一种SO2吸收剂的抗氧化性能研究*

王亚妮，孟旭光，薛群翔

（陕西省石油化工研究设计院，陕西西安710054）

一种SO2吸收剂的抗氧化性能研究*

王亚妮，孟旭光，薛群翔

（陕西省石油化工研究设计院，陕西西安710054）

本文针对Na2SO3吸收烟气中SO2的过程中，由于烟气中存在的O2容易将Na2SO3氧化成Na2SO4，使之失去吸收SO2的能力，成为脱硫系统的垃圾及负担。为了有效防止Na2SO3在烟气中的氧化，选择乙二胺四乙酸二钠、米吐尔、抗坏血酸、对苯二酚中的任意一种作为抗氧化剂，通过实验发现加入10mg·L-1的对苯二酚或米吐尔可有效提高Na2SO3对SO2的吸收率，且抗氧化剂的加入量较小，不会增加成本，不会造成二次污染。

Na2SO3；抗氧化剂；吸收率；氧化率

发电厂、冶炼厂、化工厂、造纸厂等在生产过程中，会排出含SO2的工业废气，俗称烟气，对大气环境、土壤、水和动植物等造成巨大污染。现有的脱硫方法主要有石膏法、钠碱法、氨法、金属氧化物法等，这些脱硫方法只能单纯解决SO2污染问题，所得副产品不易销售，价格低廉，有的还造成二次污染，有的运行费用偏高［1］。硫回收技术主要采用克劳斯和SCOT工艺，但是普遍存在投资高，排放尾气不能满足GB13223-2011标准的要求。

Na2SO3作为一种SO2吸收剂，是利用Na2SO3在水中的水解反应，形成的碱性溶液对烟气中SO2等酸性气体进行物理化学吸收，该法是把尾气、锅炉烟气脱硫系统与硫回收系统结合在一起，减小投资，尾气排放也优于传统方法，满足国标要求。但Na2SO3是易氧化的物质，烟气中含有O2，容易氧化成Na2SO4，Na2SO3一旦被氧化Na2SO4，将完全失去吸收SO2的能力，成为脱硫系统的垃圾及负担。因此，应尽可能减少Na2SO3的氧化，实验中加入少量的抗氧化剂，有效防止Na2SO3在烟气中的氧化，提高其对烟气中SO2吸收的稳定性以及吸收效率。

实验中选用的抗氧化剂为乙二胺四乙酸二钠、米吐尔、抗坏血酸和对苯二酚。

1　实验部分

1.1设备、仪器及药品

ACO-9601型海利超静音可调式气泵功率（2W，排气量：3.2L·min-1，广东海利集团有限公司）；AL204型天平（精度：0.0001g，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）；Photometer 7100型百灵达水质/光度计（英国Palintest百灵达，上海孟良仪器技术有限公司）；DK-98-Ⅱ1000W电子调温万用电炉（天津市泰斯特仪器有限公司）；C16PortaSens II型美国ATIC16气体检测仪（北京华融智明科技有限公司）。

无水Na2SO3，（A.R.天津市红岩化学试剂厂）；HCl（A.R.质量分数：36%，西安三浦化学试剂有限公司）。

1.2实验方法

（1）分别配制5组质量分数为20%的Na2SO3水溶液各1kg，依次向4组溶液中加入乙二胺四乙酸二钠、对苯二酚、米吐尔及抗坏血酸4种抗氧化剂，使溶液中抗氧剂的浓度为10mg·L-1，最后一组溶液中不加抗氧剂做空白实验。

（2）用排气量3.2L·min-1的空气泵连续向Na2SO3水溶液中鼓入空气，间隔一定时间取样测试SO24-浓度，计算氧化率，考察空气对Na2SO3溶液的氧化程度。

（3）将空气占99%、CO2占1%、SO2浓度为800mg· L-1的烟气通入加有不同浓度抗氧剂的Na2SO3吸收剂中，每30min监测一次吸收剂的pH值、密度、尾气排放浓度，通至吸收剂的pH值降为6.7以下时，结束通气，计算Na2SO3溶液对SO2的吸收率。

2　结果与讨论

2.1不同种类抗氧剂对Na2SO3溶液氧化率的影响

分别向配制的5组Na2SO3溶液中依次加入乙二胺四乙酸二钠、对苯二酚、米吐尔及抗坏血酸4种抗氧化剂，抗氧剂的添加浓度为10mg·L-1，最后一组溶液中不加抗氧剂做空白实验，考察空气对Na2SO3溶液的氧化程度，实验数据见表1。

