浅谈黄色亚硫酸钠浓度对氧气吸收速率的影响

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浅谈黄色亚硫酸钠浓度对氧气吸收速率的影响
　　黄色亚硫酸钠性状白色至灰白色结晶性粉末，无臭或稍有二氧化硫特异臭。有强还原性，极不稳定，易氧化分解，受潮或露置空气中会失效，并可能燃烧。加热之更易分解，至190℃时可发生爆炸。易溶于水，不溶于乙醇。本品是亚硫酸盐漂白剂中还原、漂白力最强者。 实验室制备：将碳酸钠溶液加热到40℃通入二氧化硫饱和后，再加入等量的碳酸钠溶液，在避免与空气接触的情况下结晶而制得。
　　黄色亚硫酸钠催化吸收法煤层气脱氧的研究：
　　含氧煤层气，即由于煤矿的开采而释放出的甲烷含量在20%-75%的煤层气，在我国储量丰富，是一种潜在的、可利用的能源。但由于含有10%-15%的氧气，含氧煤层气存在爆炸危险。因此，该煤层气的脱氧是其开发利用的前提条件，本文探索了化学吸收法进行煤层气脱氧的可行性。首先，选择价廉易得的亚硫酸钠水溶液作为吸收剂，在鼓泡反应器中通过对比试验筛选并确定了催化效果显著的硫酸钻作为催化剂，并初步探索了吸收过程的工艺条件，证实亚硫酸钠催化吸收法脱除煤层气中的氧气在技术上具有可行性。在此基础上，以氧气含量为15%的模拟煤层气为研究对象，采用相界面积固定的气液双搅拌反应器，对吸收过程的工艺条件，即气液相搅拌速度、吸收液浓度、催化剂浓度、溶液pH，以及反应温度等因素的影响进行了考察，确定的适宜的吸收工艺条件为:吸收温度为600C，亚硫酸钠溶液浓度。.4mo1/L，催化剂浓度为0.9g/L。最后，对亚硫酸钠催化吸收法脱氧的气液反应动力学进行系统的研究，证实亚硫酸钠吸收氧气过程分为氧气扩散控制和氧化反应控制两个阶段，表征控制步骤的亚硫酸钠特征浓度与氧气分压有关。
　　 质量要求，采用高效的二次除尘技术。
　　黄色亚硫酸钠具有良好的还原性，在工业上有很多应用。在湿法烟气脱硫过程中，二氧化硫被溶液吸收生成亚硫酸盐，亚硫酸盐可以再进行氧化生成稳定的硫酸盐产物，以用于后续的工业生产。但亚硫酸钠溶液作为吸收液直接用于氧气吸收的报道很少，亚硫酸钠氧化的反应机理也没有统一的认识，所以本文拟对利用亚硫酸盐溶液的氧化吸收煤层气中氧气的可行性展开探索，研究该过程的工艺条件，并对亚硫酸钠溶液的氧化动力学进行详细研究，以期为工业应用提供理论依据。
　　催化剂的选择
　　化学反应速率的快慢对其实际应用有着至关重要的影响。由于亚硫酸钠的氧化速率较慢，直接用于煤层气脱氧，吸收过程将受制于反应速度而效率低下，为此，考虑采用催化剂来加速该反应，使之适用于煤层气脱氧。实验对活性炭、硝酸镁、锰钻、丹宁酸、硫酸铜和硫酸钻等六种催化剂进行了比较，在相同的反应条件下，测定不同的催化剂催化作用下亚硫酸钠的转化速率，并以此得到各催化剂对亚硫酸钠溶液吸收氧气氧化的催化效果。实验条件为：黄色亚硫酸钠溶液浓度为0.46mo1/L，pH为10，催化剂质量浓度均为lg/L，空气流量为50mL/min，反应温度40℃，反应过程中亚硫酸钠残余浓度随反应时间的变化关系。
　　黄色亚硫酸钠浓度对氧气吸收速率的影响：
　　黄色 液轨化过程中，反应物为亚硫酸钠和轨气，所以两者的浓度对吸收反应速率有很大的影响。为了研究亚硫酸钠溶液浓度对吸收反应速率的影响，在pH值为10，催化剂七水合硫酸钻浓度为1g/L，空气流量为50ml/min，反应温度40℃，反应时间为30min的实验条件下，在0.1mol/L-0.4mo1/L的范围内改变亚硫酸钠洛液的初始浓度，考察单位体积溶液在规定时间内对氧气的吸收量，即单位济液吸收的标准状态氧气体积（Lo2/L液）据此判断亚硫酸钠浓度对执气吸收速率的影响。
　　随着黄色亚硫酸钠浓度的提高，在亚硫酸钠溶液浓度为0.2mo1/L处，溶液吸氧量出现峰值。出现峰值的原因很可能是由于亚硫酸钠的氧化过程是一个气液非均相反应，宏观反应速率受到气相软气传质速率和液相亚硫酸钠与济软反应速率的双重影响。在亚硫酸钠溶液浓度较小时，反应速率是过程的控制步骤，液相亚硫酸钠浓度对反应速率的影响占主导地位，因而，黄色亚硫酸钠的轨化速度随其浓度的增大而提高，当亚硫酸钠溶液浓度较大时，反应速度足够快，氧气的传质速度成为过程的控制步骤，任何影响氧气在两相间传递以及在液相中扩散的因素，都会影响总反应速度，因此。随着亚硫酸钠溶液浓度的增加，溶液粘度越人，氧气在界面和液相中的扩散阻力增大，导致反应速率呈现下降趋势。这个研究结果表明若采用亚硫酸钠万齐液作为氧气的化学吸收剂，要保证足够快的氧气吸收速度，亚硫酸钠的浓度不宜过高，存在一个最佳值。但是从煤层气脱氧的角度看，一个性能优良的化学吸收剂应具有吸收速率快，吸收容量人的特性，而吸收容量与吸收剂的浓度成正比，因此，亚硫酸钠浓度的选择还应考虑吸收容量的问题。
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