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基于响应面的粉煤灰湿法脱硫条件优化与机理
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作者 鞠恺 刘颖 +5 位作者 李新 任武昂 鱼郑 唐仁龙 金鹏康 孙丽萍 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期407-422,共16页
为考察粉煤灰作为脱硫剂的脱硫效果与机理,采用单因素试验与响应面法对参数粉煤灰浆液固液质量比、SO_(2)体积分数、气体流量进行分析,并结合X射线荧光光谱、扫描电镜等手段探索粉煤灰湿法脱硫的反应机理。结果表明:在一定范围内,提高... 为考察粉煤灰作为脱硫剂的脱硫效果与机理,采用单因素试验与响应面法对参数粉煤灰浆液固液质量比、SO_(2)体积分数、气体流量进行分析,并结合X射线荧光光谱、扫描电镜等手段探索粉煤灰湿法脱硫的反应机理。结果表明:在一定范围内,提高固液质量比可以通过升高pH的方式来提升穿透时间、SO_(2)总吸附量与单位粉煤灰浆液吸附SO_(2)量,但当固液质量比超过1∶1后会出现穿透时间与SO_(2)吸附量下降的现象。随着SO_(2)体积分数增加,粉煤灰浆液对SO_(2)的吸附量呈现先升高后降低的趋势,SO_(2)体积分数为750×10^(-6)时取得最大吸附量64.35 mg,高SO_(2)体积分数能显著降低穿透时间。提升气体流量,穿透时间、SO_(2)总吸附量与单位质量粉煤灰浆液吸附SO_(2)量均有所降低。以A、B、C分别表示因素固液质量比、SO_(2)体积分数和气体流量,AB、AC、BC分别表示其是交互项进行响应面分析,结果显示:影响穿透时间因素的主次顺序为C、B、A、BC、AC、AB;影响SO_(2)总吸附量因素的主次顺序为B、A、C、AB、BC、AC;影响单位质量粉煤灰浆液吸附SO_(2)量因素的主次顺序为A、B、C、AB、AC、BC。最佳脱硫工艺条件为固液质量比为0.87、SO_(2)体积分数为472×10^(-6)、气体流量为1500 mL/min。对脱硫前后粉煤灰的XRF和SEM分析显示:脱硫后粉煤灰硫氧化物含量显著增多,原表面板状Ca(OH)_(2)生成了块状和针棒状物的CaSO_(4)·2H_(2)O和CaO·Al_(2)O_(3)·3CaSO_(4)·32H_(2)O。可能的脱硫机理为:粉煤灰在水中溶出大量Ca^(2+)和OH^(-)。SiO_(2)和Al2O_(3)在强碱条件下与Ca(OH)_(2)反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质(C-S-H和C-A-H凝胶)。当含硫烟气通入粉煤灰浆液中,SO_(2)转移至液相,形成H^(+),HSO_(3)^(-)和SO_(2)^(2-),H^(+)与粉煤灰浆液反应,使粉煤灰中含有的Ca^(2+)、Fe^(3+)等元素浸出并催化氧化溶解于粉煤灰浆液中的SO_(2)气体,生成H2SO4与CaSO_(4),CaSO_(4)与浆液中水分子结合后以CaSO_(4)·2H_(2)O形式析出。 展开更多
关键词 粉煤灰 湿法脱硫 固液质量比 响应面分析 脱硫机理
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