Bài thuyết trình Kiểm soát ô nhiễm không khí: Công nghệ xử lý khí H2S

Ể

Ễ

KI M SOÁT Ô NHI M KHÔNG KHÍ

Ệ Ử CÔNG NGH X LÝ KHÍ H2S

Ộ N I DUNG TRÌNH BÀY ở ầ M đ u

ụ

M c tiêu

ứ

ộ

N i dung nghiên c u

III

ế

ậ

ị

K t lu n – ki n ngh

ệ

ả Tài li u tham kh o

I. MỞ ĐẦU

ấ ướ

ệ

ọ ứ ư ấ ầ

ệ ệ ả ụ ấ

ế

c Ngày nay, khi đ t n ngày càng công nghi p ệ ạ hóa, hi n đ i hóa, kéo theo đó là các nhà máy xí nghi p m c lên nh n m ị ể đ đáp ng nhu c u th ườ ng. Vi c áp d ng các tr công ngh s n xu t tiên ẩ ả ti n, gia tăng s n ph m ầ ượ ứ c nhu c u đã đáp ng đ ườ ủ i dân. tiêu dùng c a ng

I. MỞ ĐẦU

ộ ả ạ

ị ắ ượ

ấ ể

ồ

ấ

ấ ầ

ả

ườ

ữ ằ ể ế ứ ễ Khí th i H2S là khí đ c h i, ư không màu s c nh ng có mùi ư c đ a vào khí khó ch u đ ượ ữ ớ quy n v i nh ng l ng r t ố ự ớ nhiên và l n có ngu n g c t ả ề nhân t oạ . V n đ khí th i ự ự ở ề H2S th c s tr thành v n đ ấ mang tính c p bách và c n có ả ệ i pháp hi u qu nh ng gi ệ ử ể nh m ki m soát và x lý tri t ấ ưở ả ng x u đ tránh gây nh h ẻ đ n s c kho con ng i và ô ườ nhi m môi tr ng.

ụ II. M c tiêu

Tìm hiểu thêm u, ư các về ể ượ đi m c nh ủ ừ c a t ng công ệ ngh trong quá ử trình x lý khí H2S

Nắm được một số công nghệ xử lý khí H2S cả về quy trình phản ứng và nguyên lý hoạt động.

Ộ

Ứ

III. N I DUNG NGHIÊN C U

Ơ Ở

Ế

C S LÝ THUY T

3.1

ƯƠ

Ử NG PHÁP X LÝ KHÍ H2S

3.2

ơ ở

ế 3.1. C s lý thuy t

Khái ni mệ

ấ

tan

ạ

ế ứ ố Hydro sunfua (H2S) là ch t ấ không màu, có mùi hôi ị khó ch u (mùi tr ng th i)

ị

H2S ít tan trong ướ c, n nhi u ề trong dung h u ữ môi c .ơ

ể

ặ ủ

ấ H2S là ch t khí linh ả ộ đ ng, có kh năng gây ạ ăn mòn m nh, nh t là ơ ẩ khi có h i m. Khi tan ướ c, t o thành trong n ị dung d ch axit y u, dung d ch axit này có ể th gây ăn mòn đi m ớ ự v i s có m t c a O2 ặ ho c CO2.

ồ ố Ngu n g c

Trong công nghi pệ

ệ ở

ấ ả ủ

ỏ

ế ế ồ ướ ạ c c n

ự

ử Khí H2S xu t hi n trong khí th i c a các quá trình: ế ầ • Tinh ch d u m • Tái sinh s iợ ự • Khu v c ch bi n ẩ th c ph m ả • X lý rác th i

Trong thiên nhiên ự Khí H2S phát sinh trong t ố ữ nhiên b i quá trình th i r a ướ ủ i tác c a các CHC d ẩ ừ ủ ụ : d ng c a vi khu n t ả ố • Rác th i, c ng trình ờ ể • B bi n • Ao tù, h n ầ • H m lò khai thác than ử ệ • Các v t núi l a

ọ ấ Tính ch t hóa h c

Tính khử

Tính axit ấ Trong dung d ch ệ ị H2S đi n li 2 n c.

