软锰矿浆烟气脱硫反应机理研究_朱晓帆

软锰矿浆烟气脱硫反应机理研究朱晓帆蒋文举苏仕军金燕(四川大学环境科学与工程系,成都610065)刘兴艳(四川师范大学化学系,成都610063)摘要利用软锰矿浆吸收烟气中SO2,该方法不仅可脱硫,还可副产具有工业价值的硫酸锰产品,是一种较好的脱硫资源化方法。通过对软锰矿浆与SO2的反应机理的分析和实验验证,确定该体系的主要反应,为该工艺过程可行性研究提供理论和实践依据。关键词脱硫软锰矿浆反应机理ThestudyofreactionmechanismofdesulfurizationinfluegaswithpyrolusitepulpZhuXiaofanJiangWenjuSuShijunJinYan(DepartmentofEnvironmentalEngineeringofSichuanUniversity,Chengdu610065)LiuXingyan(DepartmentofChemistryofSichuanTeacher'sUniversity,Chengdu610063)AbstractBytheoreticalanalysisandexperimentalverification,resultsshowthatdesulfurizationinthesystemismainlyfulfilledbyreactionbetweenMnO2andSO2,themainproductinleachingsolutionisMn-SO4.AndreactionbetweenSO2andO2underMn2+catalysisisinsecondaryposition.Thereactionmecha-nismgivestheevidenceandfeasibilityofthetechnologyprocessofdesulfurizationinfluegaswithpyrolusitepulpandby-productMnSO4.Keywordsdesulfurization;pyrolusitepulp;reactionmechanism软锰矿的主要成分是MnO2,它是一种良好的氧化剂,而SO2又是一种很好的还原剂,故可以选用软锰矿粉作为SO2吸收剂,利用软锰矿浆吸收低浓度SO2,不仅可达到大气污染治理,还可副产具有工业价值的硫酸锰产品,是一种较好的脱硫资源化方法。这方面工作已有不少报道[1—4]。用软锰矿浆进行烟气脱硫,其过程和反应比较复杂,它涉及气-液-固多相间的传质和反应,本文通过对软锰矿浆与SO2的反应机理的分析和实验验证,确定该体系的主要反应,为该工艺过程可行性提供理论和实践依据。1SO2-H2O和Mn-H2O体系性质1.1SO2-H2O体系[5]SO2是一种酸性氧化物,具有还原性,易溶于水,293°K时的溶解度可达40(体积比)。SO2溶于水的同时生成H2SO3,反应如下:SO2+H2OH2SO3此反应是可逆的,温度上升使平衡左移。生成的H2SO3是二元弱酸,在水中存在下列离解平衡:H2SO3H++HSO-3K1=1.39×10-2HSO-3H++SO2-3K2=6.24×10-8(25℃)在酸性介质下,H2SO3可被氧化或电离产生S2O2-3、SO2-3、HSO-3等形态,这些形态对脱硫过程均会产生影响。25℃时,SO2-H2O体系的电化学稳定性见图1所示。1.2Mn-H2O体系[6]Mn-H2O体系的电化学稳定性如图2所示,从图中可看出,MnO2在酸性和碱性介质中十分稳定,一般条件下不会溶解,但它的氧化电位比较高,在有还原剂时,MnO2会与之反应,被还原成Mn2+。2软锰矿浆与SO2反应机理分析采用软锰矿浆脱除烟气中SO2,体系中可能存在两种脱硫方式:国家科委应用研究课题(85-912-01-04-02)第3卷第3期环境污染治理技术与设备Vol.3,No.32002年3月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlMar.,2002图1SO2-H2O体系的E-pH图(25℃)图2Mn-H2O体系的E-pH图(25℃)(1)方式1:MnO2直接与SO2作用在此方式中,MnO2被还原成Mn2+,SO2则被氧化成SO2-4,达到脱硫目的。(2)方式2:SO2与水中O2作用在溶液中Mn2+等金属离子催化作用下,发生转化吸收,反应如下:SO2+12O2+H2OMn2+H2SO4在此方式中,SO2同样被氧化成SO2-4,生成H2SO4,达到脱硫目的。体系中究竟主要以什么方式进行脱硫,下面进行有关理论分析和实验验证。2.1理论分析利用图2和图3有关数据,将两图合并计算,得到SO2-Mn-H2O体系的E-pH图(见图3),从图中可看出:对于方式1,溶