论文总字数：20825字

摘 要

二氧化硫是导致大气污染的主要酸性气体之一，给生态环境、人类健康、文化古迹等带来重大的危害和损失。各国科研工作者已做了大量关于烟气中二氧化硫的脱除研究工作，湿法烟气脱硫方法是一种脱硫效率较高的、最为成熟的技术，但传统的湿法脱硫技术由于采用塔或柱为吸收器，气液两相直接接触，容易带来液泛、沟流、雾沫夹带等流体力学方面的缺点。因此有必要寻求一种既能有效脱硫又能灵活安装、运行的方法。

相比之下，陶瓷膜接触器用陶瓷膜作为气液两相之间接触界面的接触器，气液两相分别在膜的内外两侧流动，不发生直接相间混合，在膜表面形成稳定的传质界面，从而使气液两相的流动互不干扰，不发生直接的相接触，避免了传统塔式和柱式二氧化硫吸收器的许多缺点。

本文利用自己搭建的实验装置，将陶瓷膜管组装制作成陶瓷膜接触器，选用去离子水和0.01 mol/L氢氧化钠溶液作为二氧化硫吸收液，进行二氧化硫吸收的实验。考察气体流速、液体流速、吸收剂种类等参数对二氧化硫脱除率和传质速率的影响。结果表明，选取0.01 mol/L的氢氧化钠吸收液，在125 mL/min的气体流速条件下，陶瓷膜接触器可以达到87.5 %的脱硫率，说明陶瓷膜接触器用于脱除二氧化硫具有良好的前景。

关键词：脱硫 膜吸收 陶瓷膜 膜接触器

Abstract

Sulfur dioxide is one of the main acid gas sources of air pollution, which is reported to cause serious damage to ecological environment, human health and cultural ashes. Enormous researcher have been carried out in past years and hydro-desulfurization technics is proved to be the most efficient and reliable method. However these conventional systems cannot avoid the disadvantages caused by the direct gas-liquid contact in scrubber contactors, such as foaming, emulsions, flooding or channeling and huge space requirement, related high caital costs, additional operational limitations and loading limitations, which make it necessary to develop a new technology which not only can be operated efficiently and flexibly to meet special demands of various cases.

Comparatively, membrane contactors carry out gas-luquid contacting operation through ceramic membrane contactor, in which the absorbent liquid flows on one side and the gas flows on the other side of the membrane. Such fluid offers several advantages including higher interfacial area per unit volume, absence of emulsion, no flooding at high flow rates and no unloading at low ones.

In this study, in order to investigate the effects of gas flow rate, liquid flow rate, and absorbent on SO₂ removal efficiency and mass transfer rate, a ceramic membrane contactor was employed as the absorber, water and sodium hydroxide solution as the absorbent in the experiments. Under the operating conditions of 0.01 mol/L sodium hydroxide absorbent solution and 125mL/min gas flow rate, the SO₂ removal efficiency reaches to 87.5%. It demonstrated the feasibility of this technology.

Key Words: desulphurization; membrane absorption; ceramic membrane; membrane contractor

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 传统烟气脱硫技术 2

1.2.1 湿法脱硫技术 2

1.2.2 干法脱硫技术 3

1.2.3 半干法烟气脱硫 5

1.3 膜吸收法烟气脱硫研究进展 6

1.3.1 膜吸收法烟气脱硫原理 6

1.3.2 膜吸收法的优缺点 7

1.3.3 膜材料的选择 9

1.3.4 膜组件的结构 9

1.4 本课题的研究思路及内容 11

第二章 陶瓷膜接触器分离二氧化硫的实验研究 12

2.1 引言 12

2.2 实验部分 12

2.2.1 实验试剂与仪器 12

2.2.2 实验装置及工艺流程 14

2.2.3 反应吸收机理 15

2.2.4 吸收性能指标 15

2.2.5 二氧化硫浓度测定方法及装置 15

2.3 实验结果与分析 17

2.3.1 气体流速对分离性能的影响 17

2.3.2 液体流速对分离性能的影响 19

2.3.3 吸收剂种类对分离性能的影响 21

2.4 本章小结 22

第三章 结论与展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 文献综述

1.1 课题背景及意义

二十世纪能源科技得到了空前的发展，以化石能源为主的能源利用技术为人类社会的生存与发展起到了关键的推动作用。然而，化石能源的大量使用也带来了严重的大气环境污染问题，给地球的生态环境和人类的居住条件带来了严重威胁。而我国的大气污染中，最主要的一种污染类型就是硫污染，每年二氧化硫的排放量达到了非常高的水平。排放至大气的SO₂会对人类及生态环境会造成长期危害，简要概括如下^[1,2]：

(1) SO₂对人体的危害

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