NHỮNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI SO2 HIỆU QUẢ

Sulfur dioxide (SO2) là một chất khí độc hại, gây ra nhiều tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Chính vì vậy, việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để xử lý khí thải SO2 là vô cùng cấp thiết nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe con người. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp một số thông tin về SO2 và cách xử lý chúng trong khí thải.

Nguồn gốc và đặc tính của khí thải SO2

Khí SO2, hay lưu huỳnh đioxit, là một khí độc hại có mùi hắc, nặng hơn không khí và tan trong nước tạo thành axit sunfurơ. Khí này là một trong những tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là mưa axit.

Nguồn gốc chính của khí SO2 là do hoạt động đốt cháy nhiên liệu hóa thạch chứa lưu huỳnh, bao gồm than đá, dầu mỏ và khí đốt tự nhiên. Quá trình luyện kim, sản xuất công nghiệp và núi lửa phun trào cũng là những nguồn phát thải SO2 đáng kể.

Hình 1: Lưu huỳnh đioxit

Lượng SO2 phát thải vào khí quyển phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm loại nhiên liệu được sử dụng, công nghệ sử dụng và các quy định về khí thải. Các quốc gia đang phát triển thường có lượng phát thải SO2 cao hơn các quốc gia phát triển do sử dụng nhiều nhiên liệu hóa thạch hơn và các quy định về khí thải lỏng lẻo hơn.

Tác hại của SO2 đến môi trường và con người

Đối với môi trường:

• SO2 là một trong những nguyên nhân chính gây ra mưa axit, làm giảm độ pH của đất và nước, ảnh hưởng đến sự phát triển của thực vật và động vật, đồng thời làm mòn các công trình xây dựng.
• Khí SO2 cũng góp phần tạo thành hiện tượng sương mù quang hóa, gây giảm tầm nhìn và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Đối với con người:

• SO2 gây kích ứng mắt, mũi, họng, dẫn đến ho, khó thở, viêm phổi và làm trầm trọng thêm các bệnh hô hấp như hen suyễn, viêm phế quản mãn tính.
• Nó cũng ảnh hưởng đến hệ thần kinh, gây ra các triệu chứng như đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi, mất ngủ và giảm khả năng tập trung.
• Tiếp xúc với SO2 có thể gây kích ứng da, dị ứng và làm chậm quá trình chữa lành vết thương.

Những phương pháp xử lý khí thải SO2 hiệu quả

Dưới đây là một số phương pháp dùng trong xử lý khí thải SO2: 

Hấp thụ SO2 bằng nước

Xử lý khí thải SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản nhất bởi nước là nguồn nguyên liệu dễ tìm, chi phí thấp. Do đó, phương pháp này khá phổ biến trong việc xử lý SO2. 

Quá trình xử lý khí thải SO2 chia làm 2 giai đoạn: 

• Giai đoạn 1: Ở giai đoạn này, nước sẽ được phun vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm tưới nước để hấp thụ S02
• Giai đoạn 2: Thu hồi SO2 

Hệ thống hấp thụ khí SO2 sử dụng nước lạnh để “bắt” khí SO2. Nước sau khi “bắt” đầy khí SO2 cần được “làm nóng” để giải phóng khí này ra và tái sử dụng nước.

Sử dụng phương pháp hấp thụ bằng nước khi:

• Dòng khí thải có nồng độ SO2 cao
• Có nguồn cấp nước lạnh
• Có thể xả nước có nồng độ axit ra sông ngòi
• Có nguồn cung cấp nhiệt 

Hình 2: Quá trình hấp thụ SO2 bằng nước 

Xử lý SO2 bằng dung dịch sữa vôi

Phương pháp này dựa trên khả năng hấp thụ SO2 của dung dịch sữa vôi (dung dịch bão hòa của Ca(OH)2) để tạo thành các hợp chất không tan. Quy trình xử lý khí thải SO2 diễn ra như sau: 

Giai đoạn 1: Hấp thụ SO2

• Dung dịch sữa vôi được phun vào dòng khí thải chứa SO2.
• SO2 phản ứng với Ca(OH)2 tạo thành CaSO3 và H2O.
• Phương trình phản ứng:

Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O

Giai đoạn 2: Oxy hóa CaSO3 và lắng đọng

• CaSO3 được oxy hóa bởi oxy trong không khí tạo thành CaSO4.
• CaSO4 là chất rắn ít tan nên sẽ lắng xuống đáy.
• Phương trình phản ứng:

2CaSO3 + O2 → 2CaSO4

Hình 3: Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý khí thải SO2 bằng dung dịch sữa vôi

>>>Xem thêm: Hệ thống xử lý khí thải

Xử lý bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)

Đá vôi và vôi nung là những vật liệu dễ tìm và có giá thành thấp, vì vậy đây là phương pháp được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp. Quá trình xử lý khí thải SO2 gồm các bước sau: 

• Khí thải chứa SO2 đi qua hệ thống xử lý, cụ thể là tháp hấp thụ. Khí được bơm từ dưới lên trên.
• Dung dịch Ca(OH)2 được bơm tuần hoàn và phun sương từ trên xuống, tạo thành màn sương mịn tiếp xúc với khí thải.
• SO2 trong khí thải phản ứng với Ca(OH)2, tạo thành Ca(HSO3)2 và CaSO3 theo phương trình hóa học.

