384[Article]
Acta Phys. ⁃ Chim. Sin ., 2007, 23(3)：384-388
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )
March
www.whxb.pku.edu.cn
流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵
胡小吐1, ∗
王
3
毅1朱天乐2
100044;
2
姜学东1
510630)
李瑞年3
100083;
(1北京交通大学电气工程学院, 北京
北京航空航天大学环境工程系, 北京
广东杰特科技发展有限公司, 广州
摘要：在氨⁃ 硫铵法烟气脱硫中, 一个关键环节是将副产物的四价硫S(IV)氧化为六价硫S(VI).采用可规模化的流光放电液相氧化技术, 通过交直流叠加(AC/DC)电源, 激发气体放电产生等离子体对氨法脱硫高浓度的亚放电功率密度、溶液pH 值、硫酸铵进行氧化. 实验测量了该氧化过程与溶液浓度、温度以及传质效率因子等各种参数的关系. 研究表明, 在亚硫酸铵摩尔浓度为3mol ·L -1时, 可以获得有实用价值的反应速率, 摩尔能耗减低到50Wh ·mol -1以下, 显示出很好的应用前景. 关键词：流光放电; 中图分类号：O646
非热等离子体;
烟气脱硫;
亚硫酸铵氧化;
交直流叠加电源
Oxidation of Ammonium Sulfite in Aqueous Solutions
with Streamer Plasmas
HU Xiao ⁃ Tu 1, ∗
(1School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, P. R. China ; 2
Department of Environmental Engineering, Beihang University, Beijing 100083, P. R. China ; 3
Guangdong J ⁃ Tech Science Development Co. Ltd., Guangzhou 510630, P. R. China. )
WANG Yi 1ZHU Tian ⁃ Le 2JIANG Xue ⁃ Dong 1LI Rui ⁃ Nian 3
Abstract ：A streamer corona plasma induced oxidation technique, which used the so called AC/DCpower supply to convert high concentration ammonium sulfite to sulfate was reported. The results showed that the sulfite oxidation rate was significantly higher than that in the forced air oxidation process. Research of using streamer discharge plasmas, to oxidize high concentration ammonium sulfite in the liquid phase, has obtained a remarkable progress. On the basis of the experiment results, the following conclusions could be arrived at:(1)In contrast to the plasma ⁃ induced oxidation, the spontaneous oxidations gave negligible contributions to convert sulfite to sulfate. (2)When the initial sulfite concentration was within 1-3mol ·L -1, plasma induced one ⁃ cycle oxidation efficiency was in the range of 20%-60%.The oxidation rate was faster than that at concentrations less than 1mol ·L -1. To make the technique industrially applicable, the plasma induced oxidation process should be performed under the initial concentration more than 1mol ·L -1. (3)With the increase of the power density, the molar energy consumption of ammonium sulfite oxidation increased faster than the oxidation efficiency did, which indicated that radical ⁃ radical termination reactions dominated the process. Key Words ：Streamer corona; Non ⁃ thermal plasma;
AC/DCpower supply
Flue gas desulfurization;
Ammonium sulfite oxidation;
目前我国火力发电站燃煤锅炉烟气脱硫以钙法为主. 然而, 就吸收SO 2而言, 氨比钙基吸收剂更理想, 但脱硫产物亚硫酸铵氧化为硫酸铵的工艺还欠成熟, 影响氨法脱硫技术的普及应用. 随着氧化技术
∗
的发展和各种脱硫技术的实践, 越来越多的人认识到氨法脱硫的经济性.
亚硫酸铵的液相氧化是一个复杂的自由基链反应过程[1,2], 气体放电产生等离子体是已知的能够高效
Received:September 12, 2006; Revised:October 31, 2006. English edition available online at www.sciencedirect.com Corresponding author. Email:[email protected];Tel/Fax:+8610⁃ 51687121. 国家高技术研究发展计划(863项目)(2002AA529140,2004AA529310) 资助
Ⓒ Editorial office of Acta Physico ⁃ Chimica Sinica
No.3胡小吐等：流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵385
地产生自由基的方法, 广泛应用于处理VOCs 、NO 、SO 2等气态污染物[3,4], 但在液相氧化方面目前还主要集中在消除低浓度有机污染物的实验室研究上, 浓度往往是毫摩尔量级[5]. 有人通过填料塔对亚硫酸铵溶液的空气氧化过程各影响因素进行了研究, 认为很难将它实现为一种经济性好的工业化技术[6]. Ren 等[7]采用气体放电对亚硫酸钠进行了实验室氧化, 取得了较好的结果. 近年来, 气体放电应用于烟气脱硫的研发有较大进展, 流光放电等离子体氨法烟气脱硫工艺被认为主要是一个气液复相反应过程[8]
. 在放
电等离子体反应器中, 烟气中的SO 2在有吸收剂NH 3存在条件下, 被多次循环喷淋的混合盐溶液(NH4) 2SO 3⁃ NH 4HSO 3⁃ (NH4) 2SO 4吸收, 放电产生的等离子体自由基传入液相, 引发自由基的链反应过程,
将亚硫酸根SO 2-3和亚硫酸氢根HSO -3离子氧化为硫酸根SO 24-和硫酸氢根HSO -4离子, 气体中的SO 2被
固定在凝聚相内, 最终制成高附加值的化肥硫酸铵.
考虑工业实施要求, 等离子体的发生采用直流基压上叠加一定频率和峰值的交流作为激发源(AC/DC 电源). 实验证明, 采用适当的电极结构, 可产生分布均匀而稳定的流光电晕[9], 规避窄脉冲电源的工业化难度. 已证实这种流光放电产生等离子体有良好的脱硝效果[10], 最近实验研究也证实在脱硫应用上取得很好的效果[11]. 本工作将等离子体液相氧化的过程从烟气脱硫的流程中分离出来单独进行. 实验测量了该氧化过程与溶液浓度、注入能量密度、溶液pH 值、温度、传质效率因子等有实际意义的参数的影响关系.
1实验装置和方法
1.1实验系统流程
图1是流光放电氧化亚硫酸铵流程图. 左侧是电容耦合交直流叠加(AC/DC)电源电路, 主要由高压直流电路、高压高频交流电路和耦合叠加回路构成, 电路采用谐振工作方式. 右侧是反应器, 由放电反应主体、溶液循环系统、雾化装置和液槽等部分组成.
流光放电反应器体积约1m 3, 线/板结构, 由正放电极和接地极板组成多通道电场, 电极间距100-200mm 可调, 亚硫酸铵溶液由泵输送, 流量计控制流量, 并与压缩空气混合后从反应器顶部雾化喷入. AC/DC高压电源激发反应器产生流光放电, 产生非热等离子体活性自由基, 在自由基作用下, 亚硫酸铵与氧发生气液复相反应, 反应后溶液被收集在反应
图1流光放电氧化亚硫酸铵工艺流程
Fig.1Flowchart of streamer plasma reactor
4) compressed 1) sulfite electrode, air, solution 5) container, 2) pump, 3) flowmeter,
8) nozzles, corona wire, 6) corona 9) byproduct reactor, container
7) grounded plate
器底部液槽. 压缩空气除用于雾化外, 也为反应提供所需的氧, 实验中无需另外通入空气, 通过调节压缩空气流量和压力来达到最佳的雾化效果. 1.2流光放电氧化机制
流光电晕产生高能电子是气体电晕放电化学效应的根源. 在流光放电电子崩头附近的场强约达到100-150kV ·cm -1, 可激发能量达10-12eV [12]的富能电子, 这些电子可以打断空气中O 2、H 2O 等分子键, 产生O 、O 3、H 、OH 等自由基. 根据Ryo 的研究, 羟基自由基OH ●
的寿命大约30-60μ s, 在湿空气中, 流光放电在正尖端附近15mm 3体积内产生的OH ●
浓度可达
到7× 1014cm -3[13], 比自然大气中高七个数量级[14]. Li 等[15]认为, 在电风(由于离子流对气体分子的作用引
起气体向极板的运动) 高达30m ·s -1条件下, 液面附近约200μ m 厚度的OH ●
自由基可以从气相向液相扩散传播, 并在液相引发复杂的链反应, 在氧的参与下将四价硫S(IV)氧化为六价硫S(VI).自由基引发的主要链反应见表1[16].
