đồ án hấp thu SO2 và H2O

ĐỊNH NGHĨA:  Quá trình hấp thu là quá trình mà trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hoà tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí tạo nên một d

Từ ngàn xưa con người đã biết khai thác, cải tạo thiên nhiên nhằm mục đích nâng cao mức sống, tạo ra những tiện nghi phục vụ cuộc sống con người Với sự năng động và ốc sáng tạo không mệt mỏi, nhân loại đã từng bước xây dựng khoa học công nghệ, định hình cho công nghiệp hiện đại phát triển Với đà phát triển như hiện nay, khoa học công nghệ đã và đang len lõi vào mọi mặt của cuộc sống, làm thay đổi thới giới và ngày càng phát triển hơn đưa con người thẳng tiến vào kỷ nguyên của khoa học kỷ thuật

Song song đó, nền kỷ nghệ của chúng ta cũng phải đang đối mặt với những tác động tiêu cực của nó đến môi trường Từ hoạt động công nghiệp các chất thải rắn, lỏng, khí được thải vào môi trường ngày càng tăng Làm trái đất nóng lean thay đổi thời tiết, ô nhiểm nguồn nước, đất đai và không khí Dẫn đến câng bằng sinh thái bị phá vỡ, đe doạ trực tiếp đến các sự tồn sinh của các hoạt động sống trên trái đất

Để phát triển bền vững con người phải cải tiến công nghệ sản xuất xanh và sạch hơn Nhưng quan trọng nhất vẫn là công nghệ nghiên cứu xử lý chất thải công nghiệp nhằm giảm tối đa ô nhiểm cho môi trường Cùng với hoạt động đó, chúng ta cũng có thể thu hồi tái tạo những tài nguyên quý giá đang ngày càng cạn kiệt, tạo nên moat hệ sinh thái công nghiệp phát triển bền vững

Trong phạm vi đề tài CÔNG NGHỆ HẤP THU KHÍ SO2 BẰNG H2Ochúng ta đã biết khí so2 được thải ra ngoài môi trường từ nhiều nghành công nghiệp: luyện kim, sản xuất acid sunfuric, đốt các nhiên liệu hoá thạch, xử lý bề mặt kim loại, và các nghành công nghiệp liên quan sử dụng acid sunfuric và các dẫn xuất của nó…

Trong các ngành công nghiệp nặng như luyện kim đen sử dụng quặng pirit ( FeS ), sản xuất acid sunfuric và dẫn xuất có lượng khí thải SO2 cao nhất.Khí SO2 có tác động đến da, hệ thần kinh và hô hấp của con người Aûnh hưởng đến môi trường làm việc và môi trường xung quanh nhà máy Ngoài ra do phản ứng với nước tạo thành acid sunfurơ xảy ra trong khí quyển khi tích tụ lâu dài tạo mưa acid SO2 + H2 O → H2 SO3

ảnh hưởng trực tiếp con người cây trồng vật nuôi và các công trình ngoài trời

Chính vì vậy việc xử lý khí SO2 là cần thiết trong công nghiệp và công nghệ hấp thu khí SO2 bằng nước là có hiệu quả nhờ công nghệ đơn giản, chi phí thấp và đạt hiệu suất cao

CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI HẤP THU

I ĐỊNH NGHĨA:

 Quá trình hấp thu là quá trình mà trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hoà tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng

 Ví dụ: khi khí hoà tan ta thu được một hỗn hợp khí này với nước để hoà tan amoniac, sau đó cho tiếp xúc với dung môi hữu cơ để hoà tan benzen, toluen Các quá trình như vậy cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng, ta có quá trình nhả khí

 Ví dụ: một hỗn hợp lỏng gồm dung môi và benzen toluen, ở trên được cho tiếp xúc với hơi nước quá nhiệt để benzen toluen sẽ đi vào pha khí và được mang đi, dung môi ban đầu được dùng lại Nguyên lý của hai quá trình hấp thu và nhả khí về cơ bản là giống nhau nên ta có thể tìm hiểu hai quá trình này cùng một lúc

II ỨNG DỤNG:

 Trong công nghiệp hoá chất thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để:

• Thu hồi các cấu tử có giá trị trong pha khí

• Làm sạch pha khí

• Tách hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt

• Tạo thành một dung dịch sản phẩm

 Trường hợp thứ nhất và thứ ba bắt buộc phải tiến hành quá trình nhả khí sau khi hấp thu để thu hồi cấu tử và dung môi Trường hợp thứ hai quá trình nhả khí không cần thiết nếu dung môi rẽ tiền, dễ kiếm vì khí hoà tan thường là bỏ đi chỉ khi nào cần thiết thu hồi dung môi ta mới thực hiện quá trình nhả khí

 Nếu mục đích chính của quá trình hấp thu là để tạo nên một sản phẩm nhất định Ví dụ sản xuất dung dịch acid clohydric thì dung môi đã được xác định bởi bản chất của sản phẩm

 Nếu mục đích quá trình hấp thu là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó ta có thể lựa chọn một dung môi tốt dựa trên những tính chất sau:

III TÍNH CHẤT CỦA DUNG MÔI

 Độ hoà tan chọn lọc: đây là tính chất chủ yếu của dung môi, là tính chất chỉ hoà tan tốt cấu tử cần tách ra khỏi hỗn hợp khí mà không hoà tan các cấu tử còn lại hoặc hoà tan không đáng

kể Tổng quát dung môi và dung chất tạo nên phản ứng hoá học thì làm tăng độ hoà tan lên rất nhiều Nhưng nếu dung môi được thu hồi để dùng lại thì phản ứng có tính hoàn nguyên

 Độ bay hơi tương đối: dung môi nên có áp suất hơi thấp vì pha khí sau quá trình hấp thu sẽ bảo hoà hơi dung môi do đó dung môi bị mất

 Tính ăn mòn của dung môi: dung môi nên có tính ăn mòn thấp để vật liệu chế tạo thiết bị dễ tìm và rẽ tiền

 Chi phí: dung môi rẽ tiền và dễ tìm để sự thất thoát không tốn kém nhiều

 Độ nhớt: dung môi có độ nhớt thấp sẽ tăng tốc độ hấp thu, cải thiện điều kiện ngập lụt trong tháp hấp thu, độ giảm áp thấp và truyền nhiệt tốt

 Các tính chất khác: dung môi nên có nhiệt dung riêng thấp để

ít tốn nhiệt khi hoàn nguyên dung môi Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh hiện tượng đóng rắn làm tắt thiết bị, không tạo kết tủa, không độc Trong thực tế không có dung môi nào đáp ứng được tất cả các tính chất trên Do đó khi chọn phải dựa vào những điều kiện cụ thể khi thực hiện quá trình hấp thu Dù sao thì tính chất thứ nhất của dung môi cũng là quan trọng nhất

IV PHÂN LOẠI:

 Trong sản xuất có thể dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để thực hiện quá trình hấp thu Tuy nhiên yêu cầu cơ bản của thiết bị vẫn là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn để tăng hiệu suất của quá trình Sau đây ta xét 2 loại tháp hấp thu là tháp chêm và tháp mâm

1 THÁP MÂM:

Để xác định số mâm lý thuyết cần thiết cho quá trình hấp thu, đường làm việc và đường cân bằng thường được vẽ theo toạ độ X, Y Số mâm lý thuyết được xác định dựa vào 2 đường này

 Hỗn hợp khí vào có nồng độ thấp: Trong trường hợp đường làm việc và đường cân bằng là đường thẳng, số mâm lý thuyết được xác định bằng giải tích mà không cần dùng đến đồ thị Nếu lượng dung chất hấp thu nhỏ, suất lượng pha lỏng vào và ra khỏi tháp xem như không đổi L0 = LN = L, và tương tự suất lượng pha khí không đổi G do đó đường làm việc vẽ trên toạ độ phần mol với hệ số góc L / G sẽ là đường thẳng

 Thừa số hấp thu A : thừa số hấp thu A = L / m G là tỷ số hệ số góc đường làm việc với hệ số góc đường cân bằng Với

G1 L0

giá trị A nhỏ hơn 1 cho thấy mức độ hấp thu bị giới hạn Với

A > 1 ta có thể đạt được mức độ hấp thu nhất định nếu tháp có đủ mâm Với một mức độ hấp thu xác định từ lượng khí cố định, khi A tăng lượng lỏng sử dụng nhiều hơn do đó làm dung dịch ra khỏi tháp có nồng độ loãng Cùng lúc đó số mâm giảm, chi phí cho thiết bị giảm Từ những giá trị nghịch biến , ta thấy trong tất cả các trường hợp sẽ có một giá trị của A, hay L / G cho quá trình hấp thu kinh tế nhất

