CN107720707A - 一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，该方法为二氧化硫吸收液在光照及碘离子催化条件下进行歧化反应生成单质硫沉淀；该方法可在常温常压条件下进行，与传统高温方法相比具有低能耗、防止硫磺板结的优势；且该方法单质硫回收容易，流程短操作简单，无二次污染，有利于工业化应用。

Description

一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法
技术领域
本发明涉及一种二氧化硫废气回收处理方法，特别涉及一种将大气污染物SO2吸收转变为具有经济价值的单质硫的方法，属于大气污染物回收有用资源技术领域。
背景技术
基于环境保护以及资源循环使用的理念，目前对于污染物转化的研究已逐渐着重于将污染物转化成有用资源用于再生产过程，或转化为商品为企业带来收益。对于二氧化硫污染气体的资源化转化，主要为通过氧化制备硫酸或者通过还原制备硫磺。随着我国硫磺需求量的增大，如何将二氧化硫简单有效的转化为单质硫的技术得到了持续的关注与发展。如中国专利(申请号CN201610831968.8)介绍了一种通过还原剂还原SO2制备硫磺的方法，该方法还原反应需要在600-1000℃高温环境下进行，且反应过程中生成的硫化物副产物需要进一步处理转化，很容易造成二次污染；又如中国专利(CN201210391355.9)介绍了一种利用单质Se催化将SO2转化为单质硫的方法，该方法催化剂与硫胶体分离困难，且生成硫胶体需要采用高温脱稳得到单质硫。目前急需要一种条件温和，操作简单的实现SO2转化成单质硫的方法。
发明内容
针对现有的催化二氧化硫转化成单质硫的方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种条件温和、低能耗、操作简单的利用光诱导均相催化SO2高效转化成单质硫的方法，该方法可在常温常压下实施，与传统高温方法相比，可大幅降低能耗，避免硫磺高温板结的问题。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，该方法是将二氧化硫吸收液在光照及碘离子催化条件下进行歧化反应生成单质硫沉淀。
优选的方案，所述二氧化硫吸收液包括二氧化硫水吸收液或二氧化硫碱性吸收液。二氧化硫的水吸收液主要为H2SO3溶液，二氧化硫碱性吸收液如亚硫酸氨、亚硫酸钾、亚硫酸钠等溶液。
优选的方案，所述碘离子由可溶性碘盐提供。可溶性碘盐如碘化铵、碘化钾、碘化钠等，优选为碘化钾。碘离子作为催化剂在二氧化硫吸收液体系中的浓度为0.06～1.6mol/L。
较优选的方案，所述歧化反应在pH<2条件下进行。二氧化硫水吸收液可以利用其自身的酸性维持pH在2以下，二氧化硫的碱吸收液可以吸收过量二氧化硫维持其pH小于2，或者可以采用常规的无机酸进行调节pH小于2。
较优选的方案，所述歧化反应在大于室温条件下进行。在室温下歧化反应可以顺利进行，在适当升高温度条件下可以明显加快反应速率。可实施的温度范围20～80℃，在该温度范围内，适当提高温度，反应速率会提高；因此优选的反应温度为40～80℃，更优选为60～80℃。
优选的方案，歧化反应在保护气氛下进行，可以防止氧化有利于获得高品质单质硫。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
1)本发明技术方案首次发现在光照及碘离子存在下，亚硫酸根离子可以进行歧化反应，生成单质硫，利用该反应可以有效回收二氧化硫污染气体中的硫资源，转化成价值较高的单质硫，不但解决了环境污染问题，还产生了经济价值；
2)本发明的技术方案可以在室温及常压下实现二氧化硫吸收液的转化，反应条件温和，能耗低，有利于工业化应用；
3)本发明的技术方案采用碘离子催化反应，为均相催化反应，具有反应高效的特点；
4)本发明的技术方案生成的单质硫以沉淀析出，可以通过过滤直接回收，流程短、操作简单，硫回收容易，且得到的单质硫品质高。
附图说明
【图1】本发明生成的沉淀物XRD图；
【图2】生成的单质硫扫描电镜图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明内容，而非限制本发明权利要求保护的范围。
实施例1：
分析纯H2SO3，分析纯KI。
在含有冷却水套，惰性气体保护以及可磁力搅拌的光化学反应器内分别加入50mLH2SO3和9.96g KI，0.2L/min N2持续30min以排除空气，将用锡纸进行全包裹并密封后的反应器置于氙灯光源下垂直照射，调节电流为20A，常温水循环冷却，9h后停止照射，无单质硫生成。
实施例2：
分析纯H2SO3，分析纯KI。
在含有冷却水套，惰性气体保护以及可磁力搅拌的光化学反应器内加入50mLH2SO3，0.2L/min N2持续30min以排除空气，密封后将反应器置于氙灯光源下垂直照射，调节电流为20A，常温水循环冷却，9h后停止照射，无单质硫生成。
实施例3：
分析纯NaOH，分析纯KI。
在含有冷却水套，惰性气体保护以及可磁力搅拌的光化学反应器内加入50mL1mol/L的NaOH和11.62g KI，持续通入纯SO2气体(0.2L/min)至pH<2，此时溶液呈黄色，密封后将反应器置于氙灯光源下垂直照射，调节电流为20A，常温水循环冷却，9h后停止照射，溶液中存在较多黄色固体物质，过滤并将该物质60℃下烘干至恒重，XRD检测，证明固体产物为单质S。
实施例4：
分析纯H2SO3，分析纯KI。
在含有冷却水套，惰性气体保护以及可磁力搅拌的光化学反应器内分别加入50mLH2SO3和11.62g KI，1L/min N2条件下调节pH至-0.06，之后调节N2流量为0.2L/min，持续30min以排除空气，密封后将反应器置于氙灯光源下垂直照射，调节电流为20A，常温水循环冷却，9h后停止照射，过滤反应液得到单质硫，60℃下烘干至恒重，得到固体产物量为0.1130g，其转化率为22.60％。
实施例5：
分析纯H2SO3，分析纯KI。
在含有冷却水套，惰性气体保护以及可磁力搅拌的光化学反应器内分别加入50mLH2SO3和9.96g KI，1L/min N2条件下调节pH至-0.06，之后调节N2流量为0.2L/min，持续30min以排除空气，密封后将反应器置于氙灯光源下垂直照射，调节电流为20A，常温水循环冷却，9h后停止照射，过滤反应液得到单质硫，60℃下烘干至恒重，得到固体产物量为0.0826g，其转化率为16.52％。
实施例6：
分析纯H2SO3，分析纯KI。
在含有冷却水套，惰性气体保护以及可磁力搅拌的光化学反应器内分别加入50mLH2SO3和11.62g KI，1L/min N2条件下调节pH至-0.04，之后调节N2流量为0.2L/min，持续30min以排除空气，密封后将反应器置于氙灯光源下垂直照射，调节电流为20A，60℃水循环，4h后停止照射，过滤反应液得到单质硫，60℃下烘干至恒重，得到固体产物量为0.1205g，其转化率为24.10％。

Claims (5)

1.一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，其特征在于：二氧化硫吸收液在光照及碘离子催化条件下进行歧化反应生成单质硫沉淀。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，其特征在于：所述二氧化硫吸收液包括二氧化硫水吸收液或二氧化硫碱性吸收液。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，其特征在于：所述碘离子由可溶性碘盐提供。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，其特征在于：所述歧化反应在pH<2条件下进行。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种二氧化硫吸收液光诱导催化歧化回收单质硫的方法，其特征在于：所述歧化反应在大于室温条件下进行。
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