表1中R1、R2是气体放电产生的羟基自由基OH ●
与液相中的亚硫酸氢根离子HSO -3反应, 产生自由基SO ·-·-新的
, SO 在溶液中O 2存在下反应产生SO ·-
335
自由基, 完成一个链引发过程. 从R3到R8构成了一个链传递过程, 每一个自由基反应都生成新的自由基, 链传递过程中生成了稳定的硫酸根离子SO 2-4
或硫酸氢根离子HSO -4. 如果创造条件, 提高气液传
质效率, 表观链长可达到15-40. 1.3测量与分析
实验用亚硫酸铵溶液采用市售亚硫酸铵固体配制, 其中含有一定量的硫酸根, 以NH 3和SO 2气体调节溶液pH 值. 亚硫酸根离子采用碘量法测量
,
386
Acta Phys. 鄄Chim. Sin., 2007
Vol.23
表1亚硫酸根氧化的自由基链反应过程Table 1Radical in aqueous
reactions solution
of sulfite oxidation
Reaction
k /(m3·s -1·mol -1)
R1OH ●
+HSO-→ SO ·-
33
+H 2O 9.6× 106R2SO ·-3+O·2H 2O → SO ·-5+H2O 1.5× 106
R3HSO -3
+SO·-5-·-75R4SO 2-3
+SO·-→ HSO 4+SO4
575R5HSO -→ SO 2-4+SO·-4
--3+SO·4→ HSO -4+SO·3
2.0× 106
R6HSO -3+SO·-5-5→ HSO +SO·-325R7SO ·---5+SO·5·6.0× 105R8SO ·-+SO-→ 2SO 4+O23·32-1.0× 106R9
SO → S 2O 6
·-5+SO·-52O 2-8+O2
1.4× 105
亚硫酸根和硫酸根离子的总量用重量法测量. 由Tektronix TDS3014四通道彩色数字示波器测量电参数.
2实验结果和讨论
2.1自然氧化效率和放电氧化效率
实验在图1所示的装置上进行, 为了评价自然
氧化和放电等离子体氧化的效果, 通过加载和断开等离子体分别测定一次循环氧化率(指溶液从反应器顶部喷入, 经电场至反应器底排出的单次过程测得的氧化率, 实验溶液在放电区域一次循环停留时间为3-5s). 在温度20℃ ，溶液初始浓度1mol ·L -1，处理量50L ·h -1条件下，实测无放电时自氧化率只有2.6%,而放电条件下平均氧化率达42.4%,是自氧化的16倍. 图2示出自然氧化和放电氧化效率的一系列实验结果, 表明亚硫酸铵放电氧化和自然氧化的显著差异.
2.2亚硫酸根浓度对放电氧化的影响
图2自然氧化和放电等离子体氧化效率比较Fig.2induced Efficiency ammonium of spontaneous sulfite
oxidation
and plasma
图3、图4、图5是在溶液中不同的亚硫酸根初始浓度下的实验结果, 反应器极板间距100-200mm, 温度20℃ , pH=5.5-6.5,处理量30-50L ·h -1, 单位反应器体积注入功率0-3kW ·m -3. 图3为亚硫酸盐浓度对一次循环氧化率的影响关系. 在摩尔量级的亚硫酸盐浓度范围内, 亚硫酸根浓度提高, 氧化率降低. 图4和图5是氧化速率和摩尔能耗与亚硫酸
图3亚硫酸铵浓度对氧化率的影响Fig.3concentration Effects of on the the initial oxidation
ammonium efficiency
sulfite
图4亚硫酸铵浓度对氧化速率的影响Fig.4ammonium Oxidation sulfite
rate against concentration
the initial
图5亚硫酸铵浓度对能耗的影响Fig.5ammonium Energy consumption sulfite concentration
against the
No.3
胡小吐等：流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵
387
根浓度的关系, 结果显示放电等离子体氧化反应可分为两个不同的区域, 在亚硫酸盐浓度小于1mol ·L -1时, 随浓度的提高反应速率增加而能耗降低, 而在亚硫酸盐浓度大于1mol ·L -1时, 氧化速率和摩尔能耗两者趋于稳定. 无论100mm 还是200mm 板间距, 在浓度1mol ·L -1时获得较低的摩尔能耗50Wh ·mol -1, 约合分子能耗1.9eV/S(IV).
放电等离子体液相氧化中亚硫酸铵浓度的影响有两种作用相反的效应, 根据质量作用定律, 反应速率随反应物浓度成正比增加. 相反, 随着浓度增加, 氧溶解度降低, 在流光放电激发的高浓度自由基产率足够保证的前提下, 氧的气液传质速率减低, 使综合反应速率减小, 能耗增大. 工程上, 将亚硫酸铵溶液浓度提高到3mol ·L 以上, 对副产物的后续处理有比较好的经济性. 实验表明在亚硫酸铵浓度3mol ·L 时的氧化速率和能耗与1mol ·L 时基本相
-1
-1
-1
图7pH 值对氧化速率的影响
Fig.7Oxidation rate against the solution pH
压大于1.0kV, 上升前沿大于200V ·滋s -1), 氧化亚硫酸铵的能耗可以控制在20Wh ·mol -1以下, 提高直流电压, 摩尔能耗增加. 2.4pH 值对氧化的影响
不同pH 值下亚硫酸铵的氧化速率见图7, 实验在35℃ 温度下进行. 在pH 值5.2-7.8之间, 反应器尾气无SO 2逸出, 测得的液相氧化速率基本保持稳定, 而当pH 值降低至5.2时, 尾气检测到有少量SO 2逸出, pH 值越低, SO 2逸出越多. 根据测定溶液盐浓度和SO 2逸出量校正计算, 得到在pH 值低于5.2的氧化速率与pH 值高于5.2时基本相同. 因此, 就氧化速率而言, pH 值在3.7-7.8之间基本相同.
在亚硫酸盐氧化过程中生成较多的NH 4HSO 4,
--而HSO 4的电离常数比HSO 3大20万倍，较多的H +
当, 显示出放电氧化高浓度亚硫酸盐有价值的应用前景.
2.3能量密度对氧化的影响
图6是在亚硫酸盐初始浓度为1mol ·L , pH=
-1
6.3, 温度25℃ 下的实验结果. 在分布良好的流光区域范围内, 氧化率与单位体积溶液的注入能量密度的平方根成线性关系, 显示了由气体放电产生的等离子体自由基消耗的二级复合特征的存在. 摩尔能耗随能量密度的提高, 说明自由基之间的复合反应占主导地位.
氧化速率和能耗是氧化工艺的重要参数指标, 事实上, 摩尔能耗还与很多实验参数有关, 如反应器
溶液雾化状态、流量和温电极配置型式、几何结构、度等. 本实验在其它参数不变的条件下, 选择在反应器出现初始流光时的直流基压上叠加交流电(峰值电
使pH 值下降. 工程上为了防腐和避免结垢, 通常控制pH 值在5.4-6.0之间, pH 值的调节通过补充一2.5传质效率的影响
定量的氨实现, 使NH 4HSO 4最终转化为(NH4) 2SO 4.
实验在反应器极板上衬多孔结构材料, 目的是提高极板表面积以扩大液膜传质面积. 在pH 值为6.1, 溶液温度为18℃ 下, 测得一次氧化率从平板时的21.0%提高到多孔板的35.4%,摩尔能耗从97Wh ·mol -1下降到43Wh ·mol -1, 见表2.
