Công nghệ xử lý chất khí đihiđro sunfua

Máy phân tích khí hidro sunfua (H2S) GPro 500 là một máy đo quang phổ độc đáo, được thiết kế để trực tiếp đo H2S trong dòng khí. Máy này áp dụng thiết kế tia laser đường gấp khúc để có thể lắp đặt đơn giản và đo H2S một cách chính xác.

Hiệu suất dẫn đầu về đo lường H2S
Một máy phân tích H2S dành cho các ứng dụng nhiều thách thức, GPro 500 thực hiện các phép đo chính xác trong đo lường các chất tái tổ hợp xúc tác và khí lò luyện cốc.

Chi phí bảo trì và vận hành thấp
Máy phân tích khí H2S này được thiết kế để vận hành tại chỗ mà không cần hệ thống ổn định cần bảo dưỡng, giúp cắt giảm tổng chi phí sở hữu.

Lắp đặt dễ dàng
GPro 500 là một máy phân tích khí TDL không yêu cầu căn chỉnh, đồng nghĩa rằng những thách thức thường thấy trong việc lắp đặt và căn chỉnh TDL sẽ được giảm thiểu đáng kể.

Nhiều trường hợp ngộ độc khí H2S đã dẫn đến tử vong - Ảnh: GETTY IMAGES

Mới đây, trong quá trình trục vớt tàu chìm ở Cần Giờ, TP.HCM, 5 thợ lặn bất ngờ gặp nạn nghi do ngộ độc khí H2S từ thùng hàng container bị bung ra. Khí này hình thành như thế nào, độc hại ra sao?

Theo Cơ quan Quản lý an toàn và sức khỏe nghề nghiệp Mỹ, H2S là hợp chất khí độc có mùi trứng thối đặc trưng.

Trong tự nhiên, khí H2S thường có trong khí núi lửa hoặc sinh ra từ các chất protein bị thối rữa trong quá trình phân hủy một số loại chất hữu cơ, trong các hầm kín, đường ống nước rác, giếng sâu...

Các khoang chứa cá trên tàu biển cũng có thể là nguồn khí H2S dồi dào.

Tùy theo nồng độ H2S mà độ nguy hiểm của khí này sẽ khác nhau. Do có khả năng tước oxy rất mạnh, khí H2S rất dễ gây ngạt.

Cũng theo tài liệu của Cơ quan Quản lý an toàn và sức khỏe nghề nghiệp Mỹ, nồng độ khí H2S dưới 0,025ppm cho mùi không rõ ràng, tùy người có thể cảm nhận được hay không. Với nồng độ 3 - 5ppm, khí H2S cho mùi rõ ràng hơn, giống mùi trứng thối.

Khí H2S thường có nhiều trong các hầm kín, bể chứa... - Ảnh: TIMPLUS56.RU

Nồng độ khoảng 100ppm, khí có mùi nặng, gây kích thích màng phổi, nếu hít thở lâu khoảng 1 giờ, mắt và đường hô hấp bị kích thích. Nếu tiếp tục hít trên 8 giờ liên tục có thể gây tử vong.

Nồng độ khoảng 400ppm đến 700ppm, khí sẽ gây nguy hiểm đến tính mạng chỉ trong khoảng 30 phút, nồng độ trên 800ppm có khả năng gây mất ý thức người gặp nạn và có nguy cơ làm tử vong ngay lập tức.

Theo một nghiên cứu của Trung tâm Thông tin công nghệ sinh học quốc gia (Mỹ), trong tự nhiên khí H2S có tác động rất mạnh và nhanh đến cơ thể gần giống chất độc xyanua.

Theo thống kê ở Mỹ, trung bình 24% tai nạn ngộ độc khí H2S gặp trong quá trình xử lý rác, 18% trong công nghiệp khí tự nhiên.

Đặc biệt, 87% các ca tử vong do ngạt H2S xảy ra ngay tại hiện trường, 21% tai nạn thường có từ hai người mất mạng trở lên. Nhiều trường hợp chính những người lao vào cứu hoặc hỗ trợ nạn nhân lại là người tử vong.