Ý nghĩa môi tr

ngườ

ự ố ớ ố ớ Đ i v i con ng ườ i

• N ng đ 5 ppm gây ng đ c, chóng

ộ ộ

Đ i v i th c v tậ • Th ổ ng t n

• N ng đ 500 ppm, gây viêm ph i và

ồ ặ ồ ổ

ộ ứ ầ m t, nh c đ u. ộ tiêu ch yả ộ ổ

• N ng đ >150 ppm, có th gây t n ầ ng màng nh y c a c quan hô

ươ lá cây ụ • R ng lá ả • Gi m sinh ngưở tr ủ ể ơ

• Ti p xúc ng n v i H2S

ắ ớ

ạ ậ ồ ươ th h p.ấ ế ộ ở ồ n ng đ ẽ ừ 700–900 ppm: chúng s nhanh t chóng xuyên qua màng túi ph i, xâm nh p vào m ch máu và gây t ổ ử vong.

ƯƠ Ử 3.2. PH NG PHÁP X LÝ

ƯƠ Ấ Ụ PH NG PHÁP H P TH

ƯƠ Ấ Ụ PH NG PHÁP H P PH

ử ằ

ặ X lý khí H2S b ng natri cacbonat, amoni cacbonat ho c kali photphat

ử ằ X lý H2S b ng xút (NaOH)

3.1. PHƯ NG Ơ PHÁP H P Ấ THỤ

ử ằ X lý H2S b ng Amoniac

ử ằ X lý khí H2S b ng Natri thioasenat

ử

ặ

ằ 1. X lý khí H2S b ng natri cacbonat, amoni cacbonat ho c kali photphat

ử

ằ

X lý khí H2S b ng Natri cacbonat (Na2CO3 )

ử

ằ

X lý khí H2S b ng Natri cacbonat (Na2CO3 )

ử

ằ

X lý khí H2S b ng Kali photphat (K3PO4 )

ế ằ i ta có th thay th Na2CO3 b ng K3PO4

ườ ả ứ ư ử ả

ớ

ủ

ả ứ

ặ

ể § Ng § Ph n ng kh H2S x y ra nh sau: K3PO4 + H2S = K2HPO4 + KHS

Ph n ng c a nó v i H2S mang tính ch t ấ ọ ự ch n l a khi có m t ủ c a khí SO2 trong khí th i.ả

Có tính b n ề v ngữ

h i ơ Dùng ể ướ c đ làm n ơ bay h i và thu ồ h i H2S Ư ể u đi m

ử

ằ

X lý khí H2S b ng Amoni cacbonat

q Ngoài ra, có th dùng amoni cacbonat và kali ấ

ể

ụ ố ớ ị cacbonat làm dung d ch h p th đ i v i H2S:

ượ ấ ả (NH4)2CO3 + H2S = (NH4)2S + H2O + CO2 q Dung d ch (NH4)2S sau h p thu đ c phân gi i

ị thành NH3 và H2S

(NH4)2S = NH3 và H2S

ử

ằ

ỳ

ử

ọ

ơ ồ ệ ố Hình 15.2 S đ h th ng x lý khí H2S b ng amoni cacbonat ụ ấ Trong đó: 1 tháp h p th ; 2 tháp oxy hóa; ứ ư 3 thùng phân ly; 4 thùng ch a l u hu nh; 5 thùng r a; 6 máy l c ly tâm.

