一種SO2吸收劑的抗氧化性能研究*

王亞妮，孟旭光，薛群翔

（陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院，陜西西安710054）

一種SO2吸收劑的抗氧化性能研究*

王亞妮，孟旭光，薛群翔

（陜西省石油化工研究設(shè)計(jì)院，陜西西安710054）

本文針對Na2SO3吸收煙氣中SO2的過程中，由于煙氣中存在的O2容易將Na2SO3氧化成Na2SO4，使之失去吸收SO2的能力，成為脫硫系統(tǒng)的垃圾及負(fù)擔(dān)。為了有效防止Na2SO3在煙氣中的氧化，選擇乙二胺四乙酸二鈉、米吐爾、抗壞血酸、對苯二酚中的任意一種作為抗氧化劑，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)加入10mg·L-1的對苯二酚或米吐爾可有效提高Na2SO3對SO2的吸收率，且抗氧化劑的加入量較小，不會增加成本，不會造成二次污染。

Na2SO3；抗氧化劑；吸收率；氧化率

發(fā)電廠、冶煉廠、化工廠、造紙廠等在生產(chǎn)過程中，會排出含SO2的工業(yè)廢氣，俗稱煙氣，對大氣環(huán)境、土壤、水和動(dòng)植物等造成巨大污染?，F(xiàn)有的脫硫方法主要有石膏法、鈉堿法、氨法、金屬氧化物法等，這些脫硫方法只能單純解決SO2污染問題，所得副產(chǎn)品不易銷售，價(jià)格低廉，有的還造成二次污染，有的運(yùn)行費(fèi)用偏高［1］。硫回收技術(shù)主要采用克勞斯和SCOT工藝，但是普遍存在投資高，排放尾氣不能滿足GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)的要求。

Na2SO3作為一種SO2吸收劑，是利用Na2SO3在水中的水解反應(yīng)，形成的堿性溶液對煙氣中SO2等酸性氣體進(jìn)行物理化學(xué)吸收，該法是把尾氣、鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)與硫回收系統(tǒng)結(jié)合在一起，減小投資，尾氣排放也優(yōu)于傳統(tǒng)方法，滿足國標(biāo)要求。但Na2SO3是易氧化的物質(zhì)，煙氣中含有O2，容易氧化成Na2SO4，Na2SO3一旦被氧化Na2SO4，將完全失去吸收SO2的能力，成為脫硫系統(tǒng)的垃圾及負(fù)擔(dān)。因此，應(yīng)盡可能減少Na2SO3的氧化，實(shí)驗(yàn)中加入少量的抗氧化劑，有效防止Na2SO3在煙氣中的氧化，提高其對煙氣中SO2吸收的穩(wěn)定性以及吸收效率。

實(shí)驗(yàn)中選用的抗氧化劑為乙二胺四乙酸二鈉、米吐爾、抗壞血酸和對苯二酚。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1設(shè)備、儀器及藥品

ACO-9601型海利超靜音可調(diào)式氣泵功率（2W，排氣量：3.2L·min-1，廣東海利集團(tuán)有限公司）；AL204型天平（精度：0.0001g，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）；Photometer 7100型百靈達(dá)水質(zhì)/光度計(jì)（英國Palintest百靈達(dá)，上海孟良儀器技術(shù)有限公司）；DK-98-Ⅱ1000W電子調(diào)溫萬用電爐（天津市泰斯特儀器有限公司）；C16PortaSens II型美國ATIC16氣體檢測儀（北京華融智明科技有限公司）。

無水Na2SO3，（A.R.天津市紅巖化學(xué)試劑廠）；HCl（A.R.質(zhì)量分?jǐn)?shù)：36%，西安三浦化學(xué)試劑有限公司）。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

（1）分別配制5組質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的Na2SO3水溶液各1kg，依次向4組溶液中加入乙二胺四乙酸二鈉、對苯二酚、米吐爾及抗壞血酸4種抗氧化劑，使溶液中抗氧劑的濃度為10mg·L-1，最后一組溶液中不加抗氧劑做空白實(shí)驗(yàn)。

（2）用排氣量3.2L·min-1的空氣泵連續(xù)向Na2SO3水溶液中鼓入空氣，間隔一定時(shí)間取樣測試SO24-濃度，計(jì)算氧化率，考察空氣對Na2SO3溶液的氧化程度。

（3）將空氣占99%、CO2占1%、SO2濃度為800mg· L-1的煙氣通入加有不同濃度抗氧劑的Na2SO3吸收劑中，每30min監(jiān)測一次吸收劑的pH值、密度、尾氣排放濃度，通至吸收劑的pH值降為6.7以下時(shí)，結(jié)束通氣，計(jì)算Na2SO3溶液對SO2的吸收率。

2　結(jié)果與討論

2.1不同種類抗氧劑對Na2SO3溶液氧化率的影響

分別向配制的5組Na2SO3溶液中依次加入乙二胺四乙酸二鈉、對苯二酚、米吐爾及抗壞血酸4種抗氧化劑，抗氧劑的添加濃度為10mg·L-1，最后一組溶液中不加抗氧劑做空白實(shí)驗(yàn)，考察空氣對Na2SO3溶液的氧化程度，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