Hiện trường vụ tai nạn lao động ngộ độc khí H2S tại Alabama vào năm 2002 - Ảnh: GETTY IMAGES

Trên tạp chí Nature, các chuyên gia khuyến cáo người dân trong quá trình lao động và sinh hoạt nếu phát hiện mùi trứng thối - mùi đặc trưng của khí H2S - cần chú ý bảo vệ bản thân ngay lập tức.

Nếu thấy đau đầu, choáng với mùi trứng thối, cần nhanh chóng đến ngay nơi thoáng, nếu bị nặng có thể nằm thở oxy.

Những nơi như giếng, bể nước thường có lượng khí H2S cao nên khi vệ sinh, cần chú ý để không bị ngộ độc khí. Trước khi dọn bể hay hầm, có thể thổi quạt hoặc phun dưỡng khí; khi tiến hành vệ sinh cần chủ động có những thiết bị bảo hộ.

Khi người lao động buộc phải xuống cống, hầm... cần có người hỗ trợ bên trên và có thể buộc dây vào người để xử lý khi gặp trường hợp khẩn cấp.

Stt

Họ và tên

MSSV

Phân công công việc

1

Vương Thị Hoài Thương

2009120115

Tìm tài liệu phần xử lý
H2S bằng pp hấp thụ,
tổng hợp và trình bày
pp, thuyết trình.

2

Lê Ngô Thanh Ngọc

2009120182

Tìm tài liệu phần xử lý
H2S bằng pp hấp thụ,
tổng hợp và trình bày
pp, thuyết trình.

3

Tiêu Quang Vinh

2009120184

Tìm tài liệu phần ứng
dụng xử lý H2S, thuyết
trình.

4

Âu Quốc Thành

2009120181

Tìm tài liệu phần xử lý
H2S bằng pp hấp phụ,
tổng hợp và trình bày
word, thuyết trình.

Ghi
chú

1

Danh sách nhóm:
I. T ổng quan về H 2S:
Khí thải H2S là vấn đề đã được đề cập đến trong nhiều công trình nghiên cứu,
xử lývà tài liệu. Khí thải H2S là khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi khó chịu(
mùi trứng thối) được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn có nguồn gốc tự
nhiên và nhân tạo.
Khí H2S xuất hiện trong khí thải của các quá trình tinh chế dầu mỏ, tái sinh
sợi hoặc khuvực chế biến thực phẩm, xử lý rác thải.
Một phần H2S phát sinh trong tự nhiên bởi quátrình thối rữa của các chất hữu cơ
dưới tác dụng của vi khuẩn từ rác thải, cống rãnh, bờ biển, ao tù, hồ nước cạn,
kể cả từ các hầm lò khai thác than, các vệt núi lửa.
Vấn đề khí thải H2S thực sự trở thành vấn đề mang tính cấp bách và cần có
những giải pháp hiệu quảnhằm kiểm soát và xử lý triệt để tránh gây ảnh hưởng xấu
đến sức khoẻ con người và ônhiễm môi trường .
Khái niệm:
 Hydro sunfua (H2S) là chất không màu, có mùi hôi khó chịu (mùi trứng thối)
 Cấu trúc phân tử H2S tương tự cấu trúc của phân tử nước, phân tử H2S bị
phân cực nên khả năng tạo thành liên kết Hyđro của H2S yếu hơn ở H2O.
 H2S ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ. Các chất điện li
không điện li trong H2S lỏng.
 H2S rất độc, độc không kém HCN. Ở trạng thái lỏng, H2S bị oxy hóa một
phần
H2S … H2S ↔ SH3+ + SH
 Trong Nitơ thì H2S bị oxy hóa nhiều hơn
H2S … HOH ↔ OH3+ + SH
 Trong dung dịch nước thì nó là 1 acid yếu.
1. Nguồn gốc:
a) Trong thiên nhiên:
H2S là do chất hữu cơ, rau cỏ thối rửa mà thành, đặc biệt là ở nơi nước
cạn, bờ biển, sông hồ nông cạn, các vết nức núi lửa, ở các suối, cống
rãnh, hầm lò khai thác than.Ước lượng từ mặt biển thoát ra khoảng 30
triệu tấn mỗi năm và từ mặt đất khoảng 60 – 70 tấn mỗi năm.
b) Trong sản xuất công nghiệp:
H2S sinh ra là do quá trình sử dụng nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, ước
lượng khí H2S sinh ra từ sản xuất công nghiệp là 3 triệu tấn mỗi năm.

