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摘 要:本文主要是一介绍目前国内、国外的硫化氢治理技术的研究进展,其中主要包括:生物法、化学法、物理法等方法,以此来提出将来要研究的重点课题和发展的方向。
关键字:硫化氢 生物法 化学法 物理法
前言
硫化氢是一种具有重大危害的有毒有害气体,尤其是对人体和环境的危害和影响是最为明显的。硫化氢的存在不仅仅是对人类的身体健康产生严重的威胁,更是会对管路和相关的设备产生腐蚀作用。因此,无论是国内,还是国外的研究学者毒霸研究热点放在研究硫化氢的治理技术上。目前,在工业上有成效的治理方法倒是有许多,大体上可以划分为生物法、化学法、物理法等三大类。
一、生物法
在20世纪80年代初的时候,研究者研究的方法是运用生物净化法处理废气。在我国,最早进行了生物法处理H2S废气研究的有同济大学、昆明理工大学等两所学校的学者。孙佩石和黄若华等[22]研究学者运用生物膜填料塔作为反应器,并采用活性污泥法进行填料挂膜,以此来研究除去H2S废气。而邵立明等[23]则采用城市污水处理厂的二沉池污泥,经过液相曝气驯化之后,制作固定化的小球进行试验,经研究结果发现固定化微生物除去污泥率超过95%。殷俊等[24]则是采用了研究泥炭生物虑塔处理含量H2S恶臭气体的技术。
二、化学法
1.化学吸收法。利用H2S(弱酸)、化学溶剂(弱碱)之间互相发生的可逆反应,来脱除H2S的就是化学吸收法,这种方法比较适合较低的操作压力,或者原料气中的烬含量较高的场合中。常用的化学吸收法一般来说就包括碳酸盐法、氨法等。最早使用从其他中除去Co2、H2S等酸性气体的方法的是碳酸盐法,它可以完全除去COS,但是不含Co2或者Co2含量较低的场合中。碳酸盐溶液在化学性质上还是比较稳定,不会与COS、O2等物质发生降解反应,而目前的科学研究更是主要集中在新型活化剂的研究开发方面[21]。
2.液相催化氧化法。在国内外,使用液相催化氧化来处理H2S的方法是比较多的,一般来说是由碱液吸收H2S,直接生成氢硫化物,而且硫化物在相对应的催化剂作用下,进一步氧化成硫磺,并且催化剂再生之后还可以再继续使用。
3.氨法。运用氨水作为吸收剂,对一些设备具有较重的腐蚀性,并且还会污染环境。但是,在处理焦炉煤气时,利用焦化厂可以生产出自产的碱源,因此,运用此法,会在经济上占到足够的优势。
4.铁、锌化合物脱硫法。采用氢氧化铁,并添加石灰石、木屑、水等物质进行混合作为脱硫剂来实现的就是氧化铁法,这种方法比较适用于处理焦炉煤气、其他含有H2S的气体,使得脱硫的效率达到99%。但是,该方法耗能比较大,占地面积广,脱硫剂需要定期再生,总体上来说不是很经济。采用氧化锌作为脱硫剂来实现的就是氧化锌法,该方法比较适合用于处理H2S含量比较低的气体,脱硫率高达99%,其主要的劣势就是脱硫剂再生困难。
三、物理法
1.活性炭法。通常所说的活性炭是一种常用的固体脱硫剂[4.5],一般来说,许多学者都会认为是在氧气的存在下,才会出现活性炭脱硫,而活性炭表层面积上的醌酚基会将H2S催化氧化作为单质硫,进而打破呼吸的平衡。使得活性炭脱硫的能力提高到10倍以上。假如,将活性炭侵泽后,过度到金属(如:CuO、CoO、Fe2O3等),可以很明显看到,在这个过程中增强了活性炭的催化活性,不仅降低了脱硫温度,而且还大大的提高了脱硫容量。黄岳元、赵天成等[6],将活性炭侵泽过碳酸钠之后,通过研究发现,该性后的活性炭的吸附能力比一般的、普通的活性炭提高了许多。
2.物理吸收法。利用物理吸收溶剂来对H2S的选择吸收溶剂来实现的就是物理吸收法,通常情况下,是以吸收溶剂的有机溶剂为主,按照所用的不同量的溶剂来划分为[1--3]:碳酸丙烯酯法、冷甲醇法、磷酸三丁酯法等。
