SO2是量大、影响面广的(de)污(wū)染物。燃烧过(guò)程及(jí)一些工(gōng)业生产(chǎn)排出(chū)的废气中(zhōng)SO2的浓度较低,而对低浓度SO2的治(zhì)理,目前(qián)还缺少完善的方法,特别是对大气(qì)量(liàng)的烟气脱硫(liú)更需进一步进行研究。目前常用的脱除(chú)SO2的(de)方(fāng)法有抛弃法(fǎ)和回收法两种。抛弃法是将脱硫(liú)的生成物作为固体废物抛掉,方(fāng)法简单,费用低(dī)廉,美国、德国等一些国家(jiā)多(duō)采(cǎi)用(yòng)此法(fǎ)。回收法是将SO2转变(biàn)成有用(yòng)的物(wù)质加以(yǐ)回收,成本高,所得副产(chǎn)品存在(zài)着应(yīng)用(yòng)及销路(lù)问题,但对保护环境有利。在我(wǒ)国,从国情和(hé)长远观点考(kǎo)虑(lǜ),应以(yǐ)回(huí)收法为(wéi)主。
目前,在工业上已应用的脱(tuō)除SO2的(de)方法主要为(wéi)湿法,即用液体(tǐ)吸收剂洗涤(dí)烟气(qì),吸收所含(hán)的SO2;其次为干(gàn)法,即(jí)用(yòng)吸附剂或催化剂脱除废(fèi)气中的SO2。
1.湿(shī)法(fǎ)—废(fèi)气治(zhì)理
(1)氨法用氨水作(zuò)吸收剂吸收废(fèi)气中(zhōng)的(de)SO2,由(yóu)于氨(ān)易挥发,实际上(shàng)此法是(shì)用氨水与SO2反应后生成的(de)亚硫酸(suān)铵水溶液作为吸收SO2的(de)吸收剂,主要(yào)反应如下:
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
通入氨后的再生(shēng)反应:
NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3
对吸收后的混合液用(yòng)不同方法处理可得(dé)到不同(tóng)的副(fù)产物。
若(ruò)用浓(nóng)硫酸或浓硝酸等对吸收液进行酸解,所得到的副产物为高浓(nóng)度SO2、(NH4)2SO4,或NH4NO3,该法称为氨-酸法。
若用NH3、NH4HCO3等将吸收液中(zhōng)的NH4HSO3中和为(NH4)2SO3后,经分(fèn)离可副产(chǎn)结晶的(NH4)2SO3,此法不消(xiāo)耗酸,称(chēng)为氨-亚铵法。
若将吸收液用NH3中和,使吸(xī)收液中的(de)NH4HSO3都(dōu)变为(NH4)2SO3,再(zài)用空气对(NH4)2SO3进行氧化,则可得副产品(NH4)2SO4,该法称为氨(ān)-硫铵法。
氨法工艺成(chéng)熟,流程、设备简单,操作方便,副产的SO2可生(shēng)产液态(tài)SO2或制(zhì)硫(liú)酸。硫铵可(kě)作化(huà)肥,亚(yà)铵可用于制(zhì)浆造纸代替烧碱,是(shì)一种(zhǒng)较好(hǎo)的方法(fǎ)。该法适用(yòng)于处理硫(liú)酸生产尾气,但由于氨易(yì)挥发,吸收剂(jì)消(xiāo)耗量大(dà),因此缺乏氨源的地方不宜采用(yòng)此法。
(2)钠碱法本法是(shì)用氢氧化(huà)钠或碳酸钠的水溶液(yè)作为开始吸收剂,与(yǔ)SO2反(fǎn)应生成的Na2SO3继(jì)续吸收SO2,主要吸收反应为:
NaOH+SO2→NaHSO3
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