2

2. Tính chất hóa học:
H2S có tính khử mạnh và tính axit yếu tan trong dung dịch:
Tính khử:
Ở 300 Khí
C H2S là một hợp chất không bền lắm dễ bị phân huỷ cho lưu huỳnh và Hyđ
rô

o

H2S → H2 + S
Dung dịch H2S không bền, để trong không khí vẫn đục do có lưu huỳnh kết
tủa. Quá trình trên cho phép giải thích tại sao H2S không tích tụ trong không khí, mặc d
ù
hàng ngày có bao nhiêu nguồn phát sinh ra nó.
H2S là một chất khử mạnh ngay ở dạng khí và trong dun g dịch.
Tính axit:
Trong dung dịch H2S điện li 2 nấc.
3.Ý nghĩa môi trường:
 Khí rất độc, chỉ cần nồng độ bằng 5 ppm đã gây ngộ độc, chóng mặt, nhức
đầu.
 Ở nồng độ lớn hơn 150 ppm, có thể gây tổn thương màng nhầy của cơ quan
hô hấp.
 Với nồng độ 500 ppm, gây viêm phổi và tiêu chảy.
 Tiếp xúc ngắn với khí hiđro sunfua ở nồng độ từ 700 – 900 ppm thì chúng sẽ
nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi, xâm nhập vào mạch máu và gây tử
vong.
 Đối với thực vật:
 Thương tổn lá cây
 Rụng lá
 Giảm sinh trưởng
4.Phương pháp xử lý:
Trước kia hệ thống xử lý và thu hồi khí H2S chủ yếu phục vụ cho việc lọc
sạch khí công nghiệp như khí đốt thiên nhiên. Ngày nay các hệ thống này còn được
phát triển mạnh cho nhu cầu giảm thiểu ô nhiễm bầu khí quyển, bảo vệ môi trường.
Khí H2S thu h ồi từ các hệ thống xử lý có thể trực tiếp biển đổi thành sản phẩm lưu
huỳnh đơn chất hoặc khí SO2 để cung cấp nguyên liệu cho công đoạn sản xuất axit
sunfuaric nối tiếp theo.

3

II. Các phương pháp chính xử lý H2S :
 PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ:
Hấp thụ là hiện tượng hòa tan một chất khí vào một chất lỏng
Hấp thụ là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng rất nhiều
trong các công nghệ khác
Hấp thụ dựa trên cơ sở của quá trình truyền khối:
− Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của
chất lỏng hấp thụ.
− Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ.
− Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu bên trong lòng
khối chất lỏng hấp thụ.
1. Xử lý khí H2S bằ ng natri cacbonat, amoni cacbonat hoặ c kali photphat
A. Natri cacbonat:
Quá trình xử lýH2S bằng Na2CO3 được dựa trên cơ sở các phản ứng sau:
H2S + Na2CO3

NaHS + NaHCO3

(1)

Phản ứng thu hồi lưu huỳnh có sự tham gia của natri vanadat NaVO3:
2NaHS + H2S + 4NaVO3 + ½O2 → Na2V4O9 + 4NaOH + 3S
Để hoàn nguyên vanadat người ta dùng chất xúc tác ADA (natri-amoni
vanadat và disunfonat):
Na2V4O9 + 2NaOH + ½O2 + 2ADA→ 4NaVO3 + 2ADA

4

Nguyên lý hoạt động:
 Hỗn hợp khí thải sẽ được đưa vào tháp hấp thụ 1 của hệ thống xử lý, tại
đây xảy ra phản ứng (1).
 Dung dịch bão hòa từ tháp 1 sẽ được dẫn vào tháp 2 và được làm bốc
hơi bằng không khí nóng trong tháp giải hấp thụ để thu hồi lại Na2CO3.
 Na2CO3 được thu hồi sẽ được dẫn trở lại tháp hấp thụ 1 và chu trình làm
việc cứ thế tiếp diễn.
 Ở tháp 2, quá trình sấy khô không khí sẽ diễn ra và được quạt 3 thổi lên
đỉnh tháp, đưa sang công đoạn tiếp theo để thu hồi lưu huỳnh đơn chất
và hoàn nguyên vanadat.
* Dễ dàng tuần hoàn và thu hồi hóa chất cho quá trình phản ứng => ít tốn hóa
chất.