从图1可以看出，抗氧化实验进行1320h，Na2SO3溶液在通入空气鼓泡时较易氧化。在没有抗氧剂存在的情况下，1000h后几乎被空气完全氧化成Na2SO4，使溶液完全丧失对SO2的吸收能力。在加入10mg·L-1抗氧化剂时，4种抗氧剂均有抗氧化效果，随着实验时间进行，由于抗氧剂本身加入量少，挥发、喷溅等因素的损失，抗氧化效果在下降。特别在200h以后，其抗氧化效果几乎完全丧失，因此说明抗氧剂的加入周期以168h为宜。

在200h内，米吐尔和对苯二酚的抗氧化效果明显优于其它两种抗氧剂。选用10mg·L-1米吐尔或10mg·L-1对苯二酚作为抗氧化剂，可将Na2SO3的氧化率有效控制在5%以内，这对实际生产操作具有非常重要的指导意义。

表1　不同抗氧剂对Na2SO3溶液氧化率的影响Tab.1 Influence of differentantioxidants for the oxidation rate of Na2SO3

图1　不同抗氧剂对Na2SO3溶液氧化率的变化曲线Fig.1 Curve of different antioxidants for the oxidation rate of Na2SO3

2.2不同含量抗氧剂对吸收率的影响

2.2.1依次向配制的5组质量分数为20%的Na2SO3溶液中加入对苯二酚，使溶液中对苯二酚的浓度分别为0、5、10、15、20mg·L-1，考察空气对Na2SO3溶液的氧化程度，结果见图2。

图2　不同含量对苯二酚对Na2SO3溶液氧化率的影响Fig.2 Influence of different content hydroquinone for the oxidation rate of Na2SO3

从图2中可以看出，不加抗氧剂的Na2SO3溶液氧化速度非常快，48h时其氧化率是抗氧剂添加浓度为5mg·L-1的约2.35倍，是浓度为10mg·L-1的约3倍，240h时其氧化率是抗氧剂添加浓度为5mg· L-1的约2.77倍，是浓度为10mg·L-1的约3.4倍。抗氧剂浓度为10，15，20mg·L-1时Na2SO3溶液的氧化率基本相同，所以实验中选择抗氧剂的添加浓度为10mg·L-1。

2.2.2将空气占99%、CO2占1%、SO2浓度为800 mg·L-1的烟气通入加有不同浓度抗氧剂的Na2SO3吸收剂中，每30min监测一次吸收剂的pH值、密度、尾气排放浓度，通至吸收剂的pH值降为6.7以下时，结束通气，计算Na2SO3溶液对SO2的吸收率，结果见图3。

图3　不同含量对苯二酚对Na2SO3溶液吸收率的影响Fig.3 Influence of different contenthydroquinone for the absorption rate of Na2SO3

从图3可以看出，48h以内20%的Na2SO3溶液对SO2的吸收率均为100%，随着吸收时间的进行，不加抗氧剂的吸收液吸收率稍有降低，抗氧剂浓度为5mg·L-1的吸收液吸收率也有所下降，抗氧剂浓度为10，15，20mg·L-1的吸收液吸收率基本相同，120h时约为99.2%。

4　结论

选择乙二胺四乙酸二钠、米吐尔、抗坏血酸、对苯二酚中的任意一种作为抗氧化剂，能有效防止Na2SO3在烟气中的氧化，提高其对SO2的吸收效率，通过实验比较，发现加入10mg·L-1的对苯二酚或米吐尔对Na2SO3吸收液的抗氧化效果较好，吸收液对SO2的吸收率更高，且抗氧剂的加入量较小，不会增加成本，不会造成二次污染。

［1］石林，古国榜.二氧化硫工业烟气的脱硫方法［P］.CN：03126859.5.2003-12-24.

Oxidation resistance research of a kind of SO2absorbent*

WANG Ya-ni，MENG Xu-guang，XUEQun-xiang
（ShaanxiResearch Design Institute of Petroleum and Chemical Industry，Xi'an 710054，China）

In the process of Na2SO3absorbing SO2in flue gas，Na2SO3was oxidized into Na2SO4easily by the oxygen in flue gas，it lost the ability of absorbing SO2，and becoming the garbage and burden of the desulfurization system.In order to effectively prevent this kind of phenomenon，a kind antioxidants among EDTA-2Na，N-methyl para aminophenol sulphate，Ascorbic acid and hydroquinone was selected.The experiments showed that could effectively improve the absorption rate of Na2SO3for SO2by joining 10mg·L-1hydroquinone or N-methyl para aminophenol sulphate，and the content of antioxidantswas small，and it did not increase the cost and cause secondary pollution.

Na2SO3；antioxidants；the absorption rate；the oxidation rate

X701.3

B

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160265

2015-12-15

陕西延长石油集团有限责任公司2013年第二批集团级重点项目（No.Ycsy2013sfzs-A-18）；陕西省科技统筹创新项目（No.2014KTZB03-01-01）

王亚妮（1980-），女，工程师，主要从事环境保护烟气脱硫脱硝方面的研究。