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安全与环境学报2024年第11期:中高硫煤NaOH-H_2O_2电解脱硫机理研究

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作者:滕弋非;鲁萌;贾喆;温家辉;赫梓岐;张芸鸣;张凌硕;高飞;周西华;

单位:辽宁工程技术大学安全科学与工程学院;辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室;

摘要:煤的含硫量过高会造成经济损失、环境污染,因此中高硫煤的利用受到了极大制约。为实现煤中硫的绿色高效脱除,研究设计了NaOH-H_2O_2电解脱硫体系,通过探究不同试验体系、不同试验因素对中高硫煤脱硫率的影响,确定了电解脱硫的最佳工艺条件;通过X-射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectrometer, FT-IR)和X-射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)分析各试验体系下煤中矿物质组分、官能团及硫元素形态变化以探究电解脱硫机理。NaOH-H_2O_2电解脱硫体系的最佳反应条件是:NaOH浓度为3 mol/L、电流强度为0.75 A、氧化剂30%H_2O_2的体积为25 mL、电解温度为40℃、电解时间为1 h。脱硫机理为:OH~-、H_2O_2在电解过程中生成了高活性的自由基O~-和·OH等,可促使煤中黄铁矿类无机硫被氧化成硫酸盐并进行脱除;硫醇、硫醚和噻吩类有机硫氧化成(亚)砜后,在碱性环境中会被水解为硫酸盐或磺酸类化合物并进行脱除。

关键词:环境工程学;中高硫煤;电解脱硫;氧化剂;脱硫机理

基金资助:国家自然科学基金青年基金项目(52304221)