根据Li 等[15]的研究, 放电氧化的氧化率与面积因子的关系是个超越函数. 但在氧化率较低时, 近似为线性. 因此, 从氧化率的改善推断, 传质效率因
子
表2液膜传质面积因子对氧化效率和能耗的影响Table 2The effect of mass transfer area factor on
oxidation efficiency and energy consumption
氧化率的影响图6等离子体注入对能量密度和能耗、
Fig.6Effects of plasma on energy density (籽E ),
energy consumption, and oxidation
efficiency
Surface type porous felt
Power density (Wh·m -3)
545
Oxidation
efficiency (%)
35.4
consumption (Wh·mol -1)
43
388
Acta Phys. ⁃ Chim. Sin., 2007
3
Vol.23
近似为1.7, 从摩尔能耗的角度近似为2.3. 由此说明, 改进优化电极的面积因子, 扩大液膜传质面积, 有利于延长亚硫酸根氧化自由基链反应的表观链长, 对提高氧化效率、降低能耗有很大的潜力.
等离子体自由基传入液相引发的链反应过程中, 活性粒子的消耗与S(IV)的氧化过程无关, 而氧的气液传质是关键因素之一, 扩大液膜传质面积将会提高氧及自由基传质效率.
Huang, L. W.; Matsuda, H. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2004, 55(6):9802004, 55(6):980]
[黄立维, 松田仁树. 化工学报,
4Nair, S. A.; Yan, K. P.; Safitri, A.; Pemen, A. J. M.; van Heesch, E. J. M.; Ptasinski, K. J.; Drinkenburg, A. A. J. Electrostatics, 2005, 63:1105
56
Hoeben, W. F. L. M.; van Veldhuizen, E. M.; Rutgers, W. R.; Kroesen, G. M. W. J. Phys. D :Appl. Phys ., 1999, 32:133Li, W.; Zhou, J. H.; Xiao, W. D. Journal of East China University of Science and Technology, 2001, 27(3):226肖文德. 华东理工大学学报, 2001, 27(3):226]
[李
伟, 周静红,
3结论
7Ren, J. R.; Liu, J. X.; Li, R. N.; Wei, J. Y.; Zhao, B. Y.; Xie, Y. C. Acta Phys. ⁃ Chim. Sin., 2004, 20(6):656
[任家荣, 刘霁欣, 李瑞
年, 尉继英, 赵璧英, 谢有畅. 物理化学学报, 2004, 20(6):656]
(1)采用交直流叠加方式产生流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵效果显著. 在摩尔量级范围内, 亚硫酸铵浓度为3mol ·L -1时的氧化速率和能耗与1mol ·L 时基本相当, 显示出放电氧化高浓度亚硫
-1
8Hu, X. T.; Jiang, X. D.; Zhu, T. L.; Wang, Y.; Qiu, R. C.; Zhang, H. D.; Li, R. N.; Yan, K. P. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2007, in press
[胡小吐, 姜学东, 朱天乐, 王
毅,
邱瑞昌, 张鸿迪, 李瑞年, 阎克平. 化工学报, 2007, 待发表]
酸盐有价值的应用前景.
(2)亚硫酸铵的氧化效率和摩尔能耗与注入功率密度的平方根成线性关系, 表明由等离子体产生的自由基消耗的二级复合特征.
(3)就氧化速率而言, pH 值在3.7-7.8之间基本相同.
(4)优化反应器结构, 扩大等离子体自由基和氧的气液传质效率因子, 对提高氧化效率、降低能耗有很大的潜力.
References
12
Ermakov, A. N.; Poskrebyshev, G. A.; Purmal, A. P. Kinet. Catal., 1997, 38(3):295
Ermakov, A. N.; Purmal, A. P. Kinet. Catal., 2001, 42(4):479
15169
Yan, K. P. Corona plasma generation. Eindhoven, The Netherlands:Eindhoven University of Technology, 2001
10Yan, K. P.; Yamamoto, T.; Kanazawa, S.; Ohkubo, T.; Nomoto, Y.;
Chang, J. S. IEEE Trans. Ind. Appl., 2001, 37(5):1499
11Yan, K. P.; Li, R. N.; Zhu, T. L.; Zhang, H. D.; Hu, X. T.; Jiang X.
D.; Liang, H.; Qiu, R. C.; Wang, Y. Chem. Eng. J., 2006, 116:13912Kim, Y. H.; Hong, S. H.; Cha, M. S.; Song, Y. H.; Kim, S. J. J . Adv.
Oxid. Technol., 2003, 6(1):17
13Ryo, O.; Tetsuji, O. J. Phys. D:Appl. Phys., 2002, 35:213314Ren, X. R.; Shao, K. S.; Miao, G. F.; Tang, X. Y. China
Environmental Science, 2001, 21(2):115
[任信荣, 邵可声, 缪国
芳, 唐孝炎. 中国环境科学, 2001, 21(2):115]
Li, R. N.; Yan, K. P.; Miao, J. S.; Wu, X. L. Chem. Eng. Sci., 1998, 53(8):1529
Huie, R. H.; Neta, P. Atmos. Environ., 1987, 21(8):1743
p://www.12345taoke.com/list.php/0-0-1-100000-%25B6%25AC%25D7%25B0.h流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵
作者：作者单位：
胡小吐， 王毅， 朱天乐， 姜学东， 李瑞年， HU Xiao-Tu， WANG Yi， ZHU Tian-Le， JIANG Xue-Dong
， LI Rui-Nian
胡小吐,王毅,姜学东,HU Xiao-Tu,WANG Yi,JIANG Xue-Dong(北京交通大学电气工程学院,北京,100044)， 朱天乐,ZHU Tian-Le(北京航空航天大学环境工程系,北京,100083)， 李瑞年,LI Rui-Nian(广东杰特科技发展有限公司,广州,510630)物理化学学报
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA2007，23(3)1次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(16条)
1. Ermakov A N. Poskrebyshev G A. Purmal A P 查看详情 1997(03)2. Ermakov A N. Purmal A P 查看详情 2001(04)3. 黄立维 松田仁树 2004(06)
4. Nair S A. Yan K P. Safitri A. Pemen,A.J.M van Heesch,E.J.M Ptasinski,K.J Drinkenburg,A.A 查看详情 20055. Hoeben W F L M. van Veldhuizen E M. Rutgers W R. Kroesen,G.M.W 查看详情 19996. 李伟. 周静红. 肖文德 查看详情[期刊论文]-华东理工大学学报（自然科学版） 2001(03)7. 任家荣. 刘霁欣. 李瑞年. 尉继英. 赵璧英. 谢有畅 查看详情[期刊论文]-物理化学学报 2004(06)8. 胡小吐. 姜学东. 朱天乐. 王毅. 邱瑞昌. 张鸿迪. 李瑞年. 阎克平 查看详情 20079. Yan K P Corona plasma generation 2001
10. Yan K P. Yamamoto T. Kanazawa S. Ohkubo,T Nomoto,Y Chang,J.S 查看详情 2001(05)
11. Yan K P. Li R N. Zhu T L. Zhang,H.D Hu,X.T Jiang X.D Liang,H Qiu,R.C Wang,Y 查看详情 200612. Kim Y H. Hong S H. Cha M S. Song,Y.H Kim,S.J 查看详情 2003(01)13. Ryo O. Tetsuji O 查看详情 2002
14. 任信荣. 邵可声. 缪国芳. 唐孝炎 查看详情[期刊论文]-中国环境科学 2001(02)15. Li R N. Yan K P. Miao J S. Wu,X.L 查看详情 1998(08)16. Huie R H. Neta P 查看详情 1987(08)
相似文献(5条)
1.期刊论文 刘新. 王树东. LIU Xin. Wang Shudong 非热等离子体烟气脱硫湿式反应的动力学机制 -化工学报2005,56(2)
由于非热等离子体烟气脱硫干式反应器中的主要过程是气相与固体表面液膜之间的复相反应, 采用湿式反应器应该更为合理.对流光放电湿式烟气脱硫的动力学机制进行了分析,导出了烟气脱硫率、能量效率和摩尔能耗与放电注入能量密度、传质效率因子和吸收液pH值的关系.发现在放电注入能量一定的条件下,设法提高传质效率因子和适当调节pH值,能量效率可以显著提高,摩尔能耗可以大幅度降低.所得结果与过去已有实验结果吻合,并表明有可能把该反应的能耗降到工业接受的水平.