5

B. Kali photphat:
Người ta có thể thay thế natri cacbonat bằng kali photphat K3PO4 với những
ưu điểm là:
- Có tính chất bền vững
- Phản ứng của nó với H2S mang tính chất chọn lựa khi có mặt của khí SO2
trong khí thải
- Sử dụng hơi nước để làm bay hơi và thu hồi H2S
Phản ứng khử H2S xảy ra như sau:
K3PO4 + H2S→ K2HPO4 + KHS
o

0

H2S được giải phóng nhờ đun sôi ở nhiệt độ t = 107 – 115 C
* Không có sự ăn mòn thiết bị đun sôi, dung dịch ổn định, không tạo thành sản
phẩm làm giảm chất lượng dung dịch.

C. Amoni cacbonat:
 Cơ sở lý thuyết:
Ngoài ra, có thể dung amoni cacbonat và kali cacbonat làm dung dịch hấp thụ đối
với H2S:
(NH4)2CO3 + H2S → (NH4)2S + H2O + CO2↑

(2)

6

 Sơ đồ hệ thống:

Nguyên lý hoạt động:
 Hỗn hợp khí thải sẽ được dẫn vào đáy tháp hấp thụ 1, tại đây phản ứng
(2) sẽ được diễn ra. Phần khi sạch sẽ thoát ra ngoài, còn hỗn hợp khí
sau phản ứng được dẫn vào tháp oxy hóa 2.
 Dung dịch sau phản ứng (NH4)2S ra khỏi tháp hấp thụ sẽ được phân hủy
thành NH3 và H2S.
 Tại tháp oxy hóa 2, dung dịch và không khí đưa vào chuyển động cùng
chiều từ dưới lên trên. Tại đây H2S sẽ bị oxy hóa bởi không khí, làm
tách lưu huỳnh đơn chất ra khỏi dung dịch, đồng thời còn tác dụng như
chất tạo bọt và lưu huỳnh dạng bọt sẽ nổi lên trên bề mặt tháp rồi tràn
vào thùng phân ly 3, sau đó sẽ được đưa xuống thùng chứa lưu huỳnh 4.
Đồng thời dung dịch NH3 sẽ được đưa trở lại chu trình để kết hợp với
CO2 và H2O trong khói thải để tạo thành amoni cacbonat và quá trình sẽ
tiếp tục diễn ra.
 Phần lưu huỳnh lắng xuống sẽ được dẫn đến máy lọc ly tâm 6 để cho ra
lưu huỳnh đơn chất. Phần còn lại sẽ được đưa vào thùng rửa 5 để thu
hồi sản phẩm.
7

2. Xử lý H2S bằng xút (NaOH):
2.1 Cơ sở lý thuyết:
 Khí H2S sẽ kết hợp với NaOH theo các phản ứng sau:
H2S + NaOH → Na2S + 2H2O
Na2S + H2S
2NaHS
Na2S + H2O
NaHS + NaOH
 Đồng thời, NaOH cũng tác dụng với khí CO2 có trong khí thải :
NaOH + CO2 → NaHCO3
NaHCO3 + NaOH
Na2CO3 + H2O
 Ngoài phản ứng khử H2S, trong dung dịch còn xảy ra quá trình oxy
hóa natri sunfua (Na2S) từ phản ứng ở trên:
Na2S + H2O
NaHS + NaOH
2NaHS + 2O2 → Na2S2O3 + H2O
Lưu ý: ngoài sử dụng xút ta còn có thể sử dụng vôi sữa Ca(OH)2 để xử lý
H2S. Hoàn toàn tương tự như xút, sau xử lý ta sẽ thu đượcmột chất cặn nhão
có chứa CaS.
Dung dịch xút đã sử dụng cũng như chất bùn nhão thu được khi dùng vôi
sữa được xử lý bằng cách dùng vôi clorua ( hỗn hợp các chất Ca(ClO)2
CaCl2 và Ca(OH)2 )
2.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí H2S:

8

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
 Khí thải được đưa vào tháp rửa khí số 1. Đây là loại tháp đệm với lớp
đệm là các khâu sứ Raschig có tác dụng
 Khí H2S được dẫn vào ở đáy tháp và khí sạch sau khi hấp thụ được
thoát ra ở đỉnh tháp. Dung dịch hấp thụ (xút hoặc vôi sữa) được phân
phối đều lên đỉnh lớp đệm và chảy dọc theo các bề mặt vật liệu. Phản
ứng hấp thụ xảy ra trên bề mặt ướt của lớp đệm.
 Dung dịch sau hấp thụ được đưa vào thùng chứa dung dịch đã dùng số
2.
 Một phần dung dịch ở thùng số 2 được trộn với dung dịch (xút hoặc
vôi sữa) mới ở thùng số 4 và hoàn lưu lại vào tháp nhờ bơm số 6 để
tiếp tục chu trình hấp thụ mới.
 Phần còn lại trong thùng số 2 được đưa qua thùng xử lý dung dịch
(vôi clorua) số 3 trước khi thải ra môi trường.
Lưu ý:
 Nồng độ chất kiềm trong dung dịch hấp thụ đi vào tháp được khống
chế ở mức 7g/l
 Vận tốc khí trong tháp là 0,6 m/s
 Lượng NaOH hoặc CaO tiêu hao quy về cho 1kg lưu huỳnh là 8kg.

9

2.2 Ưu, nhược điểm:
2.3.1 Ưu điểm:
 Phương pháp đảm bảo xử lý được 100% H2S trong khí thải.
 Hệ thống xử lý không đòi hỏi chế tạo bằng vật liệu chống acid.
 Thiết bị rửa khí có lớp đệm còn có khả năng hạ nhiệt độ và lọc bụi ướt
có trong khí thải.
2.3.3 Nhược điểm:
 Khó khăn trong khâu vệ sinh vật liệu đệm.
 Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm do quá trình tích tụ cặn .
3. Xử lý H2S bằng Amoniac:
3.1 Cơ sở lý thuyết:
 Sử dụng amoniac trong tháp hấp thụ để xử lý khí H2S. H2S trong khí
thải tiếp xúc trực tiếp với dung dịch amoniac theo phản ứng:
2NH3 + H2S → (NH4)2S
 Sau đó(NH4)2S phân giải lại thành NH3 và H2S ở môi trường nhiệt độ
và áp suất thích hợp.
 NH3 từ quá trình phân giải sẽ quay lại chu trình làm việc, H2S còn
được đưa sang công đoạn điều chế acid hoặc S đơn chất.
3.2 Sơ đồ hệ thống xử lý H2S bằng amoniac:

10

Nguyên lý hoạt động:
 Khí H2S được đưa vào đáy tháp hấp thụ dạng mâm chóp, dung dịch
hấp thu NH3 được chảy tràn từ trên xuống xuyên qua các mâm chóp,
tiếp xúc pha với dòng khí đi lên, tại đây xảy ra quá trình hấp thụ. Khí
sạch được đưa ra ngoài qua đỉnh tháp.
 Dung dịch sau hấp thu được đưa qua bình chứa số 2 và đến tháp cất
khí số 6, (NH4)2S phân giải lại thành NH3 và H2S ở môi trường nhiệt
độ và áp suất thích hợp. Tại tháp, xảy ra quá trình chưng cất bằng hơi
nước để tách H2S ra khỏi dung dịch và đưa ra ngoài, phần NH3 còn lại
được đưa qua các thiết bị làm nguội trước khi hoàn lưu trở lại tháp
hấp thụ.
 H2S sẽ tiếp tục được đưa qua công đoạn điều chế acid hoặc lưu huỳnh
đơn chất.
3.3 Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:
 Quá trình xử lý tuần hoàn được 100% dung dịch hấp thụ.
 Quá trình đơn giản, được áp dụng rộng rãi.
 Nguyên liệu dễ kiếm, giá thành rẻ.
Nhược điểm:
 Tốn thời gian hạ nhiệt cho quá trình giải hấp.
 Có mùi hôi khai.
4. Xử lý khí H2S bằ ng Natri thioasenat:
4.1.Cơ sở lý thuyết:
Dung dịch hấp thụ Natri thioasenat được chuẩn bị bằng cách hòa tan
As2O3 và Na2CO3 vào nước với tỷ lệ 1:2. Khi đó các chất trong dung dịch sẽ
phản ứng với H2S tạo ra dung dịch Natri thioasenat:
2Na2CO3 + As2O3 + H2O ↔ 2NaHAsO3 + 2CO2
Sau đó:
2Na2HAsO3 + 5H2S ↔ Na4As2S5 + 6H2O
Na4As2S5 + O2 ↔ Na4As2S5O2
Phản ứng hấp thụ khí sẽ xảy ra như sau:
H2S + Na4As2S5O2 → Na4As2S6O + H2O

