如化学反应方程式(5)和(6)所示,SO2和CO2消耗了钴氨溶液中的氨,减少了与钴形成配体的氨分子数量。氨分子数量的减少可能影响钴氨络合物吸收NO的反应,降低钴氨络合物的脱硝效率。与此同时,SO2和CO2分别与氨水反应生成的(NH4)2SO3和(NH4)2CO3均为弱电解质,不能完全电离出NH4+,使Co2+与NH4+的结合也受到影响。并且,SO32-和CO32-易与水中H+结合,促进水的电离,进一步减少了NH4+的数量[8]。
如化学反应方程式(7)所示,SO32-的氧化消耗了钴氨络合物与氧气反应生成的双氧双核钴复合离子化合物([(NH3)5Co-O-O-Co(NH3)5]4+),同时使[Co(NH3)6]2+转化为[Co(NH3)6]3+而失去络合NO的能力[9-10],可能导致钴氨络合物脱硝效率的进一步降低。
为了研究SO2和CO2及其生成的SO32-和CO32-对钴氨络合物脱硝效率的影响,本文通过改变模拟烟气中SO2和CO2的浓度,或向钴氨溶液中加入不同浓度的Na2SO3和Na2CO3,利用鼓泡塔反应器进行钴氨络合物吸收NO的实验研究。
1 实验部分1.1 材料、试剂和仪器
气体购买于普莱克斯实用气体有限公司(Praxair)。其中:空气用于提供氧气,模拟烟气中氧气的质量浓度为71 g/m3,气瓶体积为40 L,压强为13 MPa;一氧化氮质量浓度为13 g/m3,用氦气稀释,气瓶体积为40 L,压强为13 MPa;二氧化硫质量浓度为29 g/m3,用氦气稀释,气瓶体积为40 L,压强为13 MPa;二氧化碳体积分数为99.9%,气瓶体积为40 L,压强为13 MPa。
试剂均为分析纯,购买于西格玛奥德里奇化学试剂有限公司(Sigma-Aldrich),包括硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O,纯度为98%)、氯化铵(NH4Cl,纯度为98%)、氨水(NH3·H2O)、亚硫酸钠(Na2SO3,纯度为98%)、碳酸钠(Na2CO3,纯度为98%)。
所用仪器包括:S-99253-10水净化系统购买于Thermo Scientific公司;RK-11422-01分析天平购买于Denver Instrument公司,精度为±0.1 mg;SP142025Q伴热磁力搅拌器购买于Thermo Scientific公司;pH700台式p