• 2SO2 + Ca(OH)2 → Ca(HSO3)2
• Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaSO3 + 2H2O

• CaSO3 ít tan nên lắng xuống đáy tháp, được thu gom và xử lý.
• Khí sau khi được xử lý (loại bỏ SO2) đi qua hệ thống tách ẩm và thoát ra ngoài môi trường.

Hấp thụ SO2 bằng dung dịch NaOH

Phương pháp sử dụng NaOH để xử lý khí thải SO2 có ưu điểm là không gây nghẹt hệ thống phun. Quá trình hấp thụ diễn ra theo phương trình hóa học sau: 

• Tỉ lệ 1:1:

SO2 + NaOH → NaHSO3

• Tỉ lệ 1:2:

SO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

Hấp thụ SO2 bằng magie oxit (MgO)

Về cơ bản, nguyên tắc xử lý khí thải SO2 bằng MgO giống với cách xử lý bằng sữa vôi. SO2 được hấp thụ bởi Magie oxit tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magie. Sunfit magie tan trong nước kém, nên dư lượng tinh thể sẽ được lắng đọng và thu hồi. Các phản ứng diễn ra theo phương trình: 

MgO + SO2 → MgSO3

MgSO3 +SO2+H2O → Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2+ MgO → 2 MgSO3 + H2O

Trong quá trình phản ứng, sunfit magie bị oxi hóa tạo thành Sunfat magie, điều này làm cản trở quá trình tái sinh MgO do đó cần hạn chế thời gian tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng hoặc sử dụng chất giảm oxi hóa.

Quá trình tái sinh Magie được thực hiện trong lò nung ở nhiệt độ 900oC và cho thêm than cốc, khí SO2 thoát ra được thu hồi, xử lý bụi và được dùng để sản xuất axit sunfuric:

Phương trình tái sinh:

MgSO3 to → SO2 + MgO

Xử lý SO2 bằng Amoniac

Quá trình xử lý khí thải SO2 bằng Amoniac được chia thành 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Xử lý SO2

• Khí thải chứa SO2 được làm nguội và làm sạch bụi bằng Scrubber.
• Khí thải được đưa vào tháp hấp thụ nhiều tầng.
• Dung dịch NH3 được tưới vào các tầng của tháp để hấp thụ SO2.
• Nước được tưới vào tầng trên cùng của tháp để hạn chế sự bay hơi của NH3.
• Khí sạch sau xử lý được xả thải ra ngoài.
• Phương trình hấp thụ:

SO2 + NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(NH4)2SO3 + SO2 + H2O → NH4HSO3

Giai đoạn 2: Giai đoạn hoàn nguyên

• Một phần dung dịch thu được ở đáy tháp hấp thụ được đưa qua tháp hoàn nguyên để tách SO2.
• SO2 được tách ra và thu hồi để sử dụng cho các mục đích khác.

NH4HSO3 → (NH4)2SO3 + SO2 + H2O

• Dung dịch sau khi tách SO2 được đưa qua tháp bốc hơi, thùng kết tinh và máy vắt ly tâm để tách (NH4)2SO4.
• Một phần (NH4)2SO4 được bổ sung trở lại tháp hấp thụ để tiếp tục xử lý khí thải SO2.
• Phần còn lại của (NH4)2SO4 được sử dụng để sản xuất phân bón.
• Một phần dung dịch thu được ở đáy tháp hấp thụ được đưa sang nồi chưng để tách lưu huỳnh.

Hình 4: Hệ thống xử lý SO2 bằng Amoniac

Hấp thụ khí SO2 bằng các chất hữu cơ

Phương pháp xử lý khí thải SO2 bằng chất hữu cơ được ứng dụng nhiều trong các nhà máy hóa chất, luyện kim. Các chất hữu cơ thường được dùng làm nguyên liệu cho quá trình hấp thụ là anilin, toluidin, xylidin và dimetylanilin. Quá trình xử lý:

Giai đoạn 1: Quá trình Sunfidin

• Khí SO2 được hấp thụ vào dung dịch sunfidin (dung dịch hỗn hợp các amin thơm)
• Phản ứng xảy ra:

SO2 + R2NH →R2NHSO3

Giai đoạn 2: Quá trình xử lý khí thải SO2 bằng dimetylanilin

• Dung dịch sunfidin sau khi hấp thụ SO2 được đưa qua tháp khử
• Dung dịch dimetylanilin được đưa vào tháp khử để khử SO2 thành S
• Phản ứng xảy ra:

2R2NHSO3 + 3SO2 + 2H2O → 3S + 2R2NH2SO4

Các giải pháp đã được trình bày trong bài viết trên cung cấp những lựa chọn đa dạng có thể giúp các ngành công nghiệp và doanh nghiệp giảm thiểu lượng khí thải SO2, góp phần cải thiện chất lượng không khí và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Bằng cách áp dụng tích hợp các phương pháp xử lý, chúng ta có thể đạt được mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm không khí và xây dựng một tương lai bền vững hơn.

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ENVICO

Địa chỉ: Lầu 3, Indochina Tower, 4 Nguyễn Đình Chiểu, P. ĐaKao, Quận 1, Tp. HCM

Hotline: 0909 794 445 (Mr.Huy)

Điện thoại: (028) 66 797 205

E-mail: admin@envico.vn

Website: Congnghemoitruong.net 

Fanpage : Công nghệ môi trường Envico