ử

ằ 2. X lý H2S b ng xút (NaOH)

ế ợ

ả ứ

ớ

q khí H2S k t h p v i NaOH theo các ph n ng

sau đây:

H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O Na2S + H2S = 2NaHS Na2S + H2O = NaHS + NaOH

ớ

ả ứ q Song song v i các ph n ng trên, xút còn có tác

ụ

ớ

d ng v i cacbonic:

CO2 + NaOH = NaHCO3 NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O

ử

ằ 2. X lý H2S b ng xút (NaOH)

ả ứ

ả q Ngoài ph n ng kh H2S, trong dung d ch còn x y ra ả ph n ượ ừ c t

ị ử quá trình oxy hóa natri sunfua Na2S thu đ ứ ở ng trên(natri hydrosunfua và hy posunfit)

Na2S + H2O = NaHS + NaOH 2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O

q Các ph n ng ph trên là có l ẹ

ụ ầ ợ

ả ứ ả ử ị

ướ ả i vì chúng góp ph n làm gi m nh khu x lý dung d ch đã dùng xong tr c khi th i ra bên ngoài.

ử

ằ 2. X lý H2S b ng xút (NaOH)

ồ

ộ ị ượ

ề ụ ế ở ứ

ấ • N ng đ ch t ki m trong ấ dung d ch h p th đi vào ố m c c kh ng ch tháp đ 7g/l

L u ýư

ậ ố

• V n t c khí trong tháp là 0,6

m/s

ượ

• L

ư

ỳ

ặ ng NaOH ho c CaO tiêu ề hao quy v cho 1kg l u hu nh là 8kg

ử

ằ 2. X lý H2S b ng xút (NaOH)

Ư ể u đi m c ượ

Nh đi mể

ả ng pháp đ m b o ượ ả c 100% H2S

ậ ử

ệ ệ ậ ằ

ẽ

1. Khó khăn trong ệ khâu v sinh v t li u đ m. ắ ễ 2. D gây t c ngh n ệ ậ ệ v t li u đ m do quá ụ ặ trình tích t c n .

ệ ộ ọ

ươ 1. Ph ử x lý đ trong khí th i.ả ệ ố 2. H th ng x lý không ế ạ ỏ đòi h i ch t o b ng v t ố ệ li u ch ng acid. ớ ế ị ử t b r a khí có l p 3. Thi ạ ả ệ đ m còn có kh năng h ụ ướ t t đ và l c b i nhi có trong khí th i.ả

ử

ằ

3. X lý H2S b ng Amoniac

ử ụ

ấ ả ế

ả ứ ế ớ ị ụ ể ử v S d ng amoniac trong tháp h p th đ x ự lý khí H2S. H2S trong khí th i ti p xúc tr c ti p v i dung d ch amoniac theo ph n ng:

2NH3 +H2S =(NH4)2S

v Sau đó (NH4)2S phân gi môi tr

ườ ở ng nhi ả ạ i thành NH3 và i l ấ ệ ộ t đ và áp su t thích

H2S h p.ợ

ử

ằ

3. X lý H2S b ng Amoniac

ề

ừ NH3 t trình quá i ả phân gi ẽ quay s ạ chu l i làm trình ệ còn vi c, c ượ H2S đ ư đ a sang công đo n ạ ế đi u ch acid ho c ặ đ n ơ S ch tấ

c ượ

Ư

ể u Đi m

Nh đi mể

Ø Quá trình x lý tu n c 100% dung

ử ầ

ượ hoàn đ ấ ị d ch h p thu.

ờ

ả ố ạ Ø T n th i gian h ệ nhi t cho quá trình ả ấ i h p. gi

Ø Có mùi hôi khai

ậ trình v n hành Ø Quá ượ ơ c áp đ n gi n, đ ộ ụ d ng r ng rãi

ễ ế

ệ li u d ki m,giá thành rẻ

ử

ằ 4.X lý khí H2S b ng Natri thioasenat

ẩ

ị

v Chu n b Natri thioasenat:

↔

2NaHAsO3+

2Na2CO3+As2O3 + H2O 2CO2

↔

v Khi đó: 2Na2HAsO3+ 5H2S Na4As2S5+6H2O Na4As2S5 + O2 Na4As2S5O2

ử

ằ 4.X lý khí H2S b ng Natri thioasenat

ả ứ ấ ụ Ph n ng h p th và hoàn nguyên

H2S +Na4As2S5O2 =Na4As2S6O +H2O (1) 2Na4As2S6O +O2= 2 Na4As2S2O5 +2S (2)