2.期刊论文 董冰岩. 吴彦. 李杰 线-板式脉冲流光放电脱硫反应器电场数值计算 -中原工学院学报2003,14(z1)
在线-板式非热等离子体脱硫反应器脉冲流光放电机理的基础上,采用波方程进行反应器内时变电场分布计算.数值计算运用时域有限差分(FDTD)法,数值模拟结果为以后的反应器流光放电模拟及结构优化提供依据.
3.会议论文 董冰岩. 吴彦. 李杰 线-板式脉冲流光放电脱硫反应器电场数值计算 2003
在线-板式非热等离子体脱硫反应器脉冲流光放电机理的基础上,采用波方程进行反应器内时变电场分布计算.数值计算运用时域有限差分(FDTD)法,数值模拟结果为以后的反应器流光放电模拟及结构优化提供依据.
4.期刊论文 唐萍. 朱天乐. 李焕. 罗宏晶. 李靖. TANG Ping. ZHU Tian-le. LI Huan. LUO Hong-jing. LI Jing 气相组分对非热等离子体氧化气相元素汞的影响 -环境科学2008,29(6)
采用线串齿轮-管式正极性流光放电反应器产生非热等离子体,考察了放电等离子体参与下烟气中各组分对元素汞氧化的影响.结果表明, CO2的加入和高浓度的NO导致作用于汞的活性粒子减少,从而阻碍元素汞的氧化.在等离子体作用下,部分CO2会与活性粒子作用而转化为CO.加入NO浓度为670mg/m3,电压升高到9.5kV时,仅有37%的元素汞被氧化. SO2的加入能促进元素汞的氧化,而且伴随SO2的氧化和白色HgSO4和Hg2SO4的生成,电压升高到10kV时,反应器出口基本检测不到元素汞. H2O和HCI也具有促进元素汞氧化的作用,这可能是因为氧化性· OH形成得到促进和反应气氛中存在C1-离子.部分元素汞和氧化态汞在荷电后会被等离子体反应器捕集,因此等离子体作用后,气相总汞浓度显著降低.
5.学位论文 胡小吐 AC/DC流光放电等离子体烟气脱硫实验研究 2007
本论文研究目标是采用气体放电等离子体和化学的方法，开发一种流光放电等离子体氨法烟气脱硫的新工艺。其创新点在于：(1)采用交直流叠加电源技术在工业规模的反应器中发生分布良好的流光放电等离子体。交直流叠加电源的开发，使得等离子体发生装置不再受制于脉冲电源所需要的高频高压开关器件，等离子体电源的大规模工业应用成为可能。(2)采用分区湿式反应流程，将氨对二氧化硫的热化学吸收过程与等离子体自由基参与的链反应过程在不同的空间进行。分区湿式反应流程使二氧化硫的吸收主要在热化学反应区进行，而在等离子体反应区完成残余二氧化硫的强化吸收、亚硫酸铵氧化、控制氨逸出以及除酸雾的过程。(3)采用等离子体液相氧化高浓度的亚硫酸盐，将四价硫氧化为六价硫。在化学吸收区，吸收液反复循环，大部分的SO通过与NH的快速结合从气相进入液相，使生成液的亚硫酸盐浓度达到摩尔量级，再将高浓度亚硫酸盐溶液进行等离子体氧化处理，放电功率集中作用于高浓度的亚盐溶液，因此显著提高氧化速度，降低能耗。通过半工业规模烟气试验，浓度1～3 mol·L的亚硫酸铵溶液，等离子体一次作用氧化率达20﹪～60﹪，摩尔能耗低于20 Wh·mol，获得有实用价值的反应速率。在SO初始浓度500～1000μl·L下，脱硫率>95﹪，系统能耗小于3.5 Wh·m，氨逸出在5μl·L以下，回收物为适合农用的氮肥。湿式反应环境使流程无传统等离子体干法技术的产物粘壁和堵塞问题，实现连续稳定的工艺流程，显示出流光放电氨法脱硫工艺良好的工业应用前景。
1. 胡小吐. 姜学东. 闫克平. 李瑞年 流光放电等离子体脱除NO研究[期刊论文]-科技导报 2008(21)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wlhxxb200703019.aspx授权使用：吕先竟(wfxhdx)，授权号：7f425864-11a5-470e-a07f-9e76013e515c
下载时间：2011年1月25日
无锡伊诺特石化机械设备有限公司为无锡澳驰过滤设备有限公司于2007年4月在中国无锡成立的全资子公司，是国内领先的微米级过滤器供应商之一，同时特别善长于苛刻工况的过滤设计。核心产品包括分不锈钢过滤器，精密过滤器，过滤设备，气体过滤器，篮式过滤器，芯式过滤器，静态混合器、视镜等。这一系列产品已经获得了中国海洋石油总公司、洛克石油、FluorCorporation、Technip、中国石油天然气西气东输项目部、壳牌、南钢集团、巴斯夫，索尼等诸多客户的认可与好评。
伊诺特选用世界领先的过滤产品生产设备及制造工艺，融合多年滤芯制程上的研发经验，整合运用各种过滤分离技术，致力于为全球工业领域提供最经济、最专业的过滤解决方案。其烧结滤芯、不锈钢折叠滤芯、楔型滤芯、膜滤芯等过滤介质配合多样化设计的过滤器壳体，已广泛应用于石化、炼油、新能源、钢铁、化学、医药、食品、水处理等行业。
伊诺特服务工业界多年，严格执行ISO9001国际质量体系。并在全国设有多个项目部，可为您提供最完善的售后服务体系，在中国地区，我们能够24小时内到达现场为您服务。
未来，伊诺特秉承"安全、专业、创新、合作"的核心价值观，继续为客户提供更优质的产品、更高效的服务，努力为过滤技术创新做出新的贡献。安全
我们永远坚持安全是不容妥协的理念
我们为客户提供的所有产品必须保证客户工艺的安全,在技术上我们不能忽略任何细节.专业
我们将坚守我们的使命，不为利益而偏离我们的航向。我们不断学习，始终为寻找最佳解决之道而努力，我们力争做行业的百年企业。创新
我们用创新的方法解决未解决的问题。我们利用新的技术、条件、服务更好的理解客户多元化的需求，同时也使我们在快速发展和竞争激烈的社会中保持领先优势.激情
我们尊重个人，支持人个激发最大能力只要是对的，我们就支持
我们永远感受竞争和成功的快乐合作
未来优秀的人才团队是企业的核心竞争力之一，我们需要集中我们所有力量，发挥所有人的特长，为我们的使命而奋斗
江苏金湖大华自动化仪表有限公司座落于碧荷飘香、风景秀逸、人杰地灵具有“天下第一荷花”的金湖水乡。公司物资力量雄厚，生产设备先进，检测设施齐全，并且制定了科学合理的生产工艺和健全的质保体系，汇聚了许多对仪器仪表制造有着特殊追求和造诣的科技人员及职工队伍。在温度、压力、流量、显示、效验等仪表的制造均领先于同行业。公司主营产品有,, 压力变送器热电偶、热电阻、双金属温度计、变送器、流量计、数显仪、效验装置、自动化成套设备、电线电缆、线缆桥架等。产品主要用于电力、化工、冶金、钢铁等众多行业。业绩的取得来源于客户的厚爱，公司一直遵循着用质量打造品牌的宗旨，以诚信待人为守则。期盼着与各界友人的愉快协作，共同创造优越的的业绩篇章。
诚信：以诚信打造企业一流服务品牌
求实：以求实作为企业稳固发展的基石合作：以合作实现与客户和伙伴共同成长创新：以不断创新推动企业可持续发展服务：以专业服务实现最高的客户满意度
384[Article]
Acta Phys. ⁃ Chim. Sin ., 2007, 23(3)：384-388
物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao )
March
www.whxb.pku.edu.cn
流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵
胡小吐1, ∗
王
3
毅1朱天乐2
100044;
2
姜学东1
510630)
李瑞年3
100083;
(1北京交通大学电气工程学院, 北京
北京航空航天大学环境工程系, 北京
广东杰特科技发展有限公司, 广州
摘要：在氨⁃ 硫铵法烟气脱硫中, 一个关键环节是将副产物的四价硫S(IV)氧化为六价硫S(VI).采用可规模化的流光放电液相氧化技术, 通过交直流叠加(AC/DC)电源, 激发气体放电产生等离子体对氨法脱硫高浓度的亚放电功率密度、溶液pH 值、硫酸铵进行氧化. 实验测量了该氧化过程与溶液浓度、温度以及传质效率因子等各种参数的关系. 研究表明, 在亚硫酸铵摩尔浓度为3mol ·L -1时, 可以获得有实用价值的反应速率, 摩尔能耗减低到50Wh ·mol -1以下, 显示出很好的应用前景. 关键词：流光放电; 中图分类号：O646
非热等离子体;
烟气脱硫;
亚硫酸铵氧化;
交直流叠加电源
Oxidation of Ammonium Sulfite in Aqueous Solutions
with Streamer Plasmas
HU Xiao ⁃ Tu 1, ∗
(1School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, P. R. China ; 2
Department of Environmental Engineering, Beihang University, Beijing 100083, P. R. China ; 3