3.分子筛法。作为性能优良的吸附剂是分子筛,它一般具有骨架结构的碱金属,或者说碱土金属的硅铝酸盐晶体[18]。分子筛不仅具有较大的表面积,而且还具有高度局部集中地极性电荷。这些局部集中地电荷分子可以使得分子筛进行强烈的吸附有极性,或者说可极化的化合物,例如H2S等。并且分子筛脱硫的工艺流程是由酸气通过过滤器,除去杂质、游离水等物质,然后进入到脱硫塔继续除去H2S,再进入脱硫塔内,H2S就会被分子筛筛细孔进行吸附,吸附到H2S达到饱和状态之后的分子筛,利用精华气再生。所以,分子筛的基本特点就是可再生吸附剂,但是分子筛脱硫的装置一次性投资较大,尾气处理的费用较高
4.微波法。微波法通过利用微博的特性,从分子内部激发出H2S分子,以及提高了分子能级,进而在比较短的时间内,把H2S去除。马文等[10]研究了,在微波作用下,把硫化亚铁当做催化剂,将硫化氢分解成为氢气和硫磺的反应,经过研究表明:硫化亚铁在微波的作用下,在较短的时间内可以转化的转化率达到95%以上。而且微波技术还可以运用到天然气中,以此来分解H2S,变成H2和硫磺,这样的产品可以用作燃料和油品炼制。
5.膜分离法。利用气体中的不同组分,通过特制薄膜的速率差异来实现的就是膜分离法。在国外(如:美国、加拿大、墨西哥等国家),膜分离法已经被广泛的运用到天然气脱硫[19]的制作过程中。这种方式的好处就在于操作简单、方便灵活、操作成本低、环境良好等,因此,,膜分离法具有很好、很广的发展前景。
结束语:
目前,在国内外的硫化氢治理技术已经十分的成熟,不过经过仔细研究发现,不管是生物法、化学法、还是物理法在一定程度上都存在一些不利的弊端。随着人类逐步的增强环境保护意识,运用科技研究,进行开发高效并无二次污染的硫化氢已经成为当今时代研究的主流课题,研究新的治理方案加上多种治理方法的互相组合运用,是今后科技研究的重要方向。
参考文献:
[1]殷俊,方士,陈英旭.泥炭生物虑塔处理低浓度H2S气体的试验研究.环境科学学报,2003,23(1):41~44
[2]郑文华(译).在高温下使用MnO2-AL2O3脱除燃气中硫化氢.或外炼焦化学,1996,(2):108~113.
[3]黄兵,黄若华,孙佩石,等.低浓度硫化氢恶臭气体的生化处理研究.云南环境科学,1998,17(3):9~11.
关键字:硫化氢 生物法 化学法 物理法
前言
硫化氢是一种具有重大危害的有毒有害气体,尤其是对人体和环境的危害和影响是最为明显的。硫化氢的存在不仅仅是对人类的身体健康产生严重的威胁,更是会对管路和相关的设备产生腐蚀作用。因此,无论是国内,还是国外的研究学者毒霸研究热点放在研究硫化氢的治理技术上。目前,在工业上有成效的治理方法倒是有许多,大体上可以划分为生物法、化学法、物理法等三大类。
一、生物法
在20世纪80年代初的时候,研究者研究的方法是运用生物净化法处理废气。在我国,最早进行了生物法处理H2S废气研究的有同济大学、昆明理工大学等两所学校的学者。孙佩石和黄若华等[22]研究学者运用生物膜填料塔作为反应器,并采用活性污泥法进行填料挂膜,以此来研究除去H2S废气。而邵立明等[23]则采用城市污水处理厂的二沉池污泥,经过液相曝气驯化之后,制作固定化的小球进行试验,经研究结果发现固定化微生物除去污泥率超过95%。殷俊等[24]则是采用了研究泥炭生物虑塔处理含量H2S恶臭气体的技术。
二、化学法
1.化学吸收法。利用H2S(弱酸)、化学溶剂(弱碱)之间互相发生的可逆反应,来脱除H2S的就是化学吸收法,这种方法比较适合较低的操作压力,或者原料气中的烬含量较高的场合中。常用的化学吸收法一般来说就包括碳酸盐法、氨法等。最早使用从其他中除去Co2、H2S等酸性气体的方法的是碳酸盐法,它可以完全除去COS,但是不含Co2或者Co2含量较低的场合中。碳酸盐溶液在化学性质上还是比较稳定,不会与COS、O2等物质发生降解反应,而目前的科学研究更是主要集中在新型活化剂的研究开发方面[21]。
2.液相催化氧化法。在国内外,使用液相催化氧化来处理H2S的方法是比较多的,一般来说是由碱液吸收H2S,直接生成氢硫化物,而且硫化物在相对应的催化剂作用下,进一步氧化成硫磺,并且催化剂再生之后还可以再继续使用。
