2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、燃煤引發(fā)的大氣污染問題己對我國生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅,電力行業(yè)作為燃煤污染物排放大戶,其污染控制是人們關(guān)注的焦點(diǎn)問題。燃煤煙氣中含有粉塵、SO2、NOx、重金屬、CO2等多種污染物。其中,SO2是造成霧霾和酸雨的重要前驅(qū)物,濃度低但危害性強(qiáng);CO2則是造成溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)?,濃度高且危害深遠(yuǎn)。此兩種煙氣污染物具有諸多相似的化學(xué)性質(zhì),如均為酸性氣體、分子有一定極性、可與堿性物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)等特點(diǎn)?;谌济簾煔獾奶攸c(diǎn),研究這兩種污染物的控制

2、技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
  針對越來越嚴(yán)格的煙氣SO2排放標(biāo)準(zhǔn),在現(xiàn)有工藝基礎(chǔ)上研究脫硫提效技術(shù)已引起廣泛關(guān)注。本文模擬石灰石石膏法脫硫工況,考察了10種催化劑對SO2吸收反應(yīng)速率的影響,結(jié)果表明,多數(shù)催化劑的加入可使CaCO3吸收SO2的速率明顯提高,各催化劑對該吸收反應(yīng)的促進(jìn)作用排序?yàn)?四硼酸鈉>三乙醇胺>雙乙酸鈉>乙酸鈉>腐植酸鈉>硼酸>己二酸>檸檬酸鈉>硫酸鎂>硫酸鈉。其中四硼酸鈉的催化作用最為顯著,可使系統(tǒng)的脫硫效率較

3、無添加劑時(shí)提高8.84%。通過對比復(fù)合催化劑作用下的脫硫效率,未發(fā)現(xiàn)上述催化劑之間存在協(xié)同催化作用。研究了四硼酸鈉催化條件下幾種工況條件對脫硫效率的影響,得到各反應(yīng)條件下的傳質(zhì)速率和總傳質(zhì)系數(shù)。確定的最佳工藝條件為:四硼酸鈉的濃度0.625g/L,反應(yīng)溫度45℃,石灰石漿液濃度0.75g/L。根據(jù)雙膜理論建立了催化條件下SO2吸收的動(dòng)力學(xué)模型,推斷出在本實(shí)驗(yàn)條件下SO2總吸收反應(yīng)的速率控制步驟。
  亞硫酸鹽氧化是煙氣脫硫過程的另

4、一個(gè)關(guān)鍵步驟。本文根據(jù)亞硫酸鹽氧化工藝的特點(diǎn),分別考察了Co2+、Mn2+、Fe2+、Ni2+和Cu2+等5種不同過渡金屬離子對亞硫酸鹽氧化的催化作用。結(jié)果表明,Co2+和Mn2+的催化活性最高,且過渡金屬對特定亞硫酸鹽氧化反應(yīng)的催化作用具有選擇性。在相同的催化劑濃度條件下,亞硫酸鈉、亞硫酸鎂和亞硫酸銨的氧化速率對鈷離子的存在高度敏感,但對錳離子的存在并不敏感。在亞硫酸鎂、亞硫酸銨、啞硫酸鈉和亞硫酸鈣氧化反應(yīng)體系中,鉆離子的反應(yīng)分級數(shù)分

5、別為0.45、0.46、0.23和0.02;與之相反,亞硫酸鈣氧化速率僅對錳離子的存在較為敏感,而鈷離子的存在對反應(yīng)速率無明顯影響。在亞硫酸鎂、亞硫酸銨、亞硫酸鈉和亞硫酸鈣氧化反應(yīng)體系中,錳離子的反應(yīng)分級數(shù)分別為0.14、0.10、0.15和0.44。結(jié)合測得的總反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分析得到了在過渡金屬催化條件下,不同亞硫酸鹽氧化體系中的增強(qiáng)因子,推斷出亞硫酸鹽催化氧化的總反應(yīng)速率受氧氣的傳質(zhì)過程控制,進(jìn)而揭示了過渡金屬催化劑催化亞硫酸

6、鹽氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理,即過渡金屬通過提高本征化學(xué)反應(yīng)速率,進(jìn)而影響總反應(yīng)速率。
  針對CO2吸收過程,分別合成了常規(guī)離子液體和功能化離子液體。結(jié)果表明,常規(guī)離子液體[Bmim]FP6對CO2的吸收主要為物理過程,但吸收容量有限。針對離子液體的可設(shè)計(jì)性,采用一步合成法制備了[NH2p-mim]Br,并研究了常壓條件下[NH2p-mim]Br水溶液吸收CO2的體積吸收負(fù)荷。結(jié)果表明,當(dāng)吸收反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),CO2的吸收負(fù)荷達(dá)到0.4

7、1mol CO2/mol IL,且再生后仍具有良好的吸收性能。同時(shí)研究了[NH2p-mim]Br/哌嗪混合溶液的吸收負(fù)荷,當(dāng)達(dá)到吸收平衡時(shí),混合溶液的吸收負(fù)荷可達(dá)0.82mol CO2/L IL,說明哌嗪是促使[NH2p-mim]Br與CO2反應(yīng)并形成氨基甲酸鹽的高效促進(jìn)劑。進(jìn)一步地采用離子交換法,合成了兩種氨基酸離子液體(1-丁基-3-甲基咪唑甘氨酸和1-丁基-3-甲基咪唑丙氨酸離子液體),考察了離子液體濃度、CO2分壓、溫度等因素對

8、CO2吸收速率的影響。結(jié)果表明,[Bmim][Gly]和[Bmim][Ala]具有兩性離子的性質(zhì),可與CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),對CO2的吸收性能優(yōu)于常規(guī)離子液體[Bmim]Br。[Bmim][Gly]吸收CO2動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明,CO2分壓對反應(yīng)速率的影響最大,通過計(jì)算得到CO2與[Bmim][Gly]的反應(yīng)分級數(shù)以及表觀活化能。由于本吸收過程的表觀活化能較小,結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型可以推斷,整個(gè)吸收過程的速率可能由傳質(zhì)過程控制。此外通過對相同吸收

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