 Quá trình không đẳng nhiệt: nhiều tháp hấp thu và nhả khí hoạt động với điều kiện nồng độ của dung chất trong 2 pha là thấp, điều này phù hợp với giả sử là quá trình đẳng nhiệt Nhưng trong thực tế quá trình hấp thu là phát nhiệt, và khi 1 số lượng lớn dung chất khí bị hấp thụ vào pha lỏng tạo nên một dung dịch đậm đặc, khi đó không thể bỏ qua hiệu ứng nhiệt Nếu quá trình hấp thu làm tăng nhiệt độ pha lỏng đáng kể, độ hoà tan cân bằng pha lỏng sẽ bị giảm và năng suất tháp hấp thu sẽ bị giảm Nếu nhiệt phát ra quá nhiều phải tiến hành làm nguội trong tháp trước hoặc đưa pha lỏng

ra ngoài để làm nguội rồi đưa trở vào tháp Trường hợp nhả khí quá trình thu nhiệt làm giảm nhiệt độ pha lỏng

GVHD:

HL=CL (tL–t0) Mtb + HS (6.2) công thức trên biểu diễn enthalpy của dung dịch lỏng có nồng độ x phần mol với nhiệt độ so với nhiệt độ chuẩn t0

HS :nhiệt hoà tan của dung dịch ứng với nồng độ và nhiệt độ của dung dịch

-Nếu quá trình là đoạn nhiệt Qt = 0 :nhiệt độ dòng lỏng ra sẽ cao hơn nhiệt độ vào do nhiệt dung dịch Thiết kế tháp hấp thu trong trường hợp này phải được tính từng mâm từ đáy tới đỉnh Cân bằng vật chất tổng cộng và dung chất từ đáy cho tới mâm thêm là

LN +GN+1= LN + GN + 1 (6.3)

LNxN +GN + 1 +YN+ 1 = LNxN +GN+1 YN+1 (6.4) từ đó tính được Ln và xn Cân bằng enthalpy Ln HL,n + GN+1 HG,N+1 = LNHLN +Gn+1 HG,n+1 (6.5) từ đó tính được nhiệt độ của dòng Ln.Dòng Gn có cùng nhiệt độ với dòng Ln và thành phần của dòng Ln và Gn là cân bằng vì các mâm là lý tưởng nên xác định được CYn Aùp dụng phương trình (6.3) đến (6.5) cho mâm thứ n -1 Lúc bắt đầu tính vì chỉ biết nhiệt độ và các dòng vào L0 và GN+1 nên cần phải giả sử nhiệt độ t1 của G1 (nhiệt độ này bằng nhiệt độ mâm số 1 và dùng(6.1) để tính nhiệt độ của dòng lỏng ra ở đáy tháp Nhiệt độ t1sẽ được kiểm tra khi phép tính từng mâm lên tới mâm đỉnh, và nếu sai số lớn toàn bộ phép tính sẽ được lập lại

Hiệu suất mâm và số mâm thực :Để chuyển số mâm lý thuyết thành số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm

- Hiệu suất tổng quát ,liên quan đến toàn tháp

- Hiệu suất mâm Murphree liên quan đến mâm

- Hiệu suất cục bộ ,liên quan đến vị trí cụ thể trên một mâm Hiệu suất tổng quát E0 đơn giản khi sử dụng nhưng kém chính xác nhất ,được định nghĩa là tỷ số giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp

somamthuc

ng somamlytuo

=

Ε0

Hiệu suất mâm Murphree

Yn: nồng độ thực pha hơi rời mâm thứ n

Yn+1: nồng độ thực pha hơi rời mâm thứ n+1Y*: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời ống chảy chuyền mâm thứ n

Tóm lại: hiệu suất mâm là hàm số theo nhiệt độ và thành phần của dòng lưu chất mà chúng biến đổi từ đáy đến đỉng tháp Khi hiệu suất mâm Murphree không đổi cho tất cả các mâm và trong điều kiện đường làm việc và đường cân bằng là đường thẳng thì hiệu suất tổng quát tính theo công thức

yn - yn+1

EM =

y*n – yn+1

= Log[ 1+E MG ( 1/A -1 )

