过硫酸盐溶液吸收烟气中NO的动力学研究

在鼓泡吸收反应器中,以过硫酸盐溶液为氧化剂吸收脱除烟气中NO,以双膜理论为基础,研究了吸收过程中的传质动力学。对NO的氧化吸收过程进行了分析,建立了气液传质模型,测定了动力学参数：比相界面(a)和气相传质系数(K_G)。结果显示：温度为75 _oC,过硫酸盐溶液浓度在0.05-0.2M范围内,NO浓度≤1 000 ppm,NO的反应级数为0.5,过硫酸钠的反应级数为1,并确定了过硫酸盐溶液吸收NO总的传质速率方程。     

过硫酸盐溶液吸收烟气中NO的动力学

在鼓泡吸收反应器中,以过硫酸盐溶液为氧化剂吸收脱除烟气中NO,以双膜理论为基础,研究了吸收过程中的传质动力学。对NO的氧化吸收过程进行了分析,建立了气液传质模型,测定了动力学参数。比相界面(a)和气相传质系数(KG)。结果显示:温度为75℃,过硫酸盐溶液浓度在0.05~0.2 mol范围内,NO浓度≤1 000×10~(-6)(ppm),NO的反应级数为0.5,过硫酸钠的反应级数为1,并确定了过硫酸盐溶液吸收NO总的传质速率方程。     

碳酸锰矿浆湿法烟气脱硫反应过程研究

在磁力和机械驱动双搅拌反应器中对碳酸锰矿浆烟气脱硫的反应过程进行实验研究,考察了矿粉粒度、气相搅拌速度、液相搅拌速度、气液接触面积、温度对反应速率的影响.结果表明:总反应速率随气相、液相搅拌速度增加而增加,随反应温度的升高而降低,与气液面积成正比,但气相搅拌速度对反应速率的影响较液相搅拌速度更为明显;碳酸锰矿浆脱硫的反应属气、液扩散同时控制,但气相扩散阻力为主导性因素;碳酸锰矿浆脱除烟气中的SO2的反应过程总体上属于传质速度控制过程而非动力学控制过程,应选用能增强气、液、固三相之间传质的喷射鼓泡反应器作为碳酸锰矿浆烟气脱硫的吸收设备.     

气扫式膜蒸馏用于脱除水中氨的分离性能

针对气扫式膜蒸馏脱除水中氨的过程，以传质基本理论为依据，导出了考虑水中氨解离的总传质系数表达式，并建立了利用实验结果计算总传质系数和选择性系数的方程。在气扫式膜蒸馏实验中测定了各种操作条件下氨浓度和跨膜通量随时间的变化关系，并利用导出的方程、由实验结果得出了相应的总传质系数和选择性系数。研究结果表明，升高料液温度能够提高氨的总传质系数，但却使选择性系数下降；料液的流速对氨的总传质系数和选择性系数均无重要影响，但提高吹扫气速能使两者都明显上升；总传质系数和选择性系数随料液浓度的升高而略有下降；提高料液的初始pH值能同时明显地增大总传质系数和选择性系数。     

聚酰胺酸溶液成膜过程中的传质行为

为了研究聚酰胺酸溶液成膜过程中的传质行为,采用自制液膜干燥实验装置在线测定聚酰胺酸溶液质量的变化.假设气、液两相传质通量相等的条件下,计算了溶剂气相传质系数和液面蒸气压.在此基础上考察了干燥温度、液膜厚度、溶液相对分子质量对液膜表面蒸气压的影响.结果表明,成膜过程中存在溶剂蒸发与聚酰胺酸溶液亚胺化反应的相互竞争.干燥初期溶剂蒸气压迅速升高,液膜表面溶剂的扩散为控制步骤;而干燥后期溶剂蒸气压较小,溶剂在膜内部扩散成为控制步骤.同时随着液膜厚度的增加、干燥温度的升高及溶液相对分子质量的减少,液面蒸气压的最大值呈现增大趋势.     

