H2S是形成PM2.5的重要前驱体,高效脱除H2S日趋成为重要的研究课题。
(1)生物技术在酸性溶液中,利用微生物T.F菌能够实现天然气中H2S的脱除,其原理如图1所示。该脱除过程总反应的化学方程式为 2H2S+O2═2S↓+2H2O2H2S+O2═2S↓+2H2O。

(2)化学技术利用高温加热法能够在脱除H2S的同时,还获得H2和S2,实现资源再生,其反应原理为H2S(g)⇌H2(g)+12S2(g)。
①常压下,将H2S以一定流速通过反应管,分别在无催化剂、Al2O3作催化剂条件下,反应相同时间,实验测得H2S的转化率与温度的关系如图2所示。温度高于1100℃后,无论是否使用催化剂Al2O3,H2S的转化率都几乎相等,其原因是 1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性。
②在Al2O3作催化剂条件下,保持反应器压强、温度不变,在H2S中按一定的比例掺入惰性气体Ar,能提高热分解反应时H2S的平衡转化率,其原因是 温度、压强一定时,原料气中掺入Ar相当于往平衡混合气中充入稀有气体,相当于减小压强,促进平衡正向移动,从而提高H2S的平衡转化率温度、压强一定时,原料气中掺入Ar相当于往平衡混合气中充入稀有气体,相当于减小压强,促进平衡正向移动,从而提高H2S的平衡转化率。
(3)光催化技术在紫外光照射下,TiO2光催化剂表面的活性位点能将空气中的O2和H2O转化成具有强氧化性的光生自由基,光生自由基再将已吸附在催化剂活性位点上的H2S快速氧化生成硫酸盐,实现H2S的高效脱除。

①其他条件相同,向装有8gTiO2光催化剂的反应舱内通入H2S。调整H2S的不同初始浓度,反应舱内H2S浓度随时间变化关系如图3所示。结合光催化技术原理分析,H2S初始浓度较小,其脱除速率较慢的原因是 H2S初始浓度较低时,TiO2光催化剂表面的活性位点吸附的H2S较少,氧化反应速率较慢H2S初始浓度较低时,TiO2光催化剂表面的活性位点吸附的H2S较少,氧化反应速率较慢。
②其他条件相同,反应舱内H2S初始浓度为30mg/m3。调整反应舱内TiO2光催化剂的质量,H2S残留率随时间变化关系如图4所示。随着TiO2光催化剂的质量增加,H2S脱除速率逐渐提高,但提高的程度在逐渐减小,其原因可能是 随着TiO2光催化剂质量的增加,对H2S的吸附量增多,氧化反应速率加快;同时氧化反应生成更多的硫酸盐,覆盖在TiO2光催化剂的活性位点上,导致单位质量的TiO2光催化剂能够产生的光生自由基的量相对减少,所以脱除H2S的速率增加减缓随着TiO2光催化剂质量的增加,对H2S的吸附量增多,氧化反应速率加快;同时氧化反应生成更多的硫酸盐,覆盖在TiO2光催化剂的活性位点上,导致单位质量的TiO2光催化剂能够产生的光生自由基的量相对减少,所以脱除H2S的速率增加减缓。
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【答案】2H2S+O2═2S↓+2H2O;1100℃时,Al2O3几乎失去催化活性;温度、压强一定时,原料气中掺入Ar相当于往平衡混合气中充入稀有气体,相当于减小压强,促进平衡正向移动,从而提高H2S的平衡转化率;H2S初始浓度较低时,TiO2光催化剂表面的活性位点吸附的H2S较少,氧化反应速率较慢;随着TiO2光催化剂质量的增加,对H2S的吸附量增多,氧化反应速率加快;同时氧化反应生成更多的硫酸盐,覆盖在TiO2光催化剂的活性位点上,导致单位质量的TiO2光催化剂能够产生的光生自由基的量相对减少,所以脱除H2S的速率增加减缓
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:17引用:1难度:0.6
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