环境保护法制、环境保护制度等的创新。
【关键词】政府创新;环境保护法制;环境保护制度
中图分类号:X32 文献标识码:A 文章编号:1003-2347(2003)04-0005-02
是关于政府民主制度、政府法律制度、政府经济制度在内容上的创新;政府技术创新是关于政府现代化的技术、方式、方法方面的创新;政府实践创新是关于政府解决国家、社会以及自身内部事务等公共问题、提供公共服务、取得公共收益最大化的行为创新。
这四个方面是一个有机的整体,缺一不可,只有将这四方面创新有机地结合起来,才能完整地构成政府综合创新。相对于政府理论创新来说,政府的制度创新,技术创新和实践创新为实践创新的范畴,政府理论创新源于政府实践创新,而政府实践创新检验政府
钼业,1998,4,22(增刊):51～53.
2 何运昭等.二氧化硫废气的治理方法〔J〕.化工环保,2001,21
(1):16.
3 HsunlingBai,PartimBiswas,TimC1Keener.SO2RemovalbyNH3
GasInjection:EffectsofTemperatureandMoistureContent〔J〕.Ind.Eng.chem.Rse,1994,33(5):1231～236.
4 徐永生.双碱法烟气脱硫技术新进展〔J〕.城市环境与城市生态,
1997,4(2):45～48.
5 董学德,李绍箕.燃煤电厂海水烟气脱硫工艺原理初探〔J〕.环
1 政府创新是经济发展的必然结果
政府创新是21世纪我国经济发展的必然结果。所谓政府创新就是探索政府体制运转的新方法、新模式,以适应环境的变化和新的挑战。政府创新在内涵上主要体现为理论、体制及技术层面的政府创新。具体而言,其内容可以概括为:政府理论创新、政府制度创新、政府技术创新和政府实践创新。
政府理论创新是关于政府性质、规范、政府结构、政府功能以及政府发展等方面的创新;政府制度创新的影响。电解时间大于3h时,电流、电压发生突跃变
-化,而CSO2下降趋于平缓。随着电解时间的增加,溶3
液中可电解的离子浓度减小,电导率减低,结果,溶液中的欧姆压降大大增加,导致电流下降,槽压升高。
3 结论
(1)在吸收过程中,控制混合气中的SO2浓度为1%,气体流速为250mL/min,吸收液流速75mL/min。
可以达到较好的吸收效果。(2)选择01012mol・L-1的硫酸钠溶液作为起始吸收液,吸收时间为70min。(3)电解过程中若电流密度大,电解产物沉积的时间短,沉积物的质量不好;若电流密度小,电解产物沉积的时间长,沉积物的质量好。根据实验,选择电流密度为15A/m2左右为佳。考虑到理论分解电压、电极的电压降、超电压、浓差极化、电解液的电阻引起的电压损失等,确定槽电压在2175～312V为宜。(4)电解过程中,保持一定的电解液循环流动可以改善电解条件,有效抑制电极过电位和溶液的欧姆压降,维持恒定的电解电流和槽压。选择4618mL・min量,可以达到很好的电解效果。
参考文献
1 谭伟坤,宋建忠.低浓度二氧化硫烟气治理方案探讨〔J〕1中国
-1
境工程,15(4):23～26,56.
6 Yereminog,Tarasovav.低浓度烟气中二氧化硫的脱除〔J〕.硫酸
工业,2001,2:27～31.
7 李永祥等.低浓度SO2在部分润湿活性炭上的催化氧化〔J〕.化
工学报,2000,8,51(4):485～488.
8 黄祥华.采用WSA工艺处理低浓度二氧化硫烟气〔J〕.有色冶
炼,2001,4(2):28～32.
9 赵红.我国治理SO2技术的现状〔J〕.陕西环境,2000,12,17
(4):33～35.
10 陈理.脱除烟气中SO2和NOx的新技术〔J〕.化工环保,1997,
17(6):336～341.
的电解液循环流
作者简介:刘会建(1974-),男,山西省侯马市人,山西省侯马市环保局监测站副站长。