Phương Pháp Xử Lý Khí SO2 – Sunfua Dioxit

Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi SO2 từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều quốc gia, nhất là các nước phát triển trên thế giới. Vì những lý do trên, các phương pháp xử lý SO2 trong khí thải đã được nghiên cứu rất sớm và phát triển mạnh mẽ.

Sunfua Dioxit (SO2) là gì?

Sunfua Dioxit (SO2) là một hợp chất hóa học gồm một nguyên tử lưu huỳnh và hai nguyên tử oxi. Sunfua dioxit là một khí không màu, có mùi khó chịu và độc hại. Nó được tạo ra chủ yếu từ quá trình đốt cháy các chất chứa lưu huỳnh, như than đá hoặc dầu mỏ, cũng như từ các quá trình công nghiệp như sản xuất đồng, chế biến khoáng sản, và sản xuất axit sunfua.

SO2 được coi là một trong những chất gây ô nhiễm không khí chính, góp phần vào hiện tượng ô nhiễm không khí và mưa axit. Nó cũng có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho con người, bao gồm kích ứng đường hô hấp, vấn đề hô hấp và ảnh hưởng đến hệ thống hô hấp. Đối với môi trường, nó có thể gây ra axit hóa đất, làm giảm sự đa dạng sinh học và ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước.

Khí SO2 được xử lý để làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ môi trường. ngoài ra, xử lý khí SO2 còn có ý nghĩa lớn về về kinh tế, SO2 thu hồi được từ khí thải là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit sunfuric (H2SO4) và lưu huỳnh nguyên chất.

>>>Xem thêm: Top 7 công ty môi trường uy tín hàng đầu

Phương pháp xử lý khí SO2

Dưới đây là một số phương pháp xử lý khí SO2 mời bạn cùng Envico tìm hiểu nhé!

Hấp thụ khí SO2 bằng nước

Hấp phụ khí SO2 bằng nước là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để giảm lượng khí SO2 trong không khí. Khi khí SO2 tiếp xúc với nước, phản ứng sau có thể xảy ra:

SO2 + H2O → H2SO3

Trong phản ứng này, khí SO2 (sunfua dioxit) hòa tan vào nước để tạo thành axit sunfua (H2SO3). Axit sunfua này có thể không độc hại nhưng vẫn có thể gây ra các vấn đề về môi trường, chẳng hạn như gây axit hóa trong nước mưa.

Hình 1. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước

1-Tháp hấp phụ; 2-Tháp giải thoát khí SO2; 3-Thiết bị ngưng tụ; 4,5-Thiết bị trao đổi nhiệt; 6-Bơm

Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước phía trên hoạt động qua 2 giai đoạn: Hấp thụ khí SO2 và giải thoát khí SO2 để thu hồi nước sạch và SO2 (nếu cần).

Có 2 cách hấp thụ khí SO2 đó là tưới nước lên lớp vật liệu đệm đã được bố trí và cho dòng khí thải đi qua hoặc phun nước trực tiếp vào dòng khí thải.

 Nước ở nhiệt độ cao mức độ hòa tan của khí SO2 giảm. Nước ở nhiệt độ 100oC, SO2 bốc ra hoàn toàn và có lẫn hơi nước (dùng phương pháp ngưng tụ để thu khí SO2 với độ đậm đặc xấp xỉ 100% dùng cho mục đích sản xuất axit sunfuric). Vì vậy, người ta dùng nước có nhiệt độ thấp để hấp thụ khí SO2 và dùng nước ở nhiệt độ cao để giải thoát khí SO2.

Điều đó đồng nghĩa với việc nếu muốn thu lại khí SO2 chúng ta cần có một nguồn cấp nhiệt công suất lớn và để tái sử dụng lại nguồn nước đó để hấp thụ khí SO2 ta lại phải cấp lạnh cho nó. Điều này khá tốn kém về mặt kinh tế, vì thế để sử dụng phương pháp hấp thụ khí SO2 bằng nước ta nên đảm bảo:

• Khí thải có nồng độ khí SO2 cao
• Có sẵn nguồn nước lạnh và hệ thống cấp nhiệt giá rẻ
• Có thể xả ra sông ngòi lượng nước có chứa ít nhiều axit.

 Xử lý khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)

Xử lý SO2 bằng vôi là một có hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi vì thế phương pháp này được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp.