蜂窝状筛网催化剂上NH3选择性催化还原NO的动力学

将蜂窝状筛网催化剂应用于以NH3为还原剂选择性催化还原（SCR）NO的反应中。蜂窝状筛网催化剂的高开孔结构，使其较粉末催化剂具有较低的压力降，较蜂窝状堇青石催化剂具有较高的传质系数。对峰窝状筛网催化剂进行了活性考察，同时与粉末催化剂、蜂窝状堇青石催化剂的活性加以对比，并进行了反应动力学行为的分析。结果表明：蜂窝状筛网催化剂在低温下（T＜493K），反应主要受化学动力学控制，传质系数随温度的升高而增加；高温下（T＞513K），反应受传质控制，此时蜂窝状筛网催化剂（传质系数的平均值为8．13s^-1）较蜂窝状堇青石催化剂（传质系数的平均值为5．14s^-1）具有更高的传质系数。     

等离子体氧化NO耦合湿式氨法同时脱硫脱硝试验研究

为提高燃煤烟气同时脱硫脱硝工艺中的脱硝效率,将等离子体氧化技术应用到湿式氨法脱硫工艺中,建立了等离子体氧化NO耦合湿式氨法的脱硫脱硝试验装置.考察了液气比、氨水浓度、烟气流量、烟气温度、NO初始浓度、SO2初始浓度等工艺参数对同时脱硫脱硝性能的影响.试验结果表明:提高液气比、增加氨水浓度、减少烟气流量、降低烟气温度、减小NO和SO2初始浓度都可以提高脱硝效率,而试验范围内工艺参数对脱硫效率的影响几乎可以忽略;当液气比为10 L/m3、氨水浓度为4 mol/L、烟气流量为10 m3/h、烟气温度为85℃、NO初始浓度为3.5×10-4、SO2初始浓度为1.0×10-3时,该试验装置的脱硫效率和脱硝效率分别为99.6%和69.4%.     

旋转喷雾塔Ca（OH）2/NaClO2联合脱硫脱硝数值模拟

针对开发低温烟气联合脱硫脱硝技术的需求,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了旋转喷雾塔气固流动与脱硫脱硝反应耦合的三维数理模型.气相场采用k-ε湍流模型,SO2,NOx的吸收采用双膜理论模型.以2个180 m2烧结烟气的旋转喷雾塔为模拟对象,采用Ca(OH)2/NaClO2浆液作为吸收剂,考察了NaClO2/Ca(OH)2摩尔比、烟气流速、烟气温度、SO2和NO的浓度等对烟气二氧化硫和氮氧化物脱除效率的影响.研究结果表明:随着溶液中NaClO2/Ca(OH)2摩尔比的增加,氮氧化物的脱除效率显著提高,二氧化硫的脱除效率无明显变化;随烟气流速、温度的增大,二氧化硫以及氮氧化物脱除效率均有所降低;氮氧化物的脱除效率随SO2浓度的增大无显著变化,而二氧化硫的脱除效率明显降低;随NO浓度的增加,氮氧化物脱除效率明显降低,二氧化硫脱除效率无显著变化.     

大气压非平衡等离子体注入烟气脱硝研究

为改进羟基自由基烟气脱硝效率,采用强电离电场放电方法制取高浓度羟基自由基,并直接注入烟气中氧化NOx生成硝酸,整个过程无催化剂、吸收剂.研究了·OH注入量和气体温度的变化对脱硝率的影响.结果表明,NO及NOx的脱除率随·OH注入量的增大明显上升,烟气温度为70℃,流量1.2 m3/h,NO被完全脱除,NOx脱除率可达92%以上.温度是影响脱硝率的主要因素之一,温度每升高10℃,NOx脱除率降低约13.3%.在一定范围内,NOx初始浓度对于脱硝率影响甚微.     

封闭腔水膜闪蒸汽液界面瞬态传质系数的实验研究

以膜渗透理论为依据,通过搭建水膜闪蒸实验台,对水膜闪蒸汽液界面的瞬态传质系数进行了实验研究.实验中液膜厚度为0.02～0.10 m,过热度为10～20℃,真空腔压力为0.005～0.015MPa.结果表明,实验条件下界面传质系数的变化范围为0.08～16.77 m/s.在相同条件下,该系数随初始过热度或初始液膜厚度的增大而减小.闪蒸过程中,该传质系数随液膜厚度的减小或真空腔压力的升高而迅速减小.     