Guangdong J ⁃ Tech Science Development Co. Ltd., Guangzhou 510630, P. R. China. )
WANG Yi 1ZHU Tian ⁃ Le 2JIANG Xue ⁃ Dong 1LI Rui ⁃ Nian 3
Abstract ：A streamer corona plasma induced oxidation technique, which used the so called AC/DCpower supply to convert high concentration ammonium sulfite to sulfate was reported. The results showed that the sulfite oxidation rate was significantly higher than that in the forced air oxidation process. Research of using streamer discharge plasmas, to oxidize high concentration ammonium sulfite in the liquid phase, has obtained a remarkable progress. On the basis of the experiment results, the following conclusions could be arrived at:(1)In contrast to the plasma ⁃ induced oxidation, the spontaneous oxidations gave negligible contributions to convert sulfite to sulfate. (2)When the initial sulfite concentration was within 1-3mol ·L -1, plasma induced one ⁃ cycle oxidation efficiency was in the range of 20%-60%.The oxidation rate was faster than that at concentrations less than 1mol ·L -1. To make the technique industrially applicable, the plasma induced oxidation process should be performed under the initial concentration more than 1mol ·L -1. (3)With the increase of the power density, the molar energy consumption of ammonium sulfite oxidation increased faster than the oxidation efficiency did, which indicated that radical ⁃ radical termination reactions dominated the process. Key Words ：Streamer corona; Non ⁃ thermal plasma;
AC/DCpower supply
Flue gas desulfurization;
Ammonium sulfite oxidation;
目前我国火力发电站燃煤锅炉烟气脱硫以钙法为主. 然而, 就吸收SO 2而言, 氨比钙基吸收剂更理想, 但脱硫产物亚硫酸铵氧化为硫酸铵的工艺还欠成熟, 影响氨法脱硫技术的普及应用. 随着氧化技术
∗
的发展和各种脱硫技术的实践, 越来越多的人认识到氨法脱硫的经济性.
亚硫酸铵的液相氧化是一个复杂的自由基链反应过程[1,2], 气体放电产生等离子体是已知的能够高效
Received:September 12, 2006; Revised:October 31, 2006. English edition available online at www.sciencedirect.com Corresponding author. Email:[email protected];Tel/Fax:+8610⁃ 51687121. 国家高技术研究发展计划(863项目)(2002AA529140,2004AA529310) 资助
Ⓒ Editorial office of Acta Physico ⁃ Chimica Sinica
No.3胡小吐等：流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵385
地产生自由基的方法, 广泛应用于处理VOCs 、NO 、SO 2等气态污染物[3,4], 但在液相氧化方面目前还主要集中在消除低浓度有机污染物的实验室研究上, 浓度往往是毫摩尔量级[5]. 有人通过填料塔对亚硫酸铵溶液的空气氧化过程各影响因素进行了研究, 认为很难将它实现为一种经济性好的工业化技术[6]. Ren 等[7]采用气体放电对亚硫酸钠进行了实验室氧化, 取得了较好的结果. 近年来, 气体放电应用于烟气脱硫的研发有较大进展, 流光放电等离子体氨法烟气脱硫工艺被认为主要是一个气液复相反应过程[8]
. 在放
电等离子体反应器中, 烟气中的SO 2在有吸收剂NH 3存在条件下, 被多次循环喷淋的混合盐溶液(NH4) 2SO 3⁃ NH 4HSO 3⁃ (NH4) 2SO 4吸收, 放电产生的等离子体自由基传入液相, 引发自由基的链反应过程,
将亚硫酸根SO 2-3和亚硫酸氢根HSO -3离子氧化为硫酸根SO 24-和硫酸氢根HSO -4离子, 气体中的SO 2被
固定在凝聚相内, 最终制成高附加值的化肥硫酸铵.
考虑工业实施要求, 等离子体的发生采用直流基压上叠加一定频率和峰值的交流作为激发源(AC/DC 电源). 实验证明, 采用适当的电极结构, 可产生分布均匀而稳定的流光电晕[9], 规避窄脉冲电源的工业化难度. 已证实这种流光放电产生等离子体有良好的脱硝效果[10], 最近实验研究也证实在脱硫应用上取得很好的效果[11]. 本工作将等离子体液相氧化的过程从烟气脱硫的流程中分离出来单独进行. 实验测量了该氧化过程与溶液浓度、注入能量密度、溶液pH 值、温度、传质效率因子等有实际意义的参数的影响关系.
1实验装置和方法
1.1实验系统流程
图1是流光放电氧化亚硫酸铵流程图. 左侧是电容耦合交直流叠加(AC/DC)电源电路, 主要由高压直流电路、高压高频交流电路和耦合叠加回路构成, 电路采用谐振工作方式. 右侧是反应器, 由放电反应主体、溶液循环系统、雾化装置和液槽等部分组成.
流光放电反应器体积约1m 3, 线/板结构, 由正放电极和接地极板组成多通道电场, 电极间距100-200mm 可调, 亚硫酸铵溶液由泵输送, 流量计控制流量, 并与压缩空气混合后从反应器顶部雾化喷入. AC/DC高压电源激发反应器产生流光放电, 产生非热等离子体活性自由基, 在自由基作用下, 亚硫酸铵与氧发生气液复相反应, 反应后溶液被收集在反应
图1流光放电氧化亚硫酸铵工艺流程
Fig.1Flowchart of streamer plasma reactor
4) compressed 1) sulfite electrode, air, solution 5) container, 2) pump, 3) flowmeter,
8) nozzles, corona wire, 6) corona 9) byproduct reactor, container
7) grounded plate
器底部液槽. 压缩空气除用于雾化外, 也为反应提供所需的氧, 实验中无需另外通入空气, 通过调节压缩空气流量和压力来达到最佳的雾化效果. 1.2流光放电氧化机制
流光电晕产生高能电子是气体电晕放电化学效应的根源. 在流光放电电子崩头附近的场强约达到100-150kV ·cm -1, 可激发能量达10-12eV [12]的富能电子, 这些电子可以打断空气中O 2、H 2O 等分子键, 产生O 、O 3、H 、OH 等自由基. 根据Ryo 的研究, 羟基自由基OH ●
的寿命大约30-60μ s, 在湿空气中, 流光放电在正尖端附近15mm 3体积内产生的OH ●
浓度可达
到7× 1014cm -3[13], 比自然大气中高七个数量级[14]. Li 等[15]认为, 在电风(由于离子流对气体分子的作用引
起气体向极板的运动) 高达30m ·s -1条件下, 液面附近约200μ m 厚度的OH ●
自由基可以从气相向液相扩散传播, 并在液相引发复杂的链反应, 在氧的参与下将四价硫S(IV)氧化为六价硫S(VI).自由基引发的主要链反应见表1[16].