Quá trình xử lý xảy ra các phản ứng sau:

CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2

Hoặc  CaO + SO2 → CaSO3

2 CaSO3 + O2 → 2 CaSO4 

Hình 2. Sơ đồ hệ thống xử lý khí  SO2 bằng sữa vôi

1-scrubơ; 2-Bộ phận tách tinh thể; 3- Bộ lọc chân không; 4,5- Máy bơm; 6- Thùng hòa trộn dung dịch hấp thụ (sữa vôi – dạng huyền phù); 7- Máy đập; 8- Máy nghiền đá vôi.

Như đã giới thiệu trên đây, phương pháp khử khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi có thể dùng nguyên liệu là đá vôi hoặc vôi nung. Dùng đá vôi thì rẻ tiền hơn nhưng hiệu quả khử SO2 thì kém hơn so với dùng vôi nung.

Xử lý khí SO2 bằng Amoniac

Amoniac và khí SO2 trong dung dịch nước phản ứng với nhau và tạo ra muối trung gian amoni sunfit, muối này sẽ tiếp tục tác dụng với SO2 và H2O rồi tạo ra muối Amoni bisunfit:

SO2 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO3

(NH4)SO3 + SO2 + H2O → 2NH4HSO3

Lượng bisunfit tích tụ dần dần trong dung dịch có thể hoàn nguyên bằng cách nung nóng trong chân không, kết quả thu được amoni sunfit và SO2. Amoni sunfit này có thể sử dụng tiếp để khử SO2:

2NH4HSO3 (nung nóng)→ (NH4)2SO3 + SO2 ↑ + H2O 

Ngoài ra, trong dung dịch có thể xảy ra sự phân hủy sunfit và bisunfit amoni thành sunfat amoni và lưu huỳnh đơn chất:

2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 → (NH4)2SO4 + S + H2O 

Lưu huỳnh đơn chất hình thành theo phản ứng trên khi đến lược sẽ tác dụng với amoni sunfit tạo ra thiosunfat:

(NH4)2SO3 + S → (NH4)2S2O3

Sau đó thiosunfat lại kết hợp với amoni bisunfit và tạo ra lưu huỳnh đơn chất nhiều hơn gấp 2 lần:

(NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 → (NH4)2SO4 + 2S + H2O 

Lưu huỳnh đơn chất lại tiếp tục việc phản ứng của nó, cứ thế cho đến khi các phản ứng hoàn toàn biến thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất.

• Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình

Hình 3. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng amoniac

1- scrubo; 2,4- thiết bị làm nguội; 3- tháp hấp phụ nhiều tầng; 5- tháp hoàn nguyên; 6- tháp bốc hơi; 7- thùng kết tinh; 8- máy vắt khô ly tâm; 9- nồi chưng áp.

• Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp

Hình 4. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng amoniac có chưng áp

1- tháp hấp phụ; 2- máy lọc ép; 3- nồi chưng áp; 4- thiết bị bốc hơi chân không; 5- máy lọc ly tâm; 6- máy sấy khô.

Đặc điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp là sản phẩm cuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat.

• Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi

Hình 5. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng amoniac kết hợp với vôi

1,2- scrubo; 3- thùng phản ứng; 4- thiết bị trao đổi nhiệt (làm nguội); 5- máy lọc ly tâm; 6- thùng pha chế sữa vôi; 7,8- thùng chứa dung dịch ướt.

Hiệu quả xử lý SO2 của phương pháp amoniac – vôi có thể đạt 95%; nồng độ NH3 theo khí sạch thoát ra khoảng 0,001%.

Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp amoniac đơn thuần là rất ít tốn amoniac và có thể áp dụng để khử SO2 khói thải có chứa nhiều bụi và ở nhiệt độ cao. Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn.

Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng phế thải nhiều.

Xử lý khí SO2 bằng Magie Oxit (MgO)

Magie oxit là một vật liệu phổ biến được sử dụng để hấp phụ và chuyển đổi khí SO2 thành các sản phẩm không độc hại hoặc dễ dàng xử lý hơn.

Quá trình xử lý khí SO2 bằng magie oxit thường diễn ra theo phản ứng hóa học sau:

SO2 + MgO + H2O → MgSO3

Trong đó, khí SO2 được hấp phụ bởi magie oxit và nước để tạo thành magie sunfit (MgSO3). Magie sunfit này có thể được thu thập và xử lý một cách an toàn.