(1)

Sau đó, Natri thioasenat sẽ được hoàn nguyên theo phản ứng:
11

2 Na4As2S6O + O2 → 2Na4As2S5O2 + 2S

(2)

Hai phản ứng nếu trên xảy ra rất nhanh và các phản ứng hầu hết trong điều
kiện vận hành. Trong trường hợp nồng độ H2S cao, hoặc thời gian tiếp xúc phản
ứng kéo dài sẽ gây ra các phản ứng phụ như sau:
Na4As2S6O + H2S → Na4As2S7 + H2O
Na4As2S7 + O2 → 2 Na4As2S6O + 2S
4.2 Sơ đồ hệ thống:

Các phản ứng phụ diễn ra trong quá trình hấp thụ:
Na2CO3 + H2O = NaOH + NaHCO3
Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3
Na2CO3 + 2H2S = 2NaHS + CO2 + H2O
NaOH + H2S = NaSH + H2O
Nguyên lý hoạt động:
 Hỗn hợp khí thải sẽ được đưa vào tháp hấp thụ 1 của hệ thống xử lý và
xảy ra phản ứng số (1).
12

 Dung dịch bão hòa từ tháp 1 sẽ được cấp nhiệt bằng thiết bị cấp nhiệt 3

để hâm nóng đến khoảng 45oC rồi đi vào tháp oxy hóa 4.
 Không khí chuyển động cùng chiều với dung dịch trong tháp 4 sẽ làm
tách lưu huỳnh ra khỏi dung dịch và làm nổi lên trên bề mặt dung dịch.
 Sau đó lưu huỳnh sẽ tràn qua vách ngăn ở thùng phân ly số 5 và đưa
vào thùng lắng 6, sau đó qua máy lọc để thu lưu huỳnh đơn chất.
 Dung dịch còn lại trên bể tràn sẽ được tưới tiếp tục vào đỉnh tháp hấp
thụ để tiếp tục quá trình xử lý

4.3.Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:
 Hiệu quả xử lý khá từ 80 – 95%
 Quy trình đơn giản, có thể vận hành liên tục
Nhược điểm:
 Asen (III) oxit có tính độc rất cao
 Chí phí khá cao
 Khó khăn trong pha chế dung dịch hấp thụ

 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ:
 Nguyên lý phương pháp:
Hơi và khí đi qua lớp chất hấp phụ bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp
phụ.
 Chất hấp phụ:
Là chất giữ chất khác trên bề mặt của nó.
 Chất bị hấp phụ:
Là chất bị giữ lại trên bề mặt của chất hấp phụ.
Thông thường có hai phương pháp hấp phụ xử lý khí thải:
Hấp phụ hóa học
Hấp phụ vật lý
1.Xử lý H2S bằng oxit Sắt (Fe2O 3):
Cơ sở lý thuyết:
Khí H2S sẽ kết hợp với Oxit sắt theo các phản ứng sau:
13

Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O

(*)

2Fe2S3 + 3O2 → 2Fe2O3 + 6S
(**)
Sau bão hòa, oxit sẽ được hoàn nguyên bằng oxy không khí để thu lưu
huỳnh. Điều kiện tốt nhất là nhiệt độ khoảng 28 đến 30oC, độ ẩm vật liệu hấp phụ
khoảng 30%.
Để hoàn nguyên vật liệu, có thể dùng một trong các phương pháp:
 Oxy hóa vật liệu hấp phụ bằng oxy không khí
 Thổi hỗn hợp khí có chứ 2 – 3% oxy qua lớp vật liệu hấp phụ với nhiệt
độ 600 – 800oC

Hoàn nguyên liên tục bằng cách bổ sung vào dòng khí cần xử lý một
lượng oxy sao cho lượng oxy hỗn hợp khí gấp 1,5 lần lượng oxy lý thuyết cần cho
quá trình oxy hóa. Như vậy quá trình hoàn nguyên sẽ diễn ra song song với quá
trình hấp phụ.