E0 = Số mâm lý tưởng

2 THÁP CHÊM:

a Cấu tạo:tháp chêm là một tháp hình trụ gồm nhiều bậc nối với nhau bằng

mặt bích hay hàn Vật chêm được đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương pháp là xếp ngẩu nhiên hay xếp thứ tự Vật chêm được sử dụng gồm nhiều loại khác nhau phổ biến nhất là một số sau:

• Vòng Rasching hình trụ rỗng bằng sứ hoặc kim loại hoặc nhựa, có đường kính bằng chiều cao

• Vòng chêm hình yên ngựa có kích thước 10 – 75 mm.vật chêm vòng xoắn

đường kính dày từ 0.3 – 1mm Đường kính vòng xoắn từ 3- 8 mm và chiều dài nhỏ hơn 25 mm

• Yêu cầu chung của các loại vật chêm là phải có diện tích bề mặt riêng lớn ( tầng chêm), ngoài ra độ rộng( hay thể tích tự do m2 / m3 tầng chêm) lớn để giảm trở lực cho pha khí Vật liệu chế tạo vật chêm phải có khối lượng riêng nhỏ và bền hoá học Trong thực tế không có loại vật chêm nào có thể đạt được tất cả yêu cầu trên, vì thế tuỳ theo trường hợp cụ thể mà chọn loại vật chêm thích hợp Chất lỏng được phân phối ở đỉnh tháp qua bộ phận phân phối lỏng sao cho chất lỏng phải thấm ướt được toàn bộ vật chêm

b Sự chuyển động của lưu chất qua tháp:

• Trong hầu hết các tháp chêm ngẩu nhiên, độ giảm của pha khí chịu ảnh hưởng bởi suất lượng của pha lỏng

• Vận tốc khí cố định, độ giảm áp pha khí tăng theo suất lượng pha lỏng do pha lỏng đã chiếm các khoảng trống trong tháp chêm

• Khi tốc độ khí tăng tại một suất lượng pha lỏng không đổi một trong những hiện tượng sau có thể xảy ra

 Pha khí sủi bọt qua lớp chất lỏng tại bề mặt lớp vật chêm

 Pha lỏng chứa đầy tháp bắt đầu từ dưới lên và tạo nên sự đảo pha khí tiếp tục , pha lỏng ( phân tán ) thành pha khí (phân tán ), pha lỏng(liên tục )

 Dòng bột khí nổi nhanh qua tháp chêm cùng ,cùng lúc đó hiện tượng pha khí lôi cuốn chất lỏng tăng mạnh và tháp ở trạng thái ngập lụt Độ giảm áp của pha khí tăng rất nhanh Điểm bắt đầu vùng ngập lụt thường xác định bằng sự thay đổi hệ số gốc của đường biểu biển Trong thực tế tháp được điều hành trong vùng gia trọng Vùng gia trong là vùng mà lượng chất bị giữ lại trong tháp tăng nhanh theo tốc độ khí , các chỗ trong tháp nhỏ dần và độ giảm áp pha khí tăng nhanh

c Độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô

PK : độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô N/m2

Z : Chiều cao phần chức vật chêm ,m

dtd : đường kính tương đương của vật chêm ,m

dtd= 6 (1- ε ) /σ

ε :thể tích tự do của vật chêm m3/m3 tầng chêm σ: diện tích bề mặt riêng vật chêm m2/m3 tầng chêm

ρ : khối lượng riêng của pha khí ,Kg/m3

G’ : Suất lượng biểu kiến của pha khí qua 1 đơn vị tiết diện tháp

Kg /m2.s

Re=d td Gµ,

d.Độ giảm áp qua tháp chêm ướt :

• Khi có pha lỏng chảy xuống độ giảm áp pha khí sẽ tăng lên theo hệ số :

e Hiện tượng ngập lụt trong tháp chêm

• Khi suất lượng trong pha lỏng hoặc pha khí vượt quá giới hạn cho trước chất lỏng không chảy xuống được tạo lên một cột chất lỏng trong tháp Độ giảm áp pha khí khi đó sẽ dao động mạnh Điều này cần tránh khi vận hành tháp