3.氨法。运用氨水作为吸收剂,对一些设备具有较重的腐蚀性,并且还会污染环境。但是,在处理焦炉煤气时,利用焦化厂可以生产出自产的碱源,因此,运用此法,会在经济上占到足够的优势。
4.铁、锌化合物脱硫法。采用氢氧化铁,并添加石灰石、木屑、水等物质进行混合作为脱硫剂来实现的就是氧化铁法,这种方法比较适用于处理焦炉煤气、其他含有H2S的气体,使得脱硫的效率达到99%。但是,该方法耗能比较大,占地面积广,脱硫剂需要定期再生,总体上来说不是很经济。采用氧化锌作为脱硫剂来实现的就是氧化锌法,该方法比较适合用于处理H2S含量比较低的气体,脱硫率高达99%,其主要的劣势就是脱硫剂再生困难。
三、物理法
1.活性炭法。通常所说的活性炭是一种常用的固体脱硫剂[4.5],一般来说,许多学者都会认为是在氧气的存在下,才会出现活性炭脱硫,而活性炭表层面积上的醌酚基会将H2S催化氧化作为单质硫,进而打破呼吸的平衡。使得活性炭脱硫的能力提高到10倍以上。假如,将活性炭侵泽后,过度到金属(如:CuO、CoO、Fe2O3等),可以很明显看到,在这个过程中增强了活性炭的催化活性,不仅降低了脱硫温度,而且还大大的提高了脱硫容量。黄岳元、赵天成等[6],将活性炭侵泽过碳酸钠之后,通过研究发现,该性后的活性炭的吸附能力比一般的、普通的活性炭提高了许多。
2.物理吸收法。利用物理吸收溶剂来对H2S的选择吸收溶剂来实现的就是物理吸收法,通常情况下,是以吸收溶剂的有机溶剂为主,按照所用的不同量的溶剂来划分为[1--3]:碳酸丙烯酯法、冷甲醇法、磷酸三丁酯法等。
3.分子筛法。作为性能优良的吸附剂是分子筛,它一般具有骨架结构的碱金属,或者说碱土金属的硅铝酸盐晶体[18]。分子筛不仅具有较大的表面积,而且还具有高度局部集中地极性电荷。这些局部集中地电荷分子可以使得分子筛进行强烈的吸附有极性,或者说可极化的化合物,例如H2S等。并且分子筛脱硫的工艺流程是由酸气通过过滤器,除去杂质、游离水等物质,然后进入到脱硫塔继续除去H2S,再进入脱硫塔内,H2S就会被分子筛筛细孔进行吸附,吸附到H2S达到饱和状态之后的分子筛,利用精华气再生。所以,分子筛的基本特点就是可再生吸附剂,但是分子筛脱硫的装置一次性投资较大,尾气处理的费用较高
4.微波法。微波法通过利用微博的特性,从分子内部激发出H2S分子,以及提高了分子能级,进而在比较短的时间内,把H2S去除。马文等[10]研究了,在微波作用下,把硫化亚铁当做催化剂,将硫化氢分解成为氢气和硫磺的反应,经过研究表明:硫化亚铁在微波的作用下,在较短的时间内可以转化的转化率达到95%以上。而且微波技术还可以运用到天然气中,以此来分解H2S,变成H2和硫磺,这样的产品可以用作燃料和油品炼制。
5.膜分离法。利用气体中的不同组分,通过特制薄膜的速率差异来实现的就是膜分离法。在国外(如:美国、加拿大、墨西哥等国家),膜分离法已经被广泛的运用到天然气脱硫[19]的制作过程中。这种方式的好处就在于操作简单、方便灵活、操作成本低、环境良好等,因此,,膜分离法具有很好、很广的发展前景。
结束语:
目前,在国内外的硫化氢治理技术已经十分的成熟,不过经过仔细研究发现,不管是生物法、化学法、还是物理法在一定程度上都存在一些不利的弊端。随着人类逐步的增强环境保护意识,运用科技研究,进行开发高效并无二次污染的硫化氢已经成为当今时代研究的主流课题,研究新的治理方案加上多种治理方法的互相组合运用,是今后科技研究的重要方向。
参考文献:
[1]殷俊,方士,陈英旭.泥炭生物虑塔处理低浓度H2S气体的试验研究.环境科学学报,2003,23(1):41~44
[2]郑文华(译).在高温下使用MnO2-AL2O3脱除燃气中硫化氢.或外炼焦化学,1996,(2):108~113.
[3]黄兵,黄若华,孙佩石,等.低浓度硫化氢恶臭气体的生化处理研究.云南环境科学,1998,17(3):9~11.