14

Nguyên tắc hoạt động:
 Đối với hệ thống lọc đơn giản lắp song song:
 Gồm nhiều bình lọc lắp song song theo chiều đi của khí, mỗi bình có
nhiều lớp vật liệu hấp phụ để khí đi qua hết lớp này đến lớp khác. Mỗi
lớp vật liệu dày khoảng 0,3 – 0,5m. Hệ thống van khí trên đường ống
cho phép cắt bất kì bình hấp phụ nào đã bão hòa để hoàn nguyên. Nếu
bình hấp phụ có 4 lớp thì hiệu suất sẽ là 99 – 99,9%.
 Khí thải chứa H2S sẽ theo hệ thống dẫn khi đi vào bên trong các bình
lọc, sau đó được giữ lại ở vật liệu lọc theo như phản ứng (*), sau đó khí
sạch được đưa ra ngoài.
 Phản ứng (*) xảy ra đến khi lớp vật liệu lọc được bão hòa thì hệ thống
dẫn khí sẽ ngắt để hoàn nguyên theo phản ứng (**). Lớp vật liệu lọc sẽ
được thay thế và tiếp tục xử lý.
 Lớp vật liệu hấp phụ được coi là hết tác dụng khi lưu huỳnh chiếm 50%
lượng vật liệu.
 Đối với hệ thống tháp hấp phụ:
Hoạt động tương tự như bình lọc đơn giản, nhưng khi hoàn nguyên sẽ
thổi chung oxy vào để xử lý và hoàn nguyên song song.

15

Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:

 Quy trình đơn giản dễ thực hiện
 Hiệu suất rất cao >90%
 Vật liệu rẻ tiền
Nhược điểm:
 Tùy theo phương pháp hoàn nguyên mà có nhược điểm khác
nhau
 Mất thời gian để thay vật liệu lọc
Ngoài ra người ta còn có thể sử dụng :
 Quặng bùn có chứa sắt (III) hyđroxit để khử H2S theo phản ứng sau:
3 H2S + 2Fe(OH)3 → Fe2S3 + 6H2O + 62,5 kJ/mol
Điều kiện tối ưu cho phản ứng trên là to = 28 ÷ 30 oC, độ ẩm vật liệu
không dưới 30%. Quá trình này có thể áp dụng với khí thải có nồng độ
3
H2S dưới 0,5% tức dưới 7,5 g/m .
Sau khi bão hòa, vật liệu hấp phụ được hoàn nguyên bằng oxy trong
không khí với sự tham gia của nước. Kết quả thu được là sắt sẽ chuyển
thành hyđroxit và lưu huỳnh đơn chất được tách ra:
2 Fe2S3 + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 6S + 606 kJ/mol
Hàm lượng oxy trong không khí và nhiệt độ ảnh hưởng đến lưu lượng
không khí cấp vào cho quá trình hoàn nguyên.
 Oxit kẽm làm vật liệu hấp phụ để khử H2S theo phản ứng sau:
ZnO + H2S → ZnS + H2O
 Trong công nghiệp kẽm oxit được sản xuất dưới dạng viên như viên
thuốc đường kính 7 ÷ 8 mm, khối lượng đơn vị đỗ đống 1000 kg/m3,
độ rỗng chiếm 40-50% thể tích, diện tích bề mặt lỗ rỗng đạt 60 ÷ 80
m2/g, dung lượng hấp phụ không dưới 15% khối lượng bản thân.
Lưu ý: Khi loại vật liệu này hết tác dụng người ta thay mới chứ không
hoàn nguyên vì quá trình hoàn nguyên phức tạp, không kinh tế.Vì vậy
phương pháp này chỉ áp dụng để xử lý một lượng khí thải nhỏ với nồng
độ ban đầu không lớn lắm.
2.Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính:
Cơ sở lý thuyết:
Quá trình hấp thụ khí H2S bằng than hoạt tính xảy ra nhờ hiện tượng oxy
hóa khí H2S trên bề mặt của than theo phản ứng:
16