• Hiện tượng ngập lụt là do 2 nhóm số vô thứ nguyên có liên hệ với nhau

π1 = ( ƒσ /ε3) v0 / 2g PG / PL ( µ /µ) 0.2

π1 = L’ / G’ ( PG / PL )0.5

V0 : vận tốc dài biểu kiến của pha khí

µ1,µ 2 độ nhớt chất lỏng khác nước và độ nhớt của nước, Cp

3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM TỪNG LOẠI THÁP:

a THÁP ĐỆM:

 Hiệu suất hấp thu cao, trở lực thuỷ lực nhỏ và cấu tạo đơn giản

 Dung môi không được tưới đều lên toàn bộ bề mặt của tháp đệm

b THÁP ĐĨA LỖ:

PK . ε 3

 Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, hiệu suất hấp thu cao

 Khó không chế vận tốc khí và thiết bị thích hợp do lỗ bị ăn mòn

c THÁP ĐĨA CHÓP:

 Năng suất và hiệu suất thấp cao, trở lực thuỷ lực nhỏ

 Cấu tạo phức tạp

 Nguyên lý làm việc: dung môi được bơm đưa vào đĩa trên cùng của tháp chảy tràn qua miệng ống chảy truyền xuống các đĩa phía dưới còn hỗn hợp khí cũng đưa vào đáy tháp hỗn hợp khí sẽ đi qua khe chóp, sục vào lớp chất lỏng trên bề mặt của đĩa tạo thành một lớp màng linh động, những cấu tử khi bị hút vào bễ lỏng tạo thành dung dịch có nồng độ tăng dần từ đỉnh tháp xuống đáy tháp và ra ngoài gọi là sản phẩm, còn pha khí có nồng độ giảm dần từ đáy tháp đến đỉnh tháp và ra ngoài gọi là khí trơ

V LÀM SẠCH KHÍ THẢI KHỎI CÁC KHÍ ĐỘC HẠI

1 khái niệm chung:

Khí thải các nhà máy xí nghiệp công nghiệp còn chứa nhiều các khí độc hại và nồng độ của chúng vượt rất nhiều lần tiêu chuẩn cho phép Các khí độc hại thải vào môi trường xung quanh rất đa dạng Theo tính chất hoá lý người ta phân khí thải ra thành hai nhóm Nhóm vô cơ gồm các khí SO2 , SO3 , H2S, CO,

CO2 , NOx , NH3, HCl, HF… nhóm hữu cơ bao gồm: benzen, axeton, axetylen, các acid hữu cơ các dung môi hữu cơ…

Tuỳ theo thành phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp, đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của phương pháp đó Khi lựa chọn thiết bị làm sạch khí thải cần phải tính đến hiệu quả làm sạch, những chi phí đầu tư ban đầu, những chi phí trong quá trình vận hành, tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản trong vận hành dễ dàng kiểm tra sửa chữa, diện tích chiếm chổ, chi phí điện năng vv…

Xử lý các chất khí độc hại có trong khí thải bằng phương pháp hấp thụ được sử dụng nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn với nồng độ các khí độc hại khá cao Ngoài ra khi áp dụng các phương pháp này đạt hiệu quả kinh tế cao và có thể thu hồi các chất để sử dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đoạn sản xuất sản phẩm khác Trong số các phương pháp làm sạch khí thải phương pháp hấp thụ có ý nghĩa quan trọng, nó cho phép lôi cuốn các tạp chất khí độc hại ra khỏi dòng khí thải

Trong trường hợp không yêu cầu hoặc không có khả năng thu hồi khí sinh ra thì có thể dùng phương pháp thiêu huỷ đối với các khí không sinh ra các khí độc hại thứ cấp

Xử lý giảm thiểu các khí độc hại có trong khí thải bằng trao đổi ion cũng đang được áp dụng trong một số lĩnh vực chuyên ngành khác nhau

Sự phối hợp hấp thụ và khử hấp thụ cho phép sử dụng thời gian dài mà không bị tiêu hao dịch hấp thụ trong một vòng kín hấp thụ – khử hấp thụ – hấp thụ và nhận được thành phần bị hấp thụ ở dạng sạch.

