烟气海水脱硫技术原理
海水烟气脱硫是利用海水的天然碱性吸收烟气中SO2的一种脱硫工艺。由于雨水将陆地上岩层的碱性物质(碳酸盐)带到海中,天然海水通常呈碱性,PH值一般大于7,其主要成分是氯化物、硫酸盐和一部分可溶性碳酸盐,以重碳酸盐(HCO3-)计,自然碱度约为1.2~2.5mmol/L,这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2的能力。海水脱硫的一个基本理论依据就是自然界的硫大部分存在于海洋中,硫酸盐是海水的主要成份之一,环境中的二氧化硫绝大部分最终以硫酸盐的形式排入大海。
烟气中SO2与海水接触发生以下主要反应:
SO2(气态) + H2O → H2SO3 → H+ + HSO3-
HSO3- → H+ + SO32-
SO32- + 1/2O2 → SO42-
上述反应为吸收和氧化过程,海水吸收烟气中气态的SO2生成H2SO3,H2SO3不稳定将分解成H+与HSO3-,HSO3-不稳定将继续分解成H+ 与 SO32-。SO32-与水中的溶解氧结合可氧化成SO42-。但是水中的溶解氧非常少,一般在7~8mg/l左右,远远不能将由于吸收SO2产生的SO32-氧化成SO42-。
吸收SO2后的海水中H+浓度增加,使得海水酸性增强,PH值一般在3左右,呈强酸性,需要新鲜的碱性海水与之中和提高PH值,脱硫后海水中的H+与新鲜海水中的碳酸盐发生以下反应:
HCO3- + H+ → H2CO3 → CO2↑ + H2O
在进行上述中和反应的同时,要在海水中鼓入大量空气进行曝气,其作用主要有:(1)将SO32-氧化成为SO42-;(2)利用其机械力将中和反应中产生的大量CO2赶出水面;(3)提高脱硫海水的溶解氧,达标排放。
从上述反应中可以看出,海水脱硫除海水和空气外不添加任何化学脱硫剂,海水经恢复后主要增加了SO42-,但海水盐分的主要成分是氯化钠和硫酸盐,天然海水中硫酸盐含量一般为2700mg/l,脱硫增加的硫酸盐约70-80 mg/l,属于天然海水的正常波动范围。
硫酸盐不仅是海水的天然成分,还是海洋生物不可缺少的成分,因此海水脱硫不破坏海水的天然组分,也没有副产品需要处理。
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