论文部分内容阅读
随着我国新能源开发的展开，沼气作为一种新能源，其开发利用显得日益重要，尤其是在广泛的农村地区，进行沼气能源的开发，对生态保护具有不可替代的重要意义。但沼气中含有一定量的硫化氢气体，而硫化氢气体具有腐蚀性、毒性强、污染环境、腐蚀金属、危及人类健康和生命，属严格控制的危险气体。目前对于广大农村众多分散、小规模的家用沼气系统，还没有经济实用的脱硫系统。因此研究适合家用沼气系统的脱硫工艺具有一定的现实意义。
根据金属离子M2+与S2-生成低溶度积MS沉淀的原理，提出以Zn2+溶液吸收H2S生成ZnS沉淀实现高效脱硫，继而利用吸收液中Fe3+的氧化性氧化ZnS制取硫磺实现硫资源的回收并同时释放出脱硫沉淀剂Zn2+。然后用电解氧化的方法再生出吸收过程消耗的Fe3+，实现脱硫组分的再生循环。
本文第一部分用含有ZnCl2、FeCl3和一定助剂的混合溶液作为吸收剂，在自制的筛板鼓泡吸收管中进行吸收实验。考察了各单因素对脱硫效率的影响，确定了Zn/Fe体系适宜的反应条件。在实验室有限条件下，脱硫效率均达到了99.6％以上，脱硫后的沼气中硫化氢含量低于20mg/m3，达到了国家煤气中硫化氢含量标准。吸收液对H2S的选择性高，生成的硫磺颗粒大、易分离、纯度高。
第二部分，对脱硫机理进行了热力学和电化学分析。热力学分析表明，Zn2+可以快速、高效的脱除H2S,是一种理想的沉淀H2S的金属离子；ZnS/S体系电化学分析表明，Fe3+能够有效氧化ZnS制取硫磺。而用双膜理论对吸收的动力学研究表明，Zn2+沉淀H2S属气膜控制的瞬间不可逆反应。
第三部分则研究了Fe3+的电解氧化过程。实验分别考察槽电压、阴极液中H+浓度、搅拌速率和电解反应温度对电解电流密度的影响，并对实验数据进行因次分析，得到电解反应的动力学方程：j=1.274c(H+)0.4617 s0.5601 U0.9438 exp(-5781/(R+TE))吸收液等电量电解再生后，其成分恢复到初始水平，吸收液可以重复多次循环使用。
根据金属离子M2+与S2-生成低溶度积MS沉淀的原理，提出以Zn2+溶液吸收H2S生成ZnS沉淀实现高效脱硫，继而利用吸收液中Fe3+的氧化性氧化ZnS制取硫磺实现硫资源的回收并同时释放出脱硫沉淀剂Zn2+。然后用电解氧化的方法再生出吸收过程消耗的Fe3+，实现脱硫组分的再生循环。
本文第一部分用含有ZnCl2、FeCl3和一定助剂的混合溶液作为吸收剂，在自制的筛板鼓泡吸收管中进行吸收实验。考察了各单因素对脱硫效率的影响，确定了Zn/Fe体系适宜的反应条件。在实验室有限条件下，脱硫效率均达到了99.6％以上，脱硫后的沼气中硫化氢含量低于20mg/m3，达到了国家煤气中硫化氢含量标准。吸收液对H2S的选择性高，生成的硫磺颗粒大、易分离、纯度高。
第二部分，对脱硫机理进行了热力学和电化学分析。热力学分析表明，Zn2+可以快速、高效的脱除H2S,是一种理想的沉淀H2S的金属离子；ZnS/S体系电化学分析表明，Fe3+能够有效氧化ZnS制取硫磺。而用双膜理论对吸收的动力学研究表明，Zn2+沉淀H2S属气膜控制的瞬间不可逆反应。
第三部分则研究了Fe3+的电解氧化过程。实验分别考察槽电压、阴极液中H+浓度、搅拌速率和电解反应温度对电解电流密度的影响，并对实验数据进行因次分析，得到电解反应的动力学方程：j=1.274c(H+)0.4617 s0.5601 U0.9438 exp(-5781/(R+TE))吸收液等电量电解再生后，其成分恢复到初始水平，吸收液可以重复多次循环使用。