Đây là phƣơng pháp cổ điển nhất đƣợc dựa trên các phản ứng sau: Fe2O3 + H2S = Fe2S3 + H2O
2Fe2S3+3O2 = 2 Fe2O3 +6S
Sau khi bão hòa H2S, oxit sắt đƣợc hoàn nguyên bằng không khí (cấp oxi) để thu lƣu huỳnh.
Tốc độ phản ứng hấp phụ H2S của oxit sắt phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa khí và bề mặt vật liệu hấp phụ. Do đó để nâng cao tốc độ phản ứng, độ rỗng (xốp) của vật liệu hấp phụ phải lớn. thƣờng độ rỗng của oxit sắt không nhỏ hơn 50%.
Điểu kiện tốt nhất cho quá trình hấp phụ khí H2S bằng oxit sắt là: nhiệt độ trong khoảng 28 ÷30oC và độ ẩm của vật liệu hấp phụ khoảng 30%.
Để hoàn nguyên có thể áp dụng các phƣơng pháp sau:
- Oxy hoá vật liệu hấp thụ bằng oxy trong không khí.
- Thổi hỗn hợp khí có chứa 2 ÷3% oxi qua lớp vật liệu hấp phụ, nhiệt độ hoàn nguyên khoảng 600 ÷800o
C.
- Hoàn nguyên liên tục khối vật liệu hấp phụ bằng cách bổ sung vào dòng khí cần xử lý một thể tích không khí với tính toán sao cho lƣợng oxi trong hỗn hợp gấp 1,5 lần lƣợng oxi lý thuyết cần cho quá trình oxi hóa. Nhƣ vậy qua 1tri2nh hoàn nguyên xảy diễn ra song song với quá trình hấp phụ.
Ngoài ra có thể dùng Fe(OH)3 để khử H2S theo phản ứng sau 3H2S +2Fe(OH)3 = Fe2S3 +6 H2O +Q
Điều kiện tối ƣu cho phản ứng là nhiệt độ 28 ÷30oC, độ ẩm vật liệu không dƣới 30%. Quá trình này đƣợc áp dụng khi nồng độ khí H2S dƣới 0.5% tức là dƣới 7.5g/m3.
Sau khi bão hòa, vật liệu hấp phụ đƣợc hoàn nguyên bằng oxy trong không khí với sự tham gia của hơi nƣớc. Kết quả thu đƣợc là sắt sẽ chuyển thành hydroxit và lƣu huỳnh đơn chất đƣợc tách ra:
2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 +6S +606 kJ/mol
Thể tích không khí cấp cho quá trình hoàn nguyên đƣợc điều chỉnh tùy theo nhiệt độ và hàm lƣợng oxy trong hỗn hợp khí đi vào hệ thống.
Vật liệu hấp phụ đƣợc xem là hết tác dụng khi hàm lƣợng lƣu huỳnh chiếm 50% khối lƣợng vật liệu. Lƣu huỳnh tích tụ trong vật liệu dần dần bao bọc các hạt Fe(OH)3 và gây trở ngại cho sự thâm nhập của khí H2S vào bề mặt của các hạt vật liệu hấp phụ. Lúc đó phải thay mới vật liệu hấp phụ, còn vật liệu hấp phụ hết tác dụng thì đƣợc hoàn nguyên bằng phƣơng pháp nhiệt.
Hệ thống lọc rất đơn giản, bao gồm nhiều bình lọc lắp song song nhau theo chiều đi của khí, trong mỗi bình có nhiều lớp vật liệu hấp phụ để khí lần lƣợt đi qua hết lớp này đến lớp khác. Bề cao của mỗi lớp khoảng 0,3 ÷ 0,5 m. Hệ thống van trên đƣờng ống dẫn khí cho phép cắt bất kỳ bình hấp phụ nào đã bão hòa để thay mới vật liệu hấp phụ khác hoặc tiến hành hoàn nguyên. Nếu bình hấp phụ có 4 lớp thì hiệu quả khử H2S có thể đạt 99,0 ÷ 99,9%. Ngoài hệ thống hấp phụ kiểu nhiều bình ngƣời ta còn chế tạo thiết bị hấp phụ kiểu tháp.
Ngoài ra có thể dùng ZnO làm chất hấp phụ để khử H2S theo phản ứng ZnO + H2S = ZnS + H2O Không khí Hơi nƣớc Nƣớc Khí vào hệ thống lọc Khí sạch Fe2O3 1 1 2 Hình 3.30: Sơ đồ hấp phụ H2S bằng oxit sắt 1. tháp hấp phụ, 2. ejector
Dung dịch tƣới
Khí vào Khí sạch
thoát ra 1
Hình 3.31: Sơ đồ hệ thống xử lý khí H2S bằng natri thioasenat
1. tháp hấp thụ, 2. bơm, 3. thiết bị làm nóng dung dịch, 4. tháp oxy hóa, 5. thùng phân ly lƣu huỳnh, 6. thùng lắng lƣu huỳnh, 7. máy lọc ly tâm,
4 2 3 Không khí 5 6 7 Lƣu huỳnh Khi loại vật liệu hấp phụ này hết tác dụng ngƣời ta thay mới chứ không hoàn nguyên vì quá trình hoàn nguyên phức tạp và không kinh tế. vì vậy phƣơng pháp này chỉ áp dụng để xử lý một lƣợng khí thải nhỏ với nồng độ ban đầu của H2S không lớn lắm.