PDS脱硫法是一种湿式催化氧化脱硫技术,被广泛应用于焦化、化肥、石油精炼等行业。理论上,H₂S的脱除仅消耗空气中的O₂生成水和硫磺,系统中的其它物料均可循环再用。然而这只是理想状态,实际工艺中,部分H₂S还会转变为S₂O₃^2-、SO₃^2-和SO₄^2-等副产物。溶液中副产物的积累不仅会影响脱硫设备的正常运行,降低脱硫效率,而且还会增加工艺操作成本、引起设备腐蚀和产生次生水体污染等。因此,副产物的积累已经成为企业亟待解决的一个科学问题。目前处理副产物的方法主要是后处理工艺即对生成的副产物进行提纯处理。但该方法能耗较大,操作繁琐,回收成本高,且在企业中,末端副产物的治理工艺远比工艺自身要复杂。因此为减少或抑制副产物的生成,必须加深对脱硫机理的认识,从源头出发找出副产物的成因,进而提出解决方案。本论文通过紫外可见吸收光谱法、红外光谱法、循环伏安法以及高效液相色谱法对双核磺化酞菁钴（bi-CoPc）与硫化钠的反应进行研究,最后考察了溶液中多硫离子的具体存在形式。得出的主要结论如下:1.通过紫外可见吸收光谱法进行研究,结果表明bi-CoPc在水中易形成聚合体。在PDS脱硫体系所处的溶液pH值范围内,bi-CoPc主要以聚合体的形式存在。bi-CoPc与Na₂S反应过程中,会产生S_x^2-中间产物,且Na₂S向S_x^2-的转化速率非常迅速,几乎瞬间即可形成,但在本实验浓度条件下,转化率不高。同时,也得出实际脱硫过程中,调节温度在40^oC时有利于S_x^2-的生成,且bi-CoPc中发挥催化作用的部分主要是单体形式。此外,通过红外光谱研究表明S_x^2-向硫单质的转化速率较慢,通入氧气可以促进S_x^2-向硫单质的转化,但同时也会促进含硫副产物S₂O₃^2-的生成。2.通过循环伏安法进行研究,结果表明Na₂S和Na₂S_x的溶液在玻碳电极上的氧化过程为受浓度扩散控制的不可逆过程。S^2-向硫单质S₈的转化并不是一步完成的,而是首先反应生成S_x^2-,再进一步转化为硫单质S₈,且参与反应的S^2-仅有20%转化为硫单质S₈,其余硫物质以S_x^2-和未反应S^2-的形式存在于溶液中。bi-CoPc与Na₂S反应体系中,S_x^2-主要以S₂^2-S₉^2-中的某两种形式存在。随浓度的改变,S_x^2-的存在形式也会发生变化,当浓度大于0.12 mol/L时,S_x^2-主要以S₂^2-S₉^2-中的某一种形式存在于溶液中;当浓度为0.024 mol/L时,S_x^2-主要以某几种形式存在于溶液中;当浓度在2.4×10^-42.4×10^-33 mol/L范围内时,S_x^2-主要以某两种形式存在于溶液中,但未能确定具体是哪两种形式。此外,碳酸盐缓冲溶液的加入可使bi-CoPc保持高的催化活性,其与Na₂S在碳酸盐缓冲体系中反应,S^2-首先转化为S₂^2-,同时钴的价态由二价还原为一价,S₂^2-发生自催化形成更长链的S_x^2-,最后转化为硫单质S₈。3.紫外可见吸收光谱法只能测定甲基化多硫中总硫浓度,但并不能测定单一甲基化多硫的浓度;核磁共振氢谱技术对于分子中硫原子数x≤3的甲基化多硫可进行测定,但对于硫原子数x>4的甲基化多硫化学位移值没有明显差异,故该技术不能有效地分析甲基化多硫;高效液相色谱法对硫原子数大于等于3的甲基化多硫进行分离是可行的,但当x值小于3时,该方法有一定的偏差,同时也得出分子中硫原子数x为3¹0时,保留时间的对数与硫原子数呈线性关系,关系式为ln（R_t）=0.203x+1.49。4.通过高效液相色谱法进行研究,结果表明浓度变化对S_x^2-存在形式有明显影响的是S₃^2-、S₄^2-、S₅^2-和S₉^2-,在所研究浓度范围内,S₆^2-、S₇^2-、S₈^2-和S₁₀^2-基本稳定。当浓度为0.024 mol/L时,S_x^2-主要以S₄^2-和S₅^2-的形式存在于溶液中,S₃^2-和S₆^2-次之,S₈^2-和S₁₀^2-占比最少。当浓度为4.8×10^-3 mol/L时,S_x^2-主要以S₅^2-和S₆^2-的形式存在于溶液中,S₄^2-和S₉^2-次之,S₃^2-、S₈^2-和S₁₀^2-占比最少。当浓度为2.4×10^-3 mol/L时,溶液中S₅^2-、S₆^2-和S₉^2-含量最多,S₄^2-和S₇^2-次之,含量最少的为S₃^2-和S₁₀^2-。当浓度为4.8×10^-44 mol/L时,S₉^2-为主要存在形式,S₃^2-含量最少,检测不到S₁₀^2-的存在。温度为30⁹0oC范围内,随温度的升高,S₃^2-和S₉^2-的变化较为明显,S₄^2-、S₅^2-和S₆^2-稍有波动,S₇^2-、S₈^2-和S₁₀^2-基本稳定。在所研究的温度范围内,S_x^2-始终主要以S₄^2-和S₅^2-的形式存在于溶液中。随着温度升高,S₃^2-占比下降了6.76%,S₉^2-占比提高了6.86%,占比最少的始终为S₁₀^2-。5.通过高效液相色谱法对bi-CoPc与Na₂S反应体系进行研究,结果表明S_x^2-的存在形式x最高为5,主要以S₃^2-的形式存在,S₄^2-次之,部分以S₅^2-的形式存在于溶液中。