• Phương pháp magie oxit “kết tinh” theo chu trình

Hình 6. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng magie oxit kết tinh theo chu trình

1- scrubo; 2- bộ lọc; 3- bể chứa; 4- bộ phận khống chế liều lượng; 5,6- xiclon thủy lực; 7- máy lọc ép; 8- máy lọc chân không có băng tải; 9- lò nhiều tầng (hoàn nguyên MgO)

• Phương pháp magie oxit không kết tinh

Hình 7. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng magie oxit không kết tinh

1- scrubo; 2- thùng áp lực; 3- bể chứa; 4- thùng trung hòa; 5,6- xiclon thủy lực; 7- máy lọc ép; 8- máy lọc chân không có băng tải; 9- lò nhiều tầng (hoàn nguyên MgO); 10- thùng chuẩn bị dung dịch mới.

• Phương pháp magie oxit sủi bọt

Hình 8. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng magie oxit

1- thiết bị hấp thụ kết hợp với thùng kết tinh; 2- máy khuấy; 3- bộ phận tách giọt nước; 4- thùng chứa và pha chế dung dịch mới; 5,6- xiclon thủy lực; 7- máy lọc ép; 8- máy lọc chân không có băng tải; 9- lò nhiều tầng (hoàn nguyên MgO).

• Phương pháp magie oxit kết hợp với potas (kali cacbonat)

Hình 9. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo phương pháp magie oxit – potas

1- scrubo; 2- bể tuần hoàn; 3- bình lọc; 4- thùng phản ứng; 5- xích thủy lực; 6- máy lọc chân không có băng tải; 7- lò nung.

Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit (ZnO)

Tương tự như phương pháp oxit magie, phản ứng chính trong quá trình xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit có thể được biểu diễn như sau:

SO2 + ZnO → ZnSO3

Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit có phương pháp kẽm oxit đơn thuần và phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit.

Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ

Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ là một phương pháp khác được sử dụng để giảm lượng khí SO2 trong các quá trình xử lý khí thải và xử lý khí ô nhiễm. Các chất hấp thụ hữu cơ thường được chọn vì tính linh hoạt và khả năng hấp thụ hiệu quả các chất ô nhiễm như SO2.

Một số chất hấp thụ hữu cơ phổ biến bao gồm các dung dịch hoặc dung dịch chất lỏng chứa các hợp chất hữu cơ như ethanolamine, amines thơm như xylidin, anilin, dimetyl anilin, toludin…

Thực tế cho thấy dung dịch xylidin trong nước có nhiều ưu điểm khi sử dụng để khử SO2 trong khói thải với nồng độ thấp, còn khi nồng độ SO2 trong khói thải tương đối cao ( trên 2%) thì dimetyl-anilin có ưu thế hơn. Dưới đây là 2 sơ đồ công nghệ xử lý khí SO2 theo các quá trình có sử dụng hai chất hấp thụ hữu cơ chủ yếu nêu trên: xylidin và dimetyl – anilin.

• Quá trình sunfidin

Hình 10. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo quá trình sunfidin

1- thiết bị trao dồi nhiệt (làm nguội); 2,3- tháp hấp thụ; 4,7- scrubo; 5- tháp bốc hơi; 6- bể lắng

• Quá trình khử .SO2 bằng dimetylanilin – Quá trình ASARO (Amecican Smelting and Refining Company)

Hình 11. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo quá trình ASARCO

1- tháp hấp thụ; 2,3,5- bể chứa; 4,7- bể phân ly; 6- thiết bị làm nguội; 8- tháp giải hấp thụ; 9- thùng ngưng tụ; 10- scrubo; 11- thiết bị cấp nhiệt (đun nóng); 12- bề mặt trao dồi nhiệt.

Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn

Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn là một kỹ thuật phổ biến và hiệu quả trong việc giảm bớt khí SO2 trong quá trình xử lý khí thải và xử lý khí ô nhiễm.

Một số chất hấp phụ thể rắn phổ biến bao gồm canxi oxit, than hoạt tính, nhôm oxit kiềm hóa,mangan oxit,  vôi và dolomit trộn vào than nghiền.

Tóm lại, việc xử lý khí SO2 có thể được thực hiện thông qua nhiều phương pháp khác nhau. Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, việc lựa chọn phương pháp phù hợp thường phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của nhà máy hoặc cơ sở sản xuất và các yếu tố như hiệu quả, chi phí, và tiêu chuẩn môi trường địa phương. Tuy nhiên, mục tiêu chung là giảm thiểu tác động của khí SO2 lên môi trường và đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường.

Hãy liên hệ với chúng tôi – Công ty Cổ phần Công nghệ Môi trường ENVICO ngay khi các bạn có những nhu cầu liên quan đến vấn đề quản lý và xử lý chất thải.

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 ty xử lý nước thải công nghiệp – Envico