温度对氨吹脱工艺中氨扩散传质的影响

研究低气速下的氨吹脱系统,建立了定量的氨扩散传质动力学模型,分析系统温度对氨扩散传质的影响。结果表明,氨吹脱过程中,在废水pH值大于12的条件下,氨分子大部分通过气泡扩散,只有极少量通过液相表面扩散;氨的气液传质阻力主要来自于气膜;随着系统温度的升高,气泡直径略微减小,气泡上升时间基本稳定,液相总传质系数迅速增大,气液传质阻力大幅降低。     

基于胺法的旋流喷淋气液吸收烟气CO2的性能

为了强化CO_2捕集过程的气液传质,设计了一类多级旋流喷淋反应器,实验研究了典型的醇胺(乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA))脱除CO_2的分离效率和传质系数,并分析了操作条件的影响.结果表明:在相同的实验条件下,MEA的脱碳效率(最大值95%)大于DEA的脱碳效率(最大值92.3%).与相关研究数据的对比表明,多级旋流喷淋可以有效增强醇胺-CO_2喷淋反应系统的传质过程.醇胺溶液旋流气液吸收烟气CO_2的脱碳效率受操作条件的影响,其随着吸收剂质量分数、吸收剂流量和反应温度的增加而提高,随着烟气中CO_2体积分数和烟气流量的增加而降低.     

改性活性炭纤维负载锰铈复合氧化物低温选择性催化还原脱硝

采用Ce-MnOx/ACFN对烟气进行低温选择性催化还原脱硝实验,分别考察了活性炭纤维(ACF)改性、Ce-MnOx负载量和Ce/Mn摩尔比以及操作条件对脱硝效率的影响.在70～110℃条件下,Ce-MnOx/ACFN作为选择性催化还原脱硝的催化剂具有良好的活性,其脱硝效率随烟气温度升高而升高.催化剂载体活性炭纤维经硝酸改性后脱硝效率有明显提高.随着Ce-MnOx负载量增加和Ce/Mn摩尔比增加,脱硝效率先升高后降低.随着入口烟气NH3/NO摩尔比增加,脱硝效率先升高后趋于稳定.当入口烟气中水蒸气体积分数大于8%时,脱硝效率随其增加而降低.     

焦炉烟气湿法钢渣联合脱硫脱硝工艺及机理研究

富含氧化钙和氧化镁的废钢渣有望成为低成本硫和氮氧化物的碱性吸收剂而用于废气的净化。本文测试和分析了首钢转炉钢渣的成分,将其制成钢渣浆料用于焦炉烟气的联合脱硫脱硝;设计和制作了鼓泡反应装置;研究了湿法钢渣浆料脱除NO和SO_2的工艺和机理,并采用HSC Chemistry 6.0软件对相关反应做了热力学分析。结果表明,钢渣中碱性物质具有脱硫和脱硝作用;此时在反应器内的气-液-固三相体系中发生的化学脱除反应,大部分为自发放热反应;在303.15 K时,固含量8%的钢渣浆液对焦炉烟气的SO_2的脱除率可达97%,NO的脱除率却仅为10.1%,温度升高,SO_2和NO的脱除率下降。为了进一步解决其中NO脱除率低的问题,设计将氧气配入到烟气中,氧化NO成易于被浆料吸收和转化的氮氧化物,并同时在浆料中添加高锰酸钾做氧化助剂。结果表明,它们的存在使脱硝率得到了大幅提高,当O_2体积浓度为5%,高锰酸钾质量分数为2%时,SO_2和NO的总脱除率分别达到了98%和96%,使焦炉烟气的联合脱硫脱硝的应用成为可能,从而为钢渣脱硫和脱硝的理论研究及实际应用奠定了良好基础。     

真空膜蒸馏用于脱除水中氨的传质性能研究

对真空膜蒸馏脱除水中氨过程总传质系数的计算式进行了理论推导,并以真空膜蒸馏实验考察了料液温度、料液浓度及pH值对总传质系数影响。实验结果表明,随料液温度和pH值的增加,总传质系数明显增大,但pH值升至11后,总传质系数的变化不再明显。在实验所涉及的范围内,料液浓度对总传质系数的影响不大。总传质系数理论计算值与实验测定值吻合较好。     