生成的吸收(shōu)液为Na2SO3和NaHSO3的混合液。用不同(tóng)的方法处理(lǐ)吸收液,可(kě)得不同(tóng)的副产物(wù)。
将吸(xī)收液中的NaHSO3用NaOH中和,得(dé)到Na2SO3。由于Na2SO3溶解度较NaHSO3低,它则从溶液中结(jié)晶出来,经(jīng)分离可得副产物(wù)Na2SO3。析出结晶后(hòu)的(de)母(mǔ)液(yè)作为吸(xī)收剂(jì)循环使用。该法称为亚(yà)硫酸钠法。
若将吸(xī)收液中(zhōng)的(de)NaHSO3加(jiā)热再生,可(kě)得(dé)到高浓度SO2作为(wéi)副(fù)产(chǎn)物。而得(dé)到的Na2SO3结晶经分离溶解后返回吸收系统循环使用(yòng)。此法称为亚硫酸钠循(xún)环法(fǎ)或威尔(ěr)曼洛德钠法。
钠碱吸收剂吸收能(néng)力大,不易挥发(fā),对吸(xī)收系统不(bú)存在结垢、堵塞等问题。亚硫酸钠(nà)法工艺成熟、简单、吸收效(xiào)率高,所得副产品纯度高,但耗碱(jiǎn)量大,成本(běn)高, 因此只(zhī)适于(yú)中小气量烟气的治(zhì)理。而吸(xī)收液循(xún)环法可处理大气量烟气,吸收效率(lǜ)可达90%以上(shàng),在国外是(shì)应用(yòng)最多的方(fāng)法之一。
(3)钙碱法(fǎ)此(cǐ)法是用石灰(huī)石、生石灰(huī)或消石灰的乳浊(zhuó)液(yè)为吸(xī)收剂吸(xī)收烟气中SO2的方(fāng)法,对吸收液进行氧化可副产(chǎn)石膏,通过控制吸收(shōu)液(yè)的pH值,可以副产半(bàn)水亚(yà)硫酸钙。
该法所用吸收剂价廉易得(dé),吸(xī)收效(xiào)率高,回收的产物石膏可(kě)用作建筑材料,而(ér)半水亚(yà)硫酸钙是一种钙塑材料,用途广(guǎng)泛(fàn),因此成为目前吸收脱硫应用最多(duō)的方法。该法存在的(de)最主要问题是吸收系(xì)统容(róng)易结(jié)垢、堵塞;另外(wài),由于(yú)石灰乳循环量大(dà),使设备体(tǐ)积增大,操作费用增高。
除(chú)以上方法外,可采用的吸收方法(fǎ)还有双碱法、金属(shǔ)氧化(huà)物吸收法等。
2.干法—废气治理
(1)活性炭吸附法在有氧及水蒸(zhēng)气存在的条件下,用(yòng)活(huó)性炭(tàn)吸附SO2。由于(yú)活性炭表面具有(yǒu)的催化作用,使吸(xī)附的(de)SO2被(bèi)烟气中的O2氧化(huà)为SO3,SO3再(zài)和水蒸气反应生(shēng)成硫(liú)酸。生成的硫酸可用水洗涤下来;或用加热的方法使(shǐ)其分解,生成浓度高的SO2,此SO2可用来制酸。
活性炭吸附法虽(suī)然不消耗酸、碱(jiǎn)等原料,又无污水排出,但由于活性炭(tàn)吸附容量有限(xiàn),因(yīn)此对(duì)吸附(fù)剂要(yào)不断(duàn)再生(shēng),操作麻烦。另外为(wéi)保证吸附效率,烟气(qì)通过吸附 装置的(de)速(sù)度不宜过大。当(dāng)处理气量(liàng)大时,吸附装置体(tǐ)积必须很(hěn)大才能满足要求,因而不适于(yú)大气量烟(yān)气的处理,而所得副产物硫酸浓度较(jiào)低,需进行浓(nóng)缩(suō)才能应用(yòng), 以上这些限制(zhì)了该法的普遍(biàn)应用。
(2)催化氧化(huà)法在催化剂的作用下(xià)可将SO2氧化为SO3后进行净化(huà)。干式催化(huà)氧化法可用来处理硫酸(suān)尾气(qì),技术成熟,已成为制酸工艺(yì)的一部分。也用此法处理电(diàn)厂锅(guō)炉烟气及炼油尾气