科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
赤泥是氧化铝生产过程中产生的大宗工业固废,具有碱性高、铁铝含量高等特点,其堆存对地下水、土壤具有严重环境风险。二氧化硫是区域性酸雨形成的主要原因,目前氨法脱硫与钙法脱硫均成本较高,存在二次污染风险。本研究基于“以废治废”思路,提出利用赤泥中的碱性组分脱除烟气中的二氧化硫。赤泥脱硫研究早有报道,结果表明脱硫效果较好,但关于赤泥脱硫机理有待进一步研究。因此,本文通过设计脱硫反应器,利用拜耳法赤泥脱除模拟烟气中的二氧化硫,研究了脱硫参数对脱硫效率的影响及脱硫过程中的脱硫效果和机理,并结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等技术手段,研究了赤泥脱硫前后的微观形态结构变化、物相成分变化以及Fe在脱硫过程中的作用机制,探索赤泥脱硫后无害化处理。研究结果表明:（1）、脱硫参数优化条件通过正交试验和极差分析得出:反应中主要因素对脱硫效率影响大小顺序为:液固比>S02浓度>温度。水对吸收S02的贡献不大;赤泥浆液吸收低浓度SO2的最佳反应条件为:气体流速为1.5L/min、温度25℃、液固比为20:1、含氧量为空气中氧含量,进口 S02浓度为1000mg/m3。（2）、通过对赤泥浆液脱硫及赤泥机理研究得出:赤泥浆液脱硫效果较好,在排放要求内每克赤泥能容硫362mg;赤泥浆液能在酸性条件下继续脱硫,浆液pH值能下降至1.5左右。赤泥脱硫过程中固体碱性物质对脱硫起主要作用;有氧存在情况下赤泥脱硫比无氧高,氧气在脱硫过程中充当重要作用,缺氧使亚硫酸根离子不能氧化成硫酸根离子;赤泥浆液pH越低,铁离子浓度越高,在脱硫过程中pH=4开始,浆液有铁离子溶出,并在pH=1.58时铁离子浓度达到133.88 mg/L;浆液中的铁离子通过提高溶液的氧化性,提高SO32-的氧化速率,加速浆液中S02的吸收和溶解;浆液中铁离子能与二氧化硫发生氧化还原反应,Fe3+在脱硫过程中起到了催化氧化的作用,且主要是对SO32-→SO42-这一平衡向右起作用。浆液中过量的硫酸根离子会对脱硫起到抑制作用;赤泥物相分析表明在脱硫过程中固体碱性物质已基本溶解,脱硫产物主要为硫酸钙和斜钠明矾,其中淡黄色固体表征为含杂质的斜钠明矾;脱硫前后赤泥XPS分析证明了铁元素中脱硫过程中发生了催化氧化作用,且脱硫后赤泥表面铁主要以Fe203和FeS04的形式存在。（3）、脱硫前后赤泥扫描电镜（SEM）显示脱硫后赤泥其内部结构变得松散、颗粒变得更细。脱硫后赤泥其BET比表面积从7.4142 m2/g增至23.7977 m2/g。脱硫后赤泥其比表面积变大,结构变松散、颗粒变细,证明赤泥中固相成分参与反应;XRF元素分析表明:赤泥其脱硫效果较好,脱硫后的赤泥不具有重金属污染的危险特征。1体积脱硫赤泥与5体积赤泥原样混合使两种赤泥的pH值调节至中性,最终使赤泥无害化。
- 单位