Chất hấp thụ về nguyên tắc có thể sử dụng bất kỳ loại nào miễn sao nó có thể hoà tan được thành phần tách ra từ dầu khí Tuy nhiên những chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục dòng khí thải cần phải thoả mãn một số yêu cầu sau:

 Có đủ khả năng hấp thụ cao

 Có tính chọn lọc cao theo theo quan hệ với thành phần cần được tách ra

 Có thể có tính bóc hơi nhỏ

 Có những tính chất động học tốt

 Có khả năng hoàn nguyên tốt

 Có tính ổn định nhiệt hoá học

 Không có tác động ăn mòn nhiều đến thiết bị

 Có giá thành rẽ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp

Ta nhận thấy rằng yêu cầu thứ nhất nhằm giảm lưu lượng chất hấp thụ, dẫn tới làm giảm chi phí năng lượng để vận chuyển dịch trong khi làm việc và hoàn nguyên chất hấp thụ

Yêu cầu thứ hai bảo đảm khả năng phân li hoàn toàn hỗn hợp khí Khi thực hiện quá trình hấp thụ áp suất riêng phần hơi chất háp thụ không cần lớn để tránh tiêu hao các chất này yêu cầu thứ ba cũng nhằm mục đích như vậy

Hoàn thành yêu cầu thứ tư sẽ làm giảm chiều cao thiết bị Yêu cầu thứ năm , khi điều kiện dễ dàng hoàn nguyên chất hấp thụ sẽ làm giảm thời gian hoàn nguyên và giảm lưu chất mang nhiệt Khi này chất hấp thụ cần có nhiệt độ sôi khá cao để ngăn ngừa tổn thất nhiệt do sự bay hơi trong giai đoạn hoàn nguyên Nhiệt độ sôi của chất hấp thụ sử dụng thường trong khoảng bằng 170 –

200 0 C

Cần chú ý rằng không có chất hấp thụ tổng hợp nào thoả mãn tất cả các yêu cầu trên Vì vậy trong mỗi trường hợp cụ thể nên chọn chất hấp thụ thoả mãn được nhiều những yêu cầu cơ bản Những chất hấp thụ hay dùng hơn cả là những chất làm cho quá trình hấp thụ thành phần trong hỗn hợp khí được thực hiện bằng con đường hấp phụ vật lý hay bằng con đường hoá học với phản ứng thuận nghịch trong pha dịch.

Khi hấp thụ vật lý thường người ta sử dụng chất hấp phụ phổ biến nhất là nước, đồng thời cả những dung dịch hữu cơ – không điện phân, không phản ứng với khí thành phần và dung dịch của chúng Sử dụng nước rất hợp lý để làm sạch thể tích lớn khí thải áp suất thấp ( khí thải sản xuất công nghiệp), bởi vì trong những thiết bị lớn khó mà tránh khỏi những tổn hao dung dịch hấp thụ, mà nước là chất hấp phụ rẻ, dễ kiếm

Khi hấp thụ hoá học có thể sử dụng những chất hấp phụ sau: dung dịch monoetanolamin, amoniac, những dung dịch cabonatnatri, cabonatcanxi… những phân tử của khí thành phần hoà tan trong dung dịch đi vào phản ứng với những phân tử thành phần hoạt tính của chất hấp phụ Đa số các phản ứng toả nhiệt và thuận nghịch, do đó khi tăng nhiệt độ dung dịch thì hợp chất hoá học tạo thành được phân huỷ và sẽ tách ra những thành phần ban đầu

Ơû điều kiện thường, sunfua đioxit là khí không màu, có mùi rất khó chịu, dễ hoá lỏng ( nđs Là -100 c) và dễ hoá rắn ( nđnc Là -750 c ) Sunfua dioxit lỏng là dung môi tốt đối với nhiều chất hữu cơ và vô cơ, nhưng có hằng số điện môi bé ( ε = 13 ) nên nhiều chất điện li tan ở trong đó phân li kém hơn so với ở trong nước Là hợp chất có cực mạnh ( µ = 1.59 D ) sunfua dioxit tan nhiều trong nước, 1 lít nước ở 200 c hoà tan khoảng 40 lít khí SO2.