ả ấ

ặ ồ ợ

ụ ẽ ả ả

ả ứ Hai ph n ng (1) và (2) nêu trên x y ra r t nhanh, ườ ế ộ ng h p n ng đ H2S cao ho c quá trình n u tr ả ứ ụ ấ h p th kéo dài thì ph n ng ph s x y ra sau ph n ứ ng(1):

Na4As2S6O +H2S =Na4As2S7+H2O (3) 2 Na4As2S7 +O2 = 2 Na4As2S6O +2S (4)

ằ

ử 4.X lý khí H2S b ng Natri thioasenat

ƯƠ Ấ Ụ 3.2. PH NG PHÁP H P PH

ử

ắ

ằ

1. X lý H2S b ng oxit S t (Fe2O3)

ế

ơ ở

ộ ẩ

ằ

ớ ự

ủ

Ø C s lý thuy t: ả ứ • Các ph n ng: Fe2O3 +3H2S =Fe2S3 +3H2O (28 ÷ 30oC , đ m 30% ) 2 Fe2S3 +3O2 = 2 Fe2O3 +6S ẽ ượ c hoàn nguyên b ng • Sau bão hòa, oxit s đ oxy trong không khí v i s tham gia c a h i c.ướ n

ử

ắ

ằ

1. X lý H2S b ng oxit S t (Fe2O3)

ươ

ậ ệ

ể

Các ph

ng pháp đ hoàn nguyên v t li u:

ậ ệ ằ

ỗ ầ ế

Oxy hóa v t li u ụ ấ h p ph b ng oxy không khí

ấ

ớ

Hoàn nguyên liên t c: ụ ổ b sung vào dòng khí ượ ử ầ c n x 1 l ng oxy ượ ng oxy h n sao cho l ấ ợ h p khí g p 1,5 l n ượ l ng oxy l. Thuy t ầ c n cho quá tr.nh oxy hóa => quá trình hoàn ẽ ễ nguyên s di n ra song song v i quá trình h p ph .ụ

ử

ắ

ằ 1. X lý khí H2S b ng oxit s t (Fe2O3)

ạ ộ ể

ệ ố

ấ

ụ

Ø Nguyên lý ho t đ ng ề § H th ng ki u nhi u bình h p ph

§ H th ng ki u tháp g m nhi u t ng h p ph

ệ ố ề ầ ồ ể ấ ụ

ử

1. X lý khí H2S b ng

ằ oxit sắt (Fe2O3)

ặ ể ử ụ ứ ắ ử ể

Ø Ngoài ra còn có th s d ng: • Qu ng bùn có ch a s t (III) hyđroxit đ kh H2S ả ứ theo ph n ng sau: 3H2S +2Fe(OH)3 =Fe2S3 +6H2O +62.5 kJ/mol ả => Áp d ng v i khí th i có n ng đ H2S d ứ ướ t c d

ướ ớ ộ ồ i 0,5%

ụ i 7,5 g/m3

ậ ụ ượ ệ ấ c hoàn

• Sau khi bão hòa, v t li u h p ph đ nguyên: 2Fe2S3 +3O2 +6H2O = 4Fe(OH)3 +6S + 606 kJ/mol

1. Xử lý khí H2S bằng oxit sắt (Fe2O3)

ớ ử ụ ể

ế ứ ậ .Vì v y ph

ườ ụ ế

ệ ạ ậ L u ýư : Khi lo i v t li u này ườ ụ ế i ta thay m i h t tác d ng ng ậ ệ ẽ ấ q Oxit k m làm v t li u h p ph đ kh H2S ứ ch không hoàn nguyên vì quá ả ứ theo ph n ng sau: ạ trình hoàn nguyên ph c t p, → ZnO + H2S ZnS +H2O ươ ng không kinh t ể ử ỉ pháp này ch áp d ng đ x lý ụ ạ ậ ệ q Khi lo i v t li u này h t tác d ng ng i ta ỏ ớ ả ộ ượ ng khí th i nh v i m t l ứ ớ thay m i ch không hoàn nguyên vì quá trình ớ ầ ộ ồ n ng đ ban đ u không l n ế ứ ạ hoàn nguyên ph c t p, không kinh t . l m.ắ ượ ả ỉ ể ử ụ ng khí th i