表1中R1、R2是气体放电产生的羟基自由基OH ●
与液相中的亚硫酸氢根离子HSO -3反应, 产生自由基SO ·-·-新的
, SO 在溶液中O 2存在下反应产生SO ·-
335
自由基, 完成一个链引发过程. 从R3到R8构成了一个链传递过程, 每一个自由基反应都生成新的自由基, 链传递过程中生成了稳定的硫酸根离子SO 2-4
或硫酸氢根离子HSO -4. 如果创造条件, 提高气液传
质效率, 表观链长可达到15-40. 1.3测量与分析
实验用亚硫酸铵溶液采用市售亚硫酸铵固体配制, 其中含有一定量的硫酸根, 以NH 3和SO 2气体调节溶液pH 值. 亚硫酸根离子采用碘量法测量
,
386
Acta Phys. 鄄Chim. Sin., 2007
Vol.23
表1亚硫酸根氧化的自由基链反应过程Table 1Radical in aqueous
reactions solution
of sulfite oxidation
Reaction
k /(m3·s -1·mol -1)
R1OH ●
+HSO-→ SO ·-
33
+H 2O 9.6× 106R2SO ·-3+O·2H 2O → SO ·-5+H2O 1.5× 106
R3HSO -3
+SO·-5-·-75R4SO 2-3
+SO·-→ HSO 4+SO4
575R5HSO -→ SO 2-4+SO·-4
--3+SO·4→ HSO -4+SO·3
2.0× 106
R6HSO -3+SO·-5-5→ HSO +SO·-325R7SO ·---5+SO·5·6.0× 105R8SO ·-+SO-→ 2SO 4+O23·32-1.0× 106R9
SO → S 2O 6
·-5+SO·-52O 2-8+O2
1.4× 105
亚硫酸根和硫酸根离子的总量用重量法测量. 由Tektronix TDS3014四通道彩色数字示波器测量电参数.
2实验结果和讨论
2.1自然氧化效率和放电氧化效率
实验在图1所示的装置上进行, 为了评价自然
氧化和放电等离子体氧化的效果, 通过加载和断开等离子体分别测定一次循环氧化率(指溶液从反应器顶部喷入, 经电场至反应器底排出的单次过程测得的氧化率, 实验溶液在放电区域一次循环停留时间为3-5s). 在温度20℃ ，溶液初始浓度1mol ·L -1，处理量50L ·h -1条件下，实测无放电时自氧化率只有2.6%,而放电条件下平均氧化率达42.4%,是自氧化的16倍. 图2示出自然氧化和放电氧化效率的一系列实验结果, 表明亚硫酸铵放电氧化和自然氧化的显著差异.
2.2亚硫酸根浓度对放电氧化的影响
图2自然氧化和放电等离子体氧化效率比较Fig.2induced Efficiency ammonium of spontaneous sulfite
oxidation
and plasma
图3、图4、图5是在溶液中不同的亚硫酸根初始浓度下的实验结果, 反应器极板间距100-200mm, 温度20℃ , pH=5.5-6.5,处理量30-50L ·h -1, 单位反应器体积注入功率0-3kW ·m -3. 图3为亚硫酸盐浓度对一次循环氧化率的影响关系. 在摩尔量级的亚硫酸盐浓度范围内, 亚硫酸根浓度提高, 氧化率降低. 图4和图5是氧化速率和摩尔能耗与亚硫酸
图3亚硫酸铵浓度对氧化率的影响Fig.3concentration Effects of on the the initial oxidation
ammonium efficiency
sulfite
图4亚硫酸铵浓度对氧化速率的影响Fig.4ammonium Oxidation sulfite
rate against concentration
the initial
图5亚硫酸铵浓度对能耗的影响Fig.5ammonium Energy consumption sulfite concentration
against the
No.3
胡小吐等：流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵
387
根浓度的关系, 结果显示放电等离子体氧化反应可分为两个不同的区域, 在亚硫酸盐浓度小于1mol ·L -1时, 随浓度的提高反应速率增加而能耗降低, 而在亚硫酸盐浓度大于1mol ·L -1时, 氧化速率和摩尔能耗两者趋于稳定. 无论100mm 还是200mm 板间距, 在浓度1mol ·L -1时获得较低的摩尔能耗50Wh ·mol -1, 约合分子能耗1.9eV/S(IV).
放电等离子体液相氧化中亚硫酸铵浓度的影响有两种作用相反的效应, 根据质量作用定律, 反应速率随反应物浓度成正比增加. 相反, 随着浓度增加, 氧溶解度降低, 在流光放电激发的高浓度自由基产率足够保证的前提下, 氧的气液传质速率减低, 使综合反应速率减小, 能耗增大. 工程上, 将亚硫酸铵溶液浓度提高到3mol ·L 以上, 对副产物的后续处理有比较好的经济性. 实验表明在亚硫酸铵浓度3mol ·L 时的氧化速率和能耗与1mol ·L 时基本相
-1
-1
-1
图7pH 值对氧化速率的影响
Fig.7Oxidation rate against the solution pH
压大于1.0kV, 上升前沿大于200V ·滋s -1), 氧化亚硫酸铵的能耗可以控制在20Wh ·mol -1以下, 提高直流电压, 摩尔能耗增加. 2.4pH 值对氧化的影响
不同pH 值下亚硫酸铵的氧化速率见图7, 实验在35℃ 温度下进行. 在pH 值5.2-7.8之间, 反应器尾气无SO 2逸出, 测得的液相氧化速率基本保持稳定, 而当pH 值降低至5.2时, 尾气检测到有少量SO 2逸出, pH 值越低, SO 2逸出越多. 根据测定溶液盐浓度和SO 2逸出量校正计算, 得到在pH 值低于5.2的氧化速率与pH 值高于5.2时基本相同. 因此, 就氧化速率而言, pH 值在3.7-7.8之间基本相同.
在亚硫酸盐氧化过程中生成较多的NH 4HSO 4,
--而HSO 4的电离常数比HSO 3大20万倍，较多的H +
当, 显示出放电氧化高浓度亚硫酸盐有价值的应用前景.
2.3能量密度对氧化的影响
图6是在亚硫酸盐初始浓度为1mol ·L , pH=
-1
6.3, 温度25℃ 下的实验结果. 在分布良好的流光区域范围内, 氧化率与单位体积溶液的注入能量密度的平方根成线性关系, 显示了由气体放电产生的等离子体自由基消耗的二级复合特征的存在. 摩尔能耗随能量密度的提高, 说明自由基之间的复合反应占主导地位.
氧化速率和能耗是氧化工艺的重要参数指标, 事实上, 摩尔能耗还与很多实验参数有关, 如反应器
溶液雾化状态、流量和温电极配置型式、几何结构、度等. 本实验在其它参数不变的条件下, 选择在反应器出现初始流光时的直流基压上叠加交流电(峰值电
使pH 值下降. 工程上为了防腐和避免结垢, 通常控制pH 值在5.4-6.0之间, pH 值的调节通过补充一2.5传质效率的影响
定量的氨实现, 使NH 4HSO 4最终转化为(NH4) 2SO 4.
实验在反应器极板上衬多孔结构材料, 目的是提高极板表面积以扩大液膜传质面积. 在pH 值为6.1, 溶液温度为18℃ 下, 测得一次氧化率从平板时的21.0%提高到多孔板的35.4%,摩尔能耗从97Wh ·mol -1下降到43Wh ·mol -1, 见表2.