Dung dịch SO2 ở trong nước có tính acid yếu Một thời gian dài trước đây người ta coi rằng đó là dung dịch của acid sunfurơ ( H2SO3 ) Nhưng nghiên cứu bằng phương pháp vật lí hiện đại, nhận thấy rằng trong dung dịch đó không có hoặc có rất ít phân tử H2SO3 Phần lớn khí SO2 đã tan vào trong dung dịch ở dạng được hydrat hoá SO2 7 H2O, vào trong đó cũng không có phân tử H2SO3 Như vậy trong dung dịch của SO2 ở trong nước có các cân bằng chủ yếu sau đây:

SO2 + x H2O SO2 x H2O

SO2 x H2O H3O+ + HSO3- + ( x – 2 ) H2O

Tuy rằng acid sunfurơ không tồn tại như người ta biết rõ hai loại muối tương ứng với hai nấc đó là: muối hydrosunfit chứa amion HSO3- và muối sunfit chứaanion SO3- muối hydrosunfit được tạo nên khi dung dịch kiềm hoặc

cacbonat kim loại kiềm tác dụng với dung dịch SO2 lấy dư và muối sunfit được tạo nên khi cho muốihidrosunfit tác dụng với dung dịch kiềm hoặc cacbonat kim loại kiềm

Ví dụ:

NaOH + SO2 = NaHSO3

NaOH + NaHSO3 = Na2SO3 + H2OCác hidrosunfit và sunfit của cation không có màu đều không có màu Chỉ sunfit kim loại kiềm và hidrosunfit kim loại kiềm và kiềm thổ mới tan được trong nước Khi tan muối sunfit bị thuỷ phân cho môi trường kiềm, còn muối hydrosunfit cho môi trường acid Muối sunfit bền hơn muối hydrosunfit Sunfit kim loại kiềm phân huỷ ở nhiệt độ khoảng 600 0 C tạo thành sunfat và sunfua

Ví dụ:

K2 SO3 = 3 K2SO4 + K2SMuối hydrosunfit im loại kiềm mất nước dần ở nhiệt độ thường và mất nước nhanh khi đun nóng tạo thành muối đisunfit

Ví dụ

2KHSO3 = K2 S2O5 + H2O

( kalidisunfit)Ion sunfit SO32- có cấu tạo hình chóp tam giác với nguyên tử S ở đỉnh có cặp electron tự do ở trên một obitan lai hoá:

Chính vì vậy ion SO32- dễ cho cặp electron đó để biến thành ion tứ diện HSO3- hay ion SO42- ion HSO3- tồn tại dưới hai dạng đồng phân:

Các chất oxy hoá như HNO3 , KmnO4, K2Cr2O7, halogen, vv… oxi hoá SO2

hidrosunfit và sunfit đến acid sunfuric hay sunfat

Ví dụ:

2HNO3 + SO2 = H2SO4 + 2NO2

Cl2 + H2O + Na2SO3 = Na2 SO4 + 2HClKhi để trong không khí muối sunfit và hidrosunfit biến dần thành sunfat

Ví dụ:

Na2SO3 + O2 = 2 Na2SO4

Khi phóng điện qua hỗn hợp khí SO2 và O2 dư dưới áp suất 0.5 mmHg và làm lạnh bằng không khí lỏng thì được một chất rắn màu trắng có thành phần là SO4 nó nóng chảy ở +30C giải phóng oxi để lại một chất lỏng màu da cam có thành phần là S2O7 Tuy nhiên với chất khử mạnh hơn, sunfua dioxit thể hiện tính oxi hoá

Ví dụ :

SO2 + H2S = 3S + H2OHidro và than khử SO2 ở nhiệt độ 5000C và 8000C tương ứng:

SO2 + 2 H2 = S + 2H2O

SO2 + 2C = S + 2CONhững phản ứng này được dùng trong công nghiệp để điều chế lưu huỳnh từ khí SO2.

Khi có chất xúc tác ( boxit ) CO có thể khử SO2 đến lưu huỳnh ở 5000C :

SO2 + 2CO = 2CO2 + SPhản ứng này đôi khi được dùng để thu hồi lại lưu huỳnh ở trong khí thải của một số nhà máy luyện kim

Sunfua dioxit được dùng chủ yếu để điều chế acid sunfuric và canxi

hidrosunfit, dùng trong việc sản xuất xenlulozơ, để tẩy trắng sợi và đường, làm thuốc trừ sâu và thuốc sát trùng

Trong công nghiệp, khí SO2 được điều chế bằng cách đốt cháy lưu huỳnh trong oxi hay trong không khí hoặc đốt các khoáng vật sunfua như pirit, galen và blenđơ

Ví dụ:

4 FeS2 + 11 O2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2