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硫化氢是石油开采和加工过程中产生的有害气体。目前主要的处理方法是Claus法和间接电解法,但都存在回收的固相产品硫磺经济价值低、工艺复杂及间接电解法的酸腐蚀问题。为克服这些问题,开发了—种新工艺:电化学溶解-沉淀法,可实现低电耗(1.2kWh·Nm-3H2以下)制氢并同时联产高附加值产品硫化锌。
为了增加硫化氢处理量和氢气产量,对电解槽进行了放大设计,并考查了放大后的电解性能,在实验中通过单因素研究和正交实验,重点考查了电化学溶解过程中电解液浓度、电解电压、进料流量等重要因素对电解制氢的影响。实验结果表明,对阳极为锌粒的电解槽,在电解液浓度4.0mol·L-1,进料流量为0.948L·min-1,电解电压0.8V,产氢量最大可达33.6L·h-1以上,制氢电耗在1.2kWh·Nm-3H2左右,电解性能优于原电解槽;对阳极为锌板的电解槽,在电压为0.5V,进料流量为0.828L·min-1,碱液浓度为2.0mol·L-1时有着最佳的电解性能。单槽内电极板并联,两槽间串联的实验条件下,当电解电压到达0.7V时,电解电流达到直流电源所能达到的最大电流30.0A,在实验条件允许的条件下,每小时产氢量为20.0L,产氢电耗为0.9kWh·Nm-3H2。同时,设计了圆柱形电解槽,并考查了各种电极结构下对产氢的影响,通过实验表明,在最佳结构下,电解效率可达100%以上,产氢量达到6.12L·h-1。
在原有以PAN-6S为显色剂,通过分光光度法测定锌配离子浓度的基础上,建立了以锌试剂(C20H16N4O6S)作为显色剂分析锌配离子浓度的方法,为整个工艺研究的顺利进行起到重要作用。