=> Ch áp d ng đ x lý 1 l nh .ỏ

1. Xử lý khí H2S bằng oxit sắt (Fe2O3)

u Ư đi mể Nhượ c đi mể

Ø Tùy theo ph

Ø Quy trình đ n ơ ự th c

ươ

Ø Hi u su t r t

ấ ễ ả gi n d hi nệ ệ

ậ ệ ọ ng pháp hoàn nguyên c ượ nh có mà ể đi m khác nhau ể ờ ấ Ø M t th i gian đ thay v t li u l c

ấ cao >90% ệ li u ẻ r

ậ Ø V t ti n ề

2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính

q X y ra nh hi n t

ờ ệ ượ

ề ng oxy hóa khí H2S trên b ả ứ ả ặ ủ m t c a than theo ph n ng:

→ H2S + ½ O2 H2O + S + 222 kJ/mol

q S tích t

ớ ụ ự ậ ệ ấ

ế

ầ ụ ằ ệ ấ ả

ụ ở trong l p than => v t li u h p th tr nên bão hòa, lúc đó c n ti n hành hoàn nguyên ậ v t li u h p ph b ng 2(NH4 )2S theo ph n ứ ng:

→ 2(NH4 )2S + 6S 2(NH4)2S4

→ ặ q Ho c là: (NH4)2S + 9(n ÷1)S (NH4)2Sn

2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính

ằ

y b

t đ

ệ

t h u ấ

ỳ

n + 1 ) S

n g ủ S a u đ ó d u n g d c h p h â n h ị 1 2 5 ÷ 13 0 o C v à á p ộ ạ l n h i ể ơ ở ( 1, 7 ÷ 2 ) × 10 5 P a đ i h t : n c h ơ t ấ n h đ s u u h u ư ( N H 4 ) 2 S v à l ( N H 4 ) 2 S + ( → ( N H 4 ) 2 S n

2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính

m

ể

c đi

ợ

trình ả gi n ự th c

Quy ơ đ n ễ d hi nệ

Ư ể u đi m

ệ

ế t ầ ướ ệ ồ

ấ Hi u su t ấ r t cao > 90%

ộ Đ tinh khi ủ ư c a l u ỳ hu nh 99,9% ả Khí thái c n ph i ụ ọ l c b i tr c khi ố ư đ a vào h th ng ộ ấ ụ h p ph ( n ng đ ố ụ b i xu ng còn 2÷3 mg/m3)

IV. KẾT LUẬN

Nhu cầu sử dụng các công nghệ xử lý H2S ở nước ta ngày càng lớn, phục vụ cho bảo vệ môi trường. Mỗi công nghệ xử lý đều có ưu, nhược điểm riêng, vì vậy việc lựa chọn các loại công nghệ phải được cân nhắc cho phù hợp với nguồn gốc, tính chất của khí.

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. GS.Trần Ngọc Chấn. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải

(Tập 3) NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004.

2. Phạm Ngọc Đăng.Môi trường không khí. NXB Khoa học

và Kỹ thuật, Hà Nội, 1997.

3. Hoàng Kim Cơ. Kỹ thuật lọc bụi và làm sạch khí. NXB

Giáo dục, Hà Nội, 1999 https://123tailieu.com/cong-nghe-xu-ly-khi-thai.html http://www.zbook.vn/ebook/nghien-cuu-kha-nang-xu-ly- khi-h2s-va-nh3-phat-sinh-tu-cong-doan-say-thuc-an-gia- suc-bang-phuong-phap-hap-thu-44857/ http://moitruongtriduc.com/he-thong-xu-ly/gioi-thieu-xu-ly- o-nhiem-khong-phi-va-phuong-phap-xu-ly-o-nhiem-khong- khi/331.html