H2S + ½ O2 → H2O + S + 222 kJ/mol
Để thúc đẩy quá trình oxy hóa người ta thêm vào khí cần lọc một lượng

nhỏ amoniac (0,2g/m3).
Lưu huỳnh được giải phóng ra trong phản ứng oxy hóa trên dần dần tích tụ
trong lớp than và làm cho vật liệu hấp thụ trở nên bão hòa, lúc đó cần tiến hành
hoàn nguyên vật liệu hấp phụ bằng (NH4)2S theo phản ứng:
2(NH4)2S + 6S → 2(NH4)2S4
Hoặc là:
(NH4)2S + 9(n ÷1)S → (NH4)2Sn
Sau đó dung dịch phân hủy bằng hơi ở nhiệt độ 125÷ 130oC và áp suất ( 1,7÷
5
2)×10 Pa để thu lại (NH4)2S và lưu huỳnh đơn chất:
(NH4)2Sn → (NH4)2S + (n+1)S

17













Nguyên tắc hoạt động:
Khí cần lọc được quạt cấp không khí (10) thổi vào tháp hấp phụ (2) ở đây
xảy ra quá trình oxy hóa khí H2S trên bề mặt than hoạt tính.
Lưu huỳnh được giải phóng ra trong phản ứng dần dần tích tụ trên bề mặt
lớp than. Khí được xử lý được đưa qua cyclon (1) để lọc bụi vật liệu hấp phụ
và được đưa qua các công đoạn xử lý tiếp theo.
Sau khi vật liệu hấp phụ trở nên bão hòa có chứa S thì được tiến hành hoàn
nguyên vật liệu hấp phụ bằng (NH4)2S được đưa vào tháp phân hủy (7) để
thu lưu huỳnh đơn chất.
Lưu huỳnh được thu nhờ sự khác nhau về khối lượng đơn vị, còn hơi ngưng
tụ lại trong quá ttrình phân hủy dung dịch là (NH4)2S.
Sau khi tách lưu huỳnh ra khỏi than bão hòa, người ta rửa than bằng nước
cho tới khi không còn SO2 trong nước mới thôi (8), sau đó than được sấy
khô để dùng trở lại.
Than được vận chuyển bằng gầu nâng (6) đến nhà sấy băng tải (5) qua phễu
rót(3) đưa vào tháp hấp phụ (2) để tiếp tục quá trình.Việc điều chỉnh lưu
lượng Than trước khi đưa vào tháp nhờ thiết bị khống chế liều lượng (4).
18

Ưu, nhược điểm:
Ưu điểm:
 Quy trình đơn giản dễ thực hiện
 Hiệu suất rất cao >90%

 Độ tinh khiết của lưu huỳnh 99,9%.
Nhược điểm:
 Khí thái cần phải lọc bụi trước khi đưa vào hệ thống hấp phụ (
nồng độ bụi xuống còn 2÷3 mg/m3).
ỨNG DỤNG THỰC TẾ:
Trong thực tế, thường kết hợp cả phương pháp hấp thụ và xử lý sinh học để
đạt được hiệu quả xử lý H2S cao hơn vầ thu được lưu huỳnh đơn chất (video minh
họa kèm theo)

 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
4. Video minh họa:
//www.youtube.com/watch?v=RI6WW3qUk7k

19

Mục lục
I. Tổng quan về H2S: ..............................................

2

Khái niệm: ....................................................................

2

1. Nguồn gốc: .............................................................

2

2. Tính chất hóa học:.................................................

3

3.Ý nghĩa môi trường: ...............................................

3

4.Phương pháp xử lý: ................................................

3

II.Các phương pháp chính xử lý H2S : ....................

4

 PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: .................................

4

1. Xử lý khí H2S bằng natri cacbonat, amoni
cacbonat hoặc kali photphat .....................................

4

2. Xử lý H2S bằng xút (NaOH): ...............................

8

3. Xử lý H2S bằng Amoniac: ...................................

10

4. Xử lý khí H2S bằng Natri thioasenat: ................
 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ: ...............................

11
13

1.Xử lý H2S bằng oxit Sắt (Fe2O3): .........................

13

2.Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính: ....................

16