從圖1可以看出，抗氧化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行1320h，Na2SO3溶液在通入空氣鼓泡時(shí)較易氧化。在沒有抗氧劑存在的情況下，1000h后幾乎被空氣完全氧化成Na2SO4，使溶液完全喪失對SO2的吸收能力。在加入10mg·L-1抗氧化劑時(shí)，4種抗氧劑均有抗氧化效果，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行，由于抗氧劑本身加入量少，揮發(fā)、噴濺等因素的損失，抗氧化效果在下降。特別在200h以后，其抗氧化效果幾乎完全喪失，因此說明抗氧劑的加入周期以168h為宜。

在200h內(nèi)，米吐爾和對苯二酚的抗氧化效果明顯優(yōu)于其它兩種抗氧劑。選用10mg·L-1米吐爾或10mg·L-1對苯二酚作為抗氧化劑，可將Na2SO3的氧化率有效控制在5%以內(nèi)，這對實(shí)際生產(chǎn)操作具有非常重要的指導(dǎo)意義。

表1　不同抗氧劑對Na2SO3溶液氧化率的影響Tab.1 Influence of differentantioxidants for the oxidation rate of Na2SO3

圖1　不同抗氧劑對Na2SO3溶液氧化率的變化曲線Fig.1 Curve of different antioxidants for the oxidation rate of Na2SO3

2.2不同含量抗氧劑對吸收率的影響

2.2.1依次向配制的5組質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的Na2SO3溶液中加入對苯二酚，使溶液中對苯二酚的濃度分別為0、5、10、15、20mg·L-1，考察空氣對Na2SO3溶液的氧化程度，結(jié)果見圖2。

圖2　不同含量對苯二酚對Na2SO3溶液氧化率的影響Fig.2 Influence of different content hydroquinone for the oxidation rate of Na2SO3

從圖2中可以看出，不加抗氧劑的Na2SO3溶液氧化速度非常快，48h時(shí)其氧化率是抗氧劑添加濃度為5mg·L-1的約2.35倍，是濃度為10mg·L-1的約3倍，240h時(shí)其氧化率是抗氧劑添加濃度為5mg· L-1的約2.77倍，是濃度為10mg·L-1的約3.4倍?？寡鮿舛葹?0，15，20mg·L-1時(shí)Na2SO3溶液的氧化率基本相同，所以實(shí)驗(yàn)中選擇抗氧劑的添加濃度為10mg·L-1。

2.2.2將空氣占99%、CO2占1%、SO2濃度為800 mg·L-1的煙氣通入加有不同濃度抗氧劑的Na2SO3吸收劑中，每30min監(jiān)測一次吸收劑的pH值、密度、尾氣排放濃度，通至吸收劑的pH值降為6.7以下時(shí)，結(jié)束通氣，計(jì)算Na2SO3溶液對SO2的吸收率，結(jié)果見圖3。

圖3　不同含量對苯二酚對Na2SO3溶液吸收率的影響Fig.3 Influence of different contenthydroquinone for the absorption rate of Na2SO3

從圖3可以看出，48h以內(nèi)20%的Na2SO3溶液對SO2的吸收率均為100%，隨著吸收時(shí)間的進(jìn)行，不加抗氧劑的吸收液吸收率稍有降低，抗氧劑濃度為5mg·L-1的吸收液吸收率也有所下降，抗氧劑濃度為10，15，20mg·L-1的吸收液吸收率基本相同，120h時(shí)約為99.2%。

4　結(jié)論

選擇乙二胺四乙酸二鈉、米吐爾、抗壞血酸、對苯二酚中的任意一種作為抗氧化劑，能有效防止Na2SO3在煙氣中的氧化，提高其對SO2的吸收效率，通過實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)加入10mg·L-1的對苯二酚或米吐爾對Na2SO3吸收液的抗氧化效果較好，吸收液對SO2的吸收率更高，且抗氧劑的加入量較小，不會增加成本，不會造成二次污染。

［1］石林，古國榜.二氧化硫工業(yè)煙氣的脫硫方法［P］.CN：03126859.5.2003-12-24.

Oxidation resistance research of a kind of SO2absorbent*

WANG Ya-ni，MENG Xu-guang，XUEQun-xiang
（ShaanxiResearch Design Institute of Petroleum and Chemical Industry，Xi'an 710054，China）

In the process of Na2SO3absorbing SO2in flue gas，Na2SO3was oxidized into Na2SO4easily by the oxygen in flue gas，it lost the ability of absorbing SO2，and becoming the garbage and burden of the desulfurization system.In order to effectively prevent this kind of phenomenon，a kind antioxidants among EDTA-2Na，N-methyl para aminophenol sulphate，Ascorbic acid and hydroquinone was selected.The experiments showed that could effectively improve the absorption rate of Na2SO3for SO2by joining 10mg·L-1hydroquinone or N-methyl para aminophenol sulphate，and the content of antioxidantswas small，and it did not increase the cost and cause secondary pollution.

Na2SO3；antioxidants；the absorption rate；the oxidation rate

X701.3

B

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160265

2015-12-15

陜西延長石油集團(tuán)有限責(zé)任公司2013年第二批集團(tuán)級重點(diǎn)項(xiàng)目（No.Ycsy2013sfzs-A-18）；陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新項(xiàng)目（No.2014KTZB03-01-01）

王亞妮（1980-），女，工程師，主要從事環(huán)境保護(hù)煙氣脫硫脫硝方面的研究。