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我国急需研究开发适合本国国情的脱硫新技术以解决越来越严重的SO2污染问题。含Fe3+的细菌菌液脱硫技术结合了无机化学与微生物学原理,能够有效控制大气污染。 本文进行了酸性水溶液脱除SO2、含Fe3+的酸液脱除SO2和细菌菌液脱除SO2的对比实验。实验结果表明:酸性水溶液脱除SO2,即使氧气大大过量,脱硫过程也仅为物理吸收。含Fe3+的酸液脱除SO2,由于Fe3+的加入使脱硫效果增强。Fe3+具有较强的催化氧化SO2的能力,这种能力与其浓度有关且受pH值的影响较大。在Fe3+浓度1.5g/L、初始pH值2.0条件下,脱硫时间近170min时,脱硫率仍高达85%。细菌菌液脱除SO2时,由于Fe3+和氧化亚铁硫杆菌的共同作用,脱硫效果增加10~20%。氧化亚铁硫杆菌具有快速氧化Fe2+的能力,这种氧化能力在pH值1.5时最强。工艺条件实验结果表明:氧化亚铁硫杆菌菌液脱硫在一定的细菌浓度(107个/mL)下,Fe3+浓度为1.5g/L,初始pH值1.5~2.0时可保证较高的脱硫率(>90%)。 本文还在pH值1.5~2.0、温度10~40℃范围内对含Fe3+的细菌菌液脱除SO2的动力学进行了研究。结果表明:Fe3+浓度对反应速率影响最大,影响因素与反应速率r之间的关系为: 式中,反应活化能E=80.15KJ/mol,频率因子k0=3.74×1015(L·mol-1·min-1)。该条件下的反应主要受化学反应控制,其速率控制步骤为Fe2+的氧化。氧化亚铁硫杆菌的浓度对反应速率的影响通过氧化Fe2+为Fe3+来体现,其关系为:其中k4、k5是与细菌浓度有关的反应速率常数。