II. Các phương pháp xử lý khí SO2 [4]
3. Hấp thụ bằng sữa vôi kết hợp với MgSO
Nội dung : Khí thải chứa SO2 được hấp thụ bằng dung dịch MgSO4 0,3 ÷ 0,1M. Thực chất quá trình hấp thụ được thực hiện bởi MgSO3. Tiếp đó, MgSO3 sẽ được tái sinh nhờ thực hiện kết tủa canxi sunphat ở bể phía ngoài tháp hấp thụ.
Đầu tiên SO2 phản ứng với SO2 để tạo thành H2SO3. Tiếp đó, H2SO3 sẽ phản ứng với MgSO3 :
H2SO3 + MgSO3 Mg2+ + 2HSO- 3
Tiếp đó, tại bể phía ngoài tháp hấp thụ, khi có mặt của canxi cacbonat, MgSO3 sẽ được tái sinh :
Mg2+ + 2HSO-3 +CaCO3 Ca2+ + SO32- + CO2 + H2O Như vậy phản ứng tổng cộng của phương pháp này là :
Ca2+ + SO32- + 0,5H2O CaSO3.0,5H2O↓
Một phần sunphit sẽ bị oxy hóa thành sunphat. Vì vậy trong kết tủa còn có cả CaSO4.2H2O
4. Hấp thụ bằng nước
Hấp thụ bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là khói từ các loại lò trong công nhiệp
Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có nước - scrrubơ.
Giai đoạn 2:
Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ (nếu cần) và nước sạch.Mức hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO2 khổi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Cụ thể là nhiệt độ 100oC thì khí SO2 bốc ra một cách hoàn toànvà trong khí thoát ra có lẫn hơi nước. Bằng phương pháp ngưng tụ người ta có thể thu được khí SO2 với độ đậm đặc ≈ 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric. Độ hòa tan của SO2 trong nước thấp nên cần lưu lượng lớn và thiết bị hấp thụ có thể tích lớn. SO2 thoát ra khỏi dung dịch khi nhiệt độ cao.
Để giải hấp thụ cần đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có một nguồn cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn. Đó là một khó khăn. Ngoài ra, đẻ sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ thì phải làm nguội nước xuống gần 10oC – tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém.
+ Ưu điểm:
- Dung dịch hấp thụ là nước nên rất rẻ. - Có thể hấp thụ cả khí thải khác và bụi
+ Nhược điểm:
- Do độ hòa tan của khí SO2 trong nước thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn , cồng kềnh.
- Để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 100oC nên tốn rất nhiều năng lượng , chi phí nhiệt lớn.
- Thiết bị dễ bị ăn mòn
- Cần phải cấp nguồn lạnh nên tốn kém.
Phương pháp hấp thụ SO2 bằng nước chỉ áp dụng được khi: • Nồng độ ban đầu của SO2 trong khí thải tương đối cao. • Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ.
• Có sẵn nguồn nước lạnh.
• Có thể xả được nước có chứa ít nhiều axit ra sông ngòi. Sơ đồ hệ thống xử lý
5. Phương pháp magiê oxit (MgO)
Về khả năng sử dụng sữa MgO để khử SO2 khói thải đã được biết từ lâu, nhưng nghiên cứu ứng dụng trong công nhgiệp mới được thực hiện gần đây chủ yếu là do các
nhà khoa học – công nghệ của Liên Xô cũ. SO2 được hấp thụ bởi oxit –hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê. Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau:
MgO + SO2 = MgSO3
Magie sunfit lại tác dụng trực tiếp với SO2 để cho bisunfit MgSO3 + H2O + SO2 = Mg( HSO3)2
Một phần magie sunfit tác dụng với oxy trong khói thải để tạo thành sunfat MgSO3 + O2 = MgSO4
Magie sunfat không có hoạt tính với SO2 do đó phản ứng oxy hóa sunfit là không mong muốn. tuy nhiên khi nồng độ MgSO4 trong dung dịch làm việc đạt 120-160 g/l thì quá trình oxy hóa sunfit sẽ ngừng lại không tiếp tục xảy ra nữa.
Magie bisunfit có thể bị trung hòa bằng cách bổ sung them MgO mới: MgO + Mg(HSO3) 2= 2MgSO3 + 2H2O
Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, do đó MgSO3 sẽ kết tủa thành tinh thể hexahydrat MgSO3.6 H2O và ở nhiệt độ 50oC hexahydrat biến thành trihydrat MgSO3.3 H2O.
Các tinh thể được tách ra khỏi dung dịch huyền phù, sây khô và xử lý nhiệt ở nhiệt độ 800-900oC để thu hồi MgO và SO2
MgSO3 MgO + SO2
Magie oxit được quay lại chu trình làm việc còn SO2 đậm đặc có thể đưa sang công đoạn chế biến axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất.
Ưu điểm của phương pháp magiê oxit:
- Khắc phục được tình trạng tạo chất thải rắn - Tận dụng được SO2 để sản xuất axit sunfuric - Hiệu quả cao
- Đơn giản
Nhược điểm: Tốn chi phí năng lượng tái sinh MgO.