根据Li 等[15]的研究, 放电氧化的氧化率与面积因子的关系是个超越函数. 但在氧化率较低时, 近似为线性. 因此, 从氧化率的改善推断, 传质效率因
子
表2液膜传质面积因子对氧化效率和能耗的影响Table 2The effect of mass transfer area factor on
oxidation efficiency and energy consumption
氧化率的影响图6等离子体注入对能量密度和能耗、
Fig.6Effects of plasma on energy density (籽E ),
energy consumption, and oxidation
efficiency
Surface type porous felt
Power density (Wh·m -3)
545
Oxidation
efficiency (%)
35.4
consumption (Wh·mol -1)
43
388
Acta Phys. ⁃ Chim. Sin., 2007
3
Vol.23
近似为1.7, 从摩尔能耗的角度近似为2.3. 由此说明, 改进优化电极的面积因子, 扩大液膜传质面积, 有利于延长亚硫酸根氧化自由基链反应的表观链长, 对提高氧化效率、降低能耗有很大的潜力.
等离子体自由基传入液相引发的链反应过程中, 活性粒子的消耗与S(IV)的氧化过程无关, 而氧的气液传质是关键因素之一, 扩大液膜传质面积将会提高氧及自由基传质效率.
Huang, L. W.; Matsuda, H. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2004, 55(6):9802004, 55(6):980]
[黄立维, 松田仁树. 化工学报,
4Nair, S. A.; Yan, K. P.; Safitri, A.; Pemen, A. J. M.; van Heesch, E. J. M.; Ptasinski, K. J.; Drinkenburg, A. A. J. Electrostatics, 2005, 63:1105
56
Hoeben, W. F. L. M.; van Veldhuizen, E. M.; Rutgers, W. R.; Kroesen, G. M. W. J. Phys. D :Appl. Phys ., 1999, 32:133Li, W.; Zhou, J. H.; Xiao, W. D. Journal of East China University of Science and Technology, 2001, 27(3):226肖文德. 华东理工大学学报, 2001, 27(3):226]
[李
伟, 周静红,
3结论
7Ren, J. R.; Liu, J. X.; Li, R. N.; Wei, J. Y.; Zhao, B. Y.; Xie, Y. C. Acta Phys. ⁃ Chim. Sin., 2004, 20(6):656
[任家荣, 刘霁欣, 李瑞
年, 尉继英, 赵璧英, 谢有畅. 物理化学学报, 2004, 20(6):656]
(1)采用交直流叠加方式产生流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵效果显著. 在摩尔量级范围内, 亚硫酸铵浓度为3mol ·L -1时的氧化速率和能耗与1mol ·L 时基本相当, 显示出放电氧化高浓度亚硫
-1
8Hu, X. T.; Jiang, X. D.; Zhu, T. L.; Wang, Y.; Qiu, R. C.; Zhang, H. D.; Li, R. N.; Yan, K. P. Journal of Chemical Industry and Engineering, 2007, in press
[胡小吐, 姜学东, 朱天乐, 王
毅,
邱瑞昌, 张鸿迪, 李瑞年, 阎克平. 化工学报, 2007, 待发表]
酸盐有价值的应用前景.
(2)亚硫酸铵的氧化效率和摩尔能耗与注入功率密度的平方根成线性关系, 表明由等离子体产生的自由基消耗的二级复合特征.
(3)就氧化速率而言, pH 值在3.7-7.8之间基本相同.
(4)优化反应器结构, 扩大等离子体自由基和氧的气液传质效率因子, 对提高氧化效率、降低能耗有很大的潜力.
References
12
Ermakov, A. N.; Poskrebyshev, G. A.; Purmal, A. P. Kinet. Catal., 1997, 38(3):295
Ermakov, A. N.; Purmal, A. P. Kinet. Catal., 2001, 42(4):479
15169
Yan, K. P. Corona plasma generation. Eindhoven, The Netherlands:Eindhoven University of Technology, 2001
10Yan, K. P.; Yamamoto, T.; Kanazawa, S.; Ohkubo, T.; Nomoto, Y.;
Chang, J. S. IEEE Trans. Ind. Appl., 2001, 37(5):1499
11Yan, K. P.; Li, R. N.; Zhu, T. L.; Zhang, H. D.; Hu, X. T.; Jiang X.
D.; Liang, H.; Qiu, R. C.; Wang, Y. Chem. Eng. J., 2006, 116:13912Kim, Y. H.; Hong, S. H.; Cha, M. S.; Song, Y. H.; Kim, S. J. J . Adv.
Oxid. Technol., 2003, 6(1):17
13Ryo, O.; Tetsuji, O. J. Phys. D:Appl. Phys., 2002, 35:213314Ren, X. R.; Shao, K. S.; Miao, G. F.; Tang, X. Y. China
Environmental Science, 2001, 21(2):115
[任信荣, 邵可声, 缪国
芳, 唐孝炎. 中国环境科学, 2001, 21(2):115]
Li, R. N.; Yan, K. P.; Miao, J. S.; Wu, X. L. Chem. Eng. Sci., 1998, 53(8):1529
Huie, R. H.; Neta, P. Atmos. Environ., 1987, 21(8):1743
p://www.12345taoke.com/list.php/0-0-1-100000-%25B6%25AC%25D7%25B0.h流光放电等离子体液相氧化亚硫酸铵
作者：作者单位：
胡小吐， 王毅， 朱天乐， 姜学东， 李瑞年， HU Xiao-Tu， WANG Yi， ZHU Tian-Le， JIANG Xue-Dong
， LI Rui-Nian
胡小吐,王毅,姜学东,HU Xiao-Tu,WANG Yi,JIANG Xue-Dong(北京交通大学电气工程学院,北京,100044)， 朱天乐,ZHU Tian-Le(北京航空航天大学环境工程系,北京,100083)， 李瑞年,LI Rui-Nian(广东杰特科技发展有限公司,广州,510630)物理化学学报
ACTA PHYSICO-CHIMICA SINICA2007，23(3)1次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(16条)
1. Ermakov A N. Poskrebyshev G A. Purmal A P 查看详情 1997(03)2. Ermakov A N. Purmal A P 查看详情 2001(04)3. 黄立维 松田仁树 2004(06)
4. Nair S A. Yan K P. Safitri A. Pemen,A.J.M van Heesch,E.J.M Ptasinski,K.J Drinkenburg,A.A 查看详情 20055. Hoeben W F L M. van Veldhuizen E M. Rutgers W R. Kroesen,G.M.W 查看详情 19996. 李伟. 周静红. 肖文德 查看详情[期刊论文]-华东理工大学学报（自然科学版） 2001(03)7. 任家荣. 刘霁欣. 李瑞年. 尉继英. 赵璧英. 谢有畅 查看详情[期刊论文]-物理化学学报 2004(06)8. 胡小吐. 姜学东. 朱天乐. 王毅. 邱瑞昌. 张鸿迪. 李瑞年. 阎克平 查看详情 20079. Yan K P Corona plasma generation 2001
10. Yan K P. Yamamoto T. Kanazawa S. Ohkubo,T Nomoto,Y Chang,J.S 查看详情 2001(05)
11. Yan K P. Li R N. Zhu T L. Zhang,H.D Hu,X.T Jiang X.D Liang,H Qiu,R.C Wang,Y 查看详情 200612. Kim Y H. Hong S H. Cha M S. Song,Y.H Kim,S.J 查看详情 2003(01)13. Ryo O. Tetsuji O 查看详情 2002
14. 任信荣. 邵可声. 缪国芳. 唐孝炎 查看详情[期刊论文]-中国环境科学 2001(02)15. Li R N. Yan K P. Miao J S. Wu,X.L 查看详情 1998(08)16. Huie R H. Neta P 查看详情 1987(08)
相似文献(5条)
1.期刊论文 刘新. 王树东. LIU Xin. Wang Shudong 非热等离子体烟气脱硫湿式反应的动力学机制 -化工学报2005,56(2)
由于非热等离子体烟气脱硫干式反应器中的主要过程是气相与固体表面液膜之间的复相反应, 采用湿式反应器应该更为合理.对流光放电湿式烟气脱硫的动力学机制进行了分析,导出了烟气脱硫率、能量效率和摩尔能耗与放电注入能量密度、传质效率因子和吸收液pH值的关系.发现在放电注入能量一定的条件下,设法提高传质效率因子和适当调节pH值,能量效率可以显著提高,摩尔能耗可以大幅度降低.所得结果与过去已有实验结果吻合,并表明有可能把该反应的能耗降到工业接受的水平.
