关于粉煤灰中氨量测定方法研究

来源:《粉煤灰中氨释放量测定方法研究》

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关键词:大气污染排放标准 脱硫脱硝 脱硫剂

    国内脱硫工程的技术同质化非常严重,石灰石-石膏湿法烟气脱硫因工艺开发较早、国外市场占有率高等。

    因素仍占国内脱硫市场最大份额。该工艺存在明显弊端,无法解决二次污染的问题。电厂脱硫每年产生的数千万吨石膏已经成为电厂主要的固体废弃物,(脱硫)石膏的出路成了关键性难题。此外,受吸收剂石灰石活性的限制,石灰石-石膏法对于高硫煤难以稳定达到96%以上的脱硫效率,也就难以满足新建高硫煤机组的脱硫要求。



    中国地域宽广,自然条件、市场和经济状况迥异,不加区别地采用一种模式和技术来解决烟气脱硫问题,造成了中国燃煤电厂相当脱硫设施没有发挥应有的作用。在全国脱硫项目中,运行不正常的确实占到两三成。如果加上运行基本正常而尚有改进余地的,整体上需要维修或改进的比例达四成之多。这些电场中部分是当初的设计与电厂的煤种不适合,还有一部分是设备质量不过关运行不稳定造成的。今后很长一段时间,中国都将为电厂的单一脱硫方式及市场恶性竞争等脱硫后遗症埋单。





    1.必要性分析


    节能减排是我国“十二五”最重要的任务之一。我国大气污染排放标准日趋严格,电厂烟气脱硫脱硝工艺技术发生了很大变化,呈现出从石灰石-石膏法占据绝对主导地位向多种工艺技术共同发展的趋势,其中氨法脱硫技术被列为燃煤电厂烟气脱硫的发展方向。


    氨法脱硫就是以液氨或氨水为脱硫剂,与烟气中的二氧化硫起反应,并通过空气氧化,最终产物为硫酸铵的脱硫工艺。氨法脱硫回收二氧化硫效率高,副产品硫酸铵可作为复合肥,实现了废物资源化利用,受到国内众多企业的青睐。


    随着氨法脱硫的逐渐推广应用,其副产品粉煤灰中的氨含量也大大提高,而粉煤灰是建筑施工中混凝土的重要成分。在混凝土搅拌过程中,由于碱性条件和大量热量的存在,铵盐发生分解,释放出氨气,会对现场施工人员造成人身伤害。同时,混凝土中残存的氨缓慢释放,也会长期污染建筑物内环境,侵害居民身体健康,危害巨大而隐蔽。目前,我国还没有粉煤灰氨释放量检测方法,故提出对粉煤灰中氨释放量方法的研究具有十分重要的意义。


    2.试验方法介绍


    用环境测试仓模拟室内环境,用恒流采样器采样收集混凝土试块中粉煤灰氨的释放量,用分光光度法测定释放出的氨含量。


    2.1 试验仪器


    恒流采样器:采样过程中流量稳定,流量范围包含0.5L/min,并且当流量0.5L//min时,能克服10kPa的阻力,此时用皂膜流量计校准系统流量,相对偏差应不大于±5%。


    大型气泡吸收管:出气口内径1 mm,出气口至管底距离等于或者小于5 mm。


    具塞比色管:10 mL/。


    可见分光光度计。


    环境测试舱:温度23±1℃,相对湿度45%±5%,空气交换率(1±0.05)次/h,被测样品表面附近空气流速:0.1~0.3 m/s。


    2.2 试验步骤


    1)制作混凝土试块


    将粉煤灰按照混凝土的配比制作成试块,使混凝土试件的外表面积s与环境舱的净容积V之比为2∶1。


    2)调节环境测试舱


    调节测试箱的控温、控湿装置,使测试箱内温度23±1℃、湿度45%±5%,空气交换率(1±0.05)次/h,混凝土试块表面附近空气流速0.1~0.3m/s。


    3)环境测试舱稳定


    将做好的试块放入环境测试舱中每天测试1次。当连续2d测试浓度下降不大于5%时,可认为达到了平衡状态。以最后2次测试值的平均值作为试块中氨释放量测定值。


    4)吸收液配置


    吸收液[c(H2SO4)=0.005mol/L],量取2.8 mL浓硫酸加入水中,并稀释至1L。


    5)氨浓度采集


    用皂膜流量计校准采样器,将准备好的大型气泡吸收管同环境舱的出气口连接,吸收管的另一端连接恒流采样器, 调节采样器的流量为500mL/min,采集10min,采气5L。


    6)氨浓度测定


    将采集的洗手液转移到10mL待测液到比色管中,加入0.5mL的50g/L水杨酸,0.1mL的10g/L亚硝基铁氰化钠,0.1mL的0.05mol/L次氯酸钠溶液,摇匀,静置1h后,在分光光度计上测定吸光度。


    7)氨标准曲线的绘制


    氨标准贮备液:称取0.3142g经105℃干燥1h的氯化铵(NH4Cl),用少量水溶解,移入100mL容量瓶中,用0.1mol/L稀硫酸稀释至刻度,此液1.00ml含1.00mg氨。


    取10 mL具塞比色管7支,按下表制备标准系列管。


    在各管中加入0.50 mL的50g/L水杨酸溶液,再加入0.10mL的10g/L亚硝基铁氰化钠溶液和0.10mL的0.05mol/l次氯酸钠溶液,混匀,室温下放置1h。用1cm比色皿,于波长697.5nm处,以水作参比,测定各管溶液的吸光度。以氨含量(μg)作横坐标,吸光度为纵坐标,绘制标准曲线,并用最小二乘法计算校准曲线的斜率、截距及回归方程。


    Y=bX+a


    式中:Y——标准溶液的吸光度;X——氨含量,μg;a——回归方程式的截距;b——回归方程式斜率,吸光度/μg。


    表1 7支标准比色管



    标准曲线斜率b应为0.081±0.003吸光度/μg氨。以斜率的倒数作为样品测定时的计算因子(Bs)。


    3.结论


    连续测试10组混凝土试块,测试实验结果见表2。


    表2 连续10 组测试结果


    2.png


    本检测方法的相对标准偏差1.29%<5%,说明本检测方法的精密度比较高,稳定性比较好,而且方便快捷,容易实施,适应范围广,推广后具有良好的社会和经济效益。


    本检测方法模拟建筑物使用时的室内环境状况,通过测试混凝土试件中氨释放量,对该项指标进行控制,即可控制建筑物室内的氨浓度。


    本检测方法由于模拟了建筑物内的环境状况,因此检测结果接近真实情况,这对有效控制室内氨浓度有很大的指导意义。


    本次检测结果氨浓度>0.2mg/m3,超出了《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB 50325-2010(2013年版)中污染物浓度氨含量的限量,因此应该减少混凝土中粉煤灰的含量,或者粉煤灰加入混凝土之前应进行脱氨处理。


    (审核编辑: Doris)