氨法脫除燃煤鍋爐煙道氣中CO2及咪唑類離子液體萃取分離鈰的研究.pdf

1、目前，二氧化碳排放成為全球性的一個環(huán)境問題。燃煤電廠使用的能源是以煤炭為主的化石燃料，燃燒后所排放的二氧化碳，約占全球排放量的30％-40％。氨水作為一種價格低廉的無機吸收劑，相對于有機胺吸收劑具有吸收速率快，吸收容量大的特點，對設備腐蝕小，再生能耗低，不易被煙氣中其它成分降解等特點。
　　 鈰作為一種稀土金屬資源，被廣泛應用于催化劑，拋光材料，陶瓷工業(yè)等領域。在萃取過程中采用的大多數(shù)傳統(tǒng)萃取劑，雖然有較好的萃取效果，但其萃取劑

2、和產(chǎn)生的廢液大多數(shù)都具有易揮發(fā)性和毒性，對環(huán)境有污染。由于離子液體具有不易揮發(fā)，燃燒性差，穩(wěn)定性好的特點。所以與傳統(tǒng)萃取劑比較是一種較好的溶劑和萃取劑。
　　 本論文分為兩大部分:Ⅰ.氨水溶液吸收脫除CO2。Ⅱ.咪唑類離子液體[C10mim][NTf2]萃取Ce(Ⅳ)的研究。在對氨溶液脫除CO2時系統(tǒng)考察了各因素（氨水質(zhì)量分數(shù)、氣速、液體流速、CO2負載量）對脫碳效率、體積總傳質(zhì)系數(shù)影響，對氨逃逸的規(guī)律進行了總結(jié)，并提出了控制氨

3、逃逸的措施。采用瞇唑類離子液體[C10mim][NTf2]對影響Ce(Ⅳ)的萃取的各種因素進行了詳細研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)在自制設計的填料塔，考察了各因素對脫碳效率的影響。首先考察了氨水質(zhì)量分數(shù)對CO2的吸收效果。在質(zhì)量分數(shù)3％的氨水，考察了氣速、液體流速、負載量對脫碳效率影響較大。實驗結(jié)果表明隨著氨水流量的增大，二氧化碳脫除率提高，隨著混合氣體流量的增加以及二氧化碳負載量的增大而降低。
　　 采用質(zhì)量分

4、數(shù)1-5％的氨水，考察了氨水質(zhì)量分數(shù)對CO2對體積總傳質(zhì)系數(shù)的影響。在質(zhì)量分數(shù)3％的氨水的條件下，考察了氣速、液體流速、負載量對體積總傳質(zhì)系數(shù)的影響。氨水質(zhì)量分數(shù)對體積總傳質(zhì)系數(shù)的影響較大，其次為氨水流量，氣體流速對體積總傳質(zhì)系數(shù)影響較小，隨著負載量的增大，體積總傳質(zhì)系數(shù)逐漸的減小。
　　 通過實驗對氨逃逸的規(guī)律進行了總結(jié):氨逃逸量隨著氨水濃度和液體流量的增加而增大;混合氣體流量對氨逃逸量的變化不明顯;負載量的增大使得氨逃逸的量

5、減少;經(jīng)過水洗的脫碳后尾氣，可以顯著的降低其中的氨含量。
　　 (2)本文采用[C10mim][NTf2]為萃取劑，考察了萃取時間、料液濃度、酸度、無機鹽、溫度等不同因素對鈰萃取的影響，并對其反萃能力和循環(huán)利用能力進行了實驗研究。
　　 實驗過程中比較了四種離子液體對同一料液的萃取率，發(fā)現(xiàn)離子液體對Ce(Ⅳ)的萃取率隨烷基碳鏈的增加而增加;以硝酸為介質(zhì)，考察了在硝酸0.5-3.0mol/L范圍內(nèi)的萃取情況，萃取率隨其濃度

6、的增大而增大;實驗中三種不同的無機鹽對萃取過程有明顯的影響，NaNO3可以提高萃取率，而Na2SO4和LiNTf2的存在對萃取不利;對不同溫度下的萃取過程進行熱力學分析表明，萃取過程是放熱過程，低溫有利于萃取過程的進行。推測出咪唑類離子液體[C10mim][NTf2]萃取Ce(Ⅳ)的過程是陰離子交換機理。
　　 采用稀H2SO4溶液作為反萃取劑可以較好的對萃取后的離子液體相實現(xiàn)反萃。隨著離子液體用于萃取的循環(huán)次數(shù)的增加，會造成離