2.期刊论文 董冰岩. 吴彦. 李杰 线-板式脉冲流光放电脱硫反应器电场数值计算 -中原工学院学报2003,14(z1)
在线-板式非热等离子体脱硫反应器脉冲流光放电机理的基础上,采用波方程进行反应器内时变电场分布计算.数值计算运用时域有限差分(FDTD)法,数值模拟结果为以后的反应器流光放电模拟及结构优化提供依据.
3.会议论文 董冰岩. 吴彦. 李杰 线-板式脉冲流光放电脱硫反应器电场数值计算 2003
在线-板式非热等离子体脱硫反应器脉冲流光放电机理的基础上,采用波方程进行反应器内时变电场分布计算.数值计算运用时域有限差分(FDTD)法,数值模拟结果为以后的反应器流光放电模拟及结构优化提供依据.
4.期刊论文 唐萍. 朱天乐. 李焕. 罗宏晶. 李靖. TANG Ping. ZHU Tian-le. LI Huan. LUO Hong-jing. LI Jing 气相组分对非热等离子体氧化气相元素汞的影响 -环境科学2008,29(6)
采用线串齿轮-管式正极性流光放电反应器产生非热等离子体,考察了放电等离子体参与下烟气中各组分对元素汞氧化的影响.结果表明, CO2的加入和高浓度的NO导致作用于汞的活性粒子减少,从而阻碍元素汞的氧化.在等离子体作用下,部分CO2会与活性粒子作用而转化为CO.加入NO浓度为670mg/m3,电压升高到9.5kV时,仅有37%的元素汞被氧化. SO2的加入能促进元素汞的氧化,而且伴随SO2的氧化和白色HgSO4和Hg2SO4的生成,电压升高到10kV时,反应器出口基本检测不到元素汞. H2O和HCI也具有促进元素汞氧化的作用,这可能是因为氧化性· OH形成得到促进和反应气氛中存在C1-离子.部分元素汞和氧化态汞在荷电后会被等离子体反应器捕集,因此等离子体作用后,气相总汞浓度显著降低.
5.学位论文 胡小吐 AC/DC流光放电等离子体烟气脱硫实验研究 2007
本论文研究目标是采用气体放电等离子体和化学的方法，开发一种流光放电等离子体氨法烟气脱硫的新工艺。其创新点在于：(1)采用交直流叠加电源技术在工业规模的反应器中发生分布良好的流光放电等离子体。交直流叠加电源的开发，使得等离子体发生装置不再受制于脉冲电源所需要的高频高压开关器件，等离子体电源的大规模工业应用成为可能。(2)采用分区湿式反应流程，将氨对二氧化硫的热化学吸收过程与等离子体自由基参与的链反应过程在不同的空间进行。分区湿式反应流程使二氧化硫的吸收主要在热化学反应区进行，而在等离子体反应区完成残余二氧化硫的强化吸收、亚硫酸铵氧化、控制氨逸出以及除酸雾的过程。(3)采用等离子体液相氧化高浓度的亚硫酸盐，将四价硫氧化为六价硫。在化学吸收区，吸收液反复循环，大部分的SO通过与NH的快速结合从气相进入液相，使生成液的亚硫酸盐浓度达到摩尔量级，再将高浓度亚硫酸盐溶液进行等离子体氧化处理，放电功率集中作用于高浓度的亚盐溶液，因此显著提高氧化速度，降低能耗。通过半工业规模烟气试验，浓度1～3 mol·L的亚硫酸铵溶液，等离子体一次作用氧化率达20﹪～60﹪，摩尔能耗低于20 Wh·mol，获得有实用价值的反应速率。在SO初始浓度500～1000μl·L下，脱硫率>95﹪，系统能耗小于3.5 Wh·m，氨逸出在5μl·L以下，回收物为适合农用的氮肥。湿式反应环境使流程无传统等离子体干法技术的产物粘壁和堵塞问题，实现连续稳定的工艺流程，显示出流光放电氨法脱硫工艺良好的工业应用前景。
1. 胡小吐. 姜学东. 闫克平. 李瑞年 流光放电等离子体脱除NO研究[期刊论文]-科技导报 2008(21)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wlhxxb200703019.aspx授权使用：吕先竟(wfxhdx)，授权号：7f425864-11a5-470e-a07f-9e76013e515c
下载时间：2011年1月25日
无锡伊诺特石化机械设备有限公司为无锡澳驰过滤设备有限公司于2007年4月在中国无锡成立的全资子公司，是国内领先的微米级过滤器供应商之一，同时特别善长于苛刻工况的过滤设计。核心产品包括分不锈钢过滤器，精密过滤器，过滤设备，气体过滤器，篮式过滤器，芯式过滤器，静态混合器、视镜等。这一系列产品已经获得了中国海洋石油总公司、洛克石油、FluorCorporation、Technip、中国石油天然气西气东输项目部、壳牌、南钢集团、巴斯夫，索尼等诸多客户的认可与好评。
伊诺特选用世界领先的过滤产品生产设备及制造工艺，融合多年滤芯制程上的研发经验，整合运用各种过滤分离技术，致力于为全球工业领域提供最经济、最专业的过滤解决方案。其烧结滤芯、不锈钢折叠滤芯、楔型滤芯、膜滤芯等过滤介质配合多样化设计的过滤器壳体，已广泛应用于石化、炼油、新能源、钢铁、化学、医药、食品、水处理等行业。
伊诺特服务工业界多年，严格执行ISO9001国际质量体系。并在全国设有多个项目部，可为您提供最完善的售后服务体系，在中国地区，我们能够24小时内到达现场为您服务。
未来，伊诺特秉承"安全、专业、创新、合作"的核心价值观，继续为客户提供更优质的产品、更高效的服务，努力为过滤技术创新做出新的贡献。安全
我们永远坚持安全是不容妥协的理念
我们为客户提供的所有产品必须保证客户工艺的安全,在技术上我们不能忽略任何细节.专业
我们将坚守我们的使命，不为利益而偏离我们的航向。我们不断学习，始终为寻找最佳解决之道而努力，我们力争做行业的百年企业。创新
我们用创新的方法解决未解决的问题。我们利用新的技术、条件、服务更好的理解客户多元化的需求，同时也使我们在快速发展和竞争激烈的社会中保持领先优势.激情
我们尊重个人，支持人个激发最大能力只要是对的，我们就支持
我们永远感受竞争和成功的快乐合作
未来优秀的人才团队是企业的核心竞争力之一，我们需要集中我们所有力量，发挥所有人的特长，为我们的使命而奋斗
江苏金湖大华自动化仪表有限公司座落于碧荷飘香、风景秀逸、人杰地灵具有“天下第一荷花”的金湖水乡。公司物资力量雄厚，生产设备先进，检测设施齐全，并且制定了科学合理的生产工艺和健全的质保体系，汇聚了许多对仪器仪表制造有着特殊追求和造诣的科技人员及职工队伍。在温度、压力、流量、显示、效验等仪表的制造均领先于同行业。公司主营产品有,, 压力变送器热电偶、热电阻、双金属温度计、变送器、流量计、数显仪、效验装置、自动化成套设备、电线电缆、线缆桥架等。产品主要用于电力、化工、冶金、钢铁等众多行业。业绩的取得来源于客户的厚爱，公司一直遵循着用质量打造品牌的宗旨，以诚信待人为守则。期盼着与各界友人的愉快协作，共同创造优越的的业绩篇章。
诚信：以诚信打造企业一流服务品牌
求实：以求实作为企业稳固发展的基石合作：以合作实现与客户和伙伴共同成长创新：以不断创新推动企业可持续发展服务：以专业服务实现最高的客户满意度