二氧化硫的吸收性能及机理研究:(1)乙二醇+N,N-二甲基甲酰胺体系吸收SO2的研究;(2)四苯基卟啉镁作为胺固定剂用于SO2回收的研究

摘要

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国。随着中国经济的高速发展,能源尤其是煤炭资源的消耗持续增长,SO2的排放量也随之增加,对自然环境和人类健康产生了巨大的危害。同时我国硫资源非常缺乏,每年需从国外进口大量的硫磺来满足生产和生活的要求,因此寻找有效的SO2脱除与回收的技术已迫在眉睫。
　　本课题组对乙二醇(EG)吸收SO2进行了多年的研究,为提高其吸收能力,本文选择向 EG中添加 N,N-二甲基甲酰胺(DMF)作为 SO2吸收液。实验测定了不同浓度的EG+DMF混合体系在T=308.15 K, p=122.66 kPa下对低浓度SO2的气液平衡数据,结果表明随着DMF浓度的增加,该混合体系吸收SO2的能力逐渐增强,并且该吸收过程服从亨利定律。同时本文测定了不同组成的EG+DMF混合体系,在温度为298.15 K、303.15 K、308.15 K、313.15 K和318.15K下的密度和粘度值,并且根据密度数据计算出了EG+DMF混合体系的超额摩尔体积,结果表明在实验条件下,所有组成的超额摩尔体积均为负值,当DMF的摩尔分数是0.56时,超额摩尔体积出现最低点,表示此组成的混合溶液体积最小。根据运动粘度数据,也计算了运动粘度偏差和粘性流体的热力学参数,包括活化吉布斯自由能ΔG*、活化焓ΔH*和活化熵ΔS*。
　　本文利用紫外-可见光谱(UV-vis)、红外光谱(FTIR)和核磁共振谱(1H-NMR)对EG+ DMF体系吸收SO2机理进行了研究。结果表明EG和DMF混合后,DMF的羰基氧与EG的羟基氢形成氢键-C=O···H-O-,DMF的羰基氧与SO2分子中具有空轨道的硫原子发生弱的相互作用。
　　同时,由于有机胺法吸收SO2的缺点是极易造成胺挥发,本文提出用MgTPP作为胺固定剂运用于SO2的回收中。胺首先与MgTPP形成配合物将胺固定下来,吸收SO2后,SO2将取代MgTPP与胺发生配位作用,生成游离MgTPP,当SO2被解吸后,游离的胺再与 MgTPP形成配合物,从而降低胺的挥发。通过荧光滴定法对 MgTPP与胺之间配位反应进行了研究,得到它们之间的配位比,同时计算得到反应的键合常数K、焓变ΔH、熵变ΔS和吉布斯自由能变ΔG。

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第一章 绪 论

1.1 烟气脱硫发展现状

1.2 气体溶解度的测定-气液平衡关系

1.3 选题的目的及意义

第二章 EG+DMF体系吸收SO2的气液平衡研究

2.1 实验方法

2.2 EG+DMF吸收SO2的GLE数据及其亨利常数

2.3 本章小结

第三章 EG+DMF体系的基础物化数据研究

3.1 实验仪器和试剂

3.2 密度

3.3 粘度

3.4 本章小结

第四章 EG+DMF体系吸收SO2的作用机理研究

4.1 实验仪器

4.2 EG+DMF体系的光谱研究

4.3 DMF+SO2体系的光谱研究

4.4 EG+DMF体系吸收SO2的光谱研究

4.5 本章小结

第五章 四苯基卟啉镁作为胺固定剂用于SO2回收

5.1 实验仪器和试剂

5.2 MgTPP与胺的复合物和SO2的相互作用

5.3 MgTPP与胺的相互作用

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参 考 文 献

致谢

作 者 简 介