并流降膜塔内CO2在MEA中吸收的传递参数

实验研究了并流降膜塔内稀ＣＯ２ 在ＭＥＡ 水溶液中吸收的传递规律和参数－ 实验中气、液相连续流动, 吸收液不添加表面活性剂－ 经实验得到主要传质参数及气相传质系数的无因次式－ 在基于双膜理论的数学模型中引入新增强因子α, 以表征气、液相流动接触或和液膜内的反应对吸收液侧过程的影响－ 结果表明, α值约为３     

基于硝化反硝化的膜生物反应器烟气脱硝研究

氮氧化物是形成酸雨、光化学烟雾污染、臭氧层破坏和城市灰霾天气等一系列环境问题的重要根源.文章结合课题组研究结果，介绍了空气介质下膜生物反应器烟气脱硝的性能、微生物群落、硝化反硝化烟气脱硝作用，建立了膜生物反应器传质与硝化反硝化耦合作用动力学模型；基于硝化反硝化的复合催化膜生物反应器处理模拟烟气的性能和含氧量的影响，为建立基于硝化反硝化的膜生物反应器烟气脱硝的污染控制策略提供科学依据，具有潜在的应用价值.     

θ环填料塔中飞灰对TETA溶液吸收CO_2性能的影响

为了解燃煤烟气中飞灰颗粒对三乙烯四胺(TETA)溶液吸收CO_2性能的影响,采用液相加入飞灰的方式,在自行设计的乱堆不锈钢θ环填料塔内进行了实验研究.考察了飞灰在溶液温度、液气比、填料高度和飞灰浓度等操作条件下对TETA溶液吸收CO_2的效率η和体积总传质系数K_Ga_V的影响规律.结果表明:飞灰的存在降低了TETA溶液吸收CO_2的效率η和体积总传质系数K_Ga_V,且随着飞灰浓度的提高其影响呈增加趋势;随着溶液温度的增加,TETA溶液和TETA-飞灰溶液吸收CO_2的效率η先升高后降低,K_Ga_V则平稳升高;随着液气比的提高,η和K_Ga_V均快速升高;随着填料高度的增加,η和K_Ga_V升高,但K_Ga_V的升高速率较快;随着溶液温度、液气比和填料高度的增加,飞灰对η和K_Ga_V的影响逐渐减弱.     

天然斜发沸石上K+-Na+离子交换动力学的研究

采用离子交换动力学的实验方法，研究了斜发沸石上K^ —Na^ 离子交换控制机理；采用浅床技术测定了不同离子浓度、温度、溶液流速情况下斜发沸石上K^ —Na^ 离子交换的动力学曲线，并计算得到离子交换的总传质系数。结果表明：总传质系数随反应温度和溶液流速的升高而增大，溶液浓度的变化对总传质系数的影响不明显。     

烧结烟气鼓泡脱硫的三维数值模拟

对钢铁行业烧结工序的烟气脱硫过程进行了数值模拟研究,以220 m2烧结烟气脱硫塔为模拟对象建立了鼓泡脱硫塔气液流动与脱硫反应耦合的三维数理模型,考察了Ca(OH)2浓度、表观气速、入口烟气温度、入口烟气SO2浓度对烟气中SO2脱除率的影响.以表观气速0.11m/s、入口烟气温度418 K、入口烟气SO2浓度1 600 mg/m3、Ca(OH)2浓度0.614 mol/L、浆液温度323 K为基准工况,逐一改变单个运行参数.研究结果表明:当Ca(OH)2摩尔浓度为0.1~0.614 mol/L时,脱硫率随浆液中Ca(OH)2浓度的增加显著增大;当表观气速为0.07~0.21m/s时,脱硫率随流速的增大而降低;当入口烟气温度为370~445 K时,脱硫率随温度的增大而降低;当入口烟气SO2浓度为2 000~2 400 mg/m3时,脱硫率随入口烟气中SO2浓度的增加有所降低.