铅膏浆液吸收二氧化硫实验研究

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废铅蓄电池再生企业生产过程中会产生含SO2的废气,寻求一种适合行业长期发展的低成本无二次污染的绿色循环型烟气脱硫新技术是废铅蓄电池再生行业最迫切的需求之一。本文针对废铅蓄电池再生行业资源特点提出了采用铅膏浆液吸收SO2的烟气脱硫工艺,并从机理、实验和经济性分析三方面展开研究。利用铅膏浆液吸收含SO2烟气,不仅可脱除烟气中低浓度SO2达到污染减排目的,还可节省吸收剂的购入费用,还无副产物处理问题,行业适用性较好,具有理论研究意义和实践应用价值。首先,本文通过粒度分析仪、X射线衍射仪和化学分析法对实验原料铅膏的物化性质进行分析,分析结果表明83.97%的铅膏颗粒粒径小于60 um,主要成分及含量分别为:PbSO4(50%56%),PbO2(30%35%),PbO(10%15%)和Pb(3%4%),即说明铅膏颗粒粒径较小,分散度较好,脱硫潜力组分含量高,适合用作脱硫剂。其次,借助SO2-Pb-H2O体系E-pH图从热力学角度分析推测铅膏浆液吸收SO2的化学反应机理,分析结果表明铅膏中优势脱硫活性组分为PbO2,体系中的主导反应为PbO2+SO2=PbSO4,该反应的△E为1.575,化学平衡常数K值为3.392×1050,反应推动力很大,具发展潜力。然后,借助双膜模型对反应过程进行宏观动力学分析,得到铅膏浆液吸收SO2反应总阻力主要受反应物SO2溶解阻力、固相中扩散阻力和界面化学反应阻力影响,溶出的脱硫产物PbSO4在固相及液相主体中的扩散阻力对反应速度的影响可忽略不计。接着,进行铅膏浆液吸收SO2实验室小试及放大实验,得到铅膏的脱硫效率随液气比增大呈持续增大趋势,液气比为铅膏浆液吸收SO2反应最大影响因素;随浆液液固比的增加呈先增大后减小的趋势,最佳液固比为8:1 L/kg;随反应温度的升高呈略微先增后减的趋势,40℃时达最佳;随浆液初始pH值的增大呈缓慢增大趋势;随进口SO2浓度的增加呈持续减小趋势。最后,结合放大实验数据,对铅膏浆液烟气脱硫工艺进行经济性分析,相比较石灰-石膏烟气脱硫工艺,铅膏浆液烟气脱硫工艺初期投资可节省34.89%,每年运行成本可节省75.65%,具备较佳经济效益,具有可推广价值。
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