SO2是量大、影响面广的污染(rǎn)物。燃烧过程及一些工业生产(chǎn)排出的废气中SO2的浓度较低,而对低浓(nóng)度SO2的治理(lǐ),目前还缺少完善的方(fāng)法,特别是对大(dà)气量的烟(yān)气脱硫更(gèng)需进一步进行研究。目前(qián)常用的脱除SO2的方法有抛弃法和回(huí)收法两种。抛弃法是将脱硫的生成物作为固体废物抛(pāo)掉(diào),方法简(jiǎn)单(dān),费用低廉(lián),美国、德国(guó)等一些国(guó)家多采用此法。回收法(fǎ)是(shì)将SO2转变成有用的(de)物质加以回收,成本高,所得(dé)副产品存在(zài)着应用及销(xiāo)路(lù)问题,但对保护环境有利(lì)。在我国,从国情(qíng)和(hé)长远(yuǎn)观点考虑,应以回收法为(wéi)主。
目前,在工业上已应用的脱除SO2的(de)方法主要为湿法,即用液体吸收(shōu)剂洗(xǐ)涤(dí)烟气(qì),吸(xī)收(shōu)所含的SO2;其次为干法,即用吸附剂或催化剂脱除废气中的SO2。
1.湿法—废气(qì)治理
(1)氨法用氨水作吸收(shōu)剂(jì)吸收(shōu)废气中的(de)SO2,由于(yú)氨易挥发,实际上此法(fǎ)是用氨水与SO2反应(yīng)后生成的亚硫酸铵水溶液作(zuò)为吸(xī)收SO2的吸收剂,主要反(fǎn)应如下:
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
通入氨后的再(zài)生反应:
NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3
对吸收后的(de)混合液(yè)用不同方(fāng)法处(chù)理(lǐ)可得到不同的副产物。
若用浓硫酸或浓(nóng)硝酸等对吸收液(yè)进行(háng)酸(suān)解(jiě),所得(dé)到的副产物为高(gāo)浓度SO2、(NH4)2SO4,或NH4NO3,该法称为氨-酸法。
若(ruò)用NH3、NH4HCO3等将吸收液中(zhōng)的NH4HSO3中和为(NH4)2SO3后,经(jīng)分离可副产结晶的(NH4)2SO3,此法不消(xiāo)耗酸(suān),称为氨(ān)-亚铵法。
若将吸收液用NH3中和,使(shǐ)吸收液中的NH4HSO3都变为(wéi)(NH4)2SO3,再用空气(qì)对(duì)(NH4)2SO3进(jìn)行(háng)氧化,则可得(dé)副产品(NH4)2SO4,该法称为氨-硫铵法。
氨法工艺成熟,流(liú)程、设备简单,操作方便,副产的SO2可生产液态(tài)SO2或制硫酸。硫(liú)铵可作化肥,亚铵可用于制浆造纸代替烧碱(jiǎn),是一种较好的方法。该法适(shì)用于处理硫酸生产尾气(qì),但由(yóu)于氨易挥发,吸收剂消耗量大,因(yīn)此缺乏氨(ān)源的地方不宜采用此法。
(2)钠碱(jiǎn)法本法(fǎ)是用(yòng)氢氧化钠或碳酸钠的水溶(róng)液作为开始吸收剂,与SO2反应生成的Na2SO3继续(xù)吸(xī)收SO2,主要(yào)吸收反(fǎn)应为:
NaOH+SO2→NaHSO3
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
生成的吸收液为Na2SO3和NaHSO3的混合液。用不同的方法处理吸收液,可得(dé)不同的副产物。
将吸收液(yè)中的NaHSO3用(yòng)NaOH中和,得到(dào)Na2SO3。由于Na2SO3溶解度(dù)较NaHSO3低(dī),它则从溶(róng)液中(zhōng)结晶出(chū)来,经(jīng)分离可得副(fù)产物Na2SO3。析出(chū)结晶(jīng)后的母液作为吸(xī)收剂循(xún)环(huán)使用。该(gāi)法称为亚硫酸(suān)钠法。
若将吸收液中的NaHSO3加(jiā)热再(zài)生,可得到高浓度SO2作为副(fù)产物。而(ér)得到的(de)Na2SO3结晶经分离溶(róng)解后返回吸收(shōu)系统循环使用。此(cǐ)法(fǎ)称为(wéi)亚硫酸钠循环法或威尔曼洛德钠法。
钠碱吸收剂吸收能力大(dà),不易挥发,对吸收系统不存在结垢、堵塞等问(wèn)题。亚硫酸钠法工艺成熟、简单(dān)、吸收效(xiào)率(lǜ)高,所得副产(chǎn)品纯度(dù)高,但耗碱量大,成本高, 因此只适(shì)于(yú)中(zhōng)小气量烟气的治理。而(ér)吸收液循环法可处理大气量烟气,吸收效率可(kě)达90%以上(shàng),在(zài)国外是应用最多的方法之一(yī)。
(3)钙碱法此法是用石灰石、生石(shí)灰或消石灰的乳(rǔ)浊(zhuó)液为吸收剂吸收烟气中SO2的方法(fǎ),对吸收液进行氧化(huà)可副产(chǎn)石(shí)膏,通过控制吸收液的pH值,可以(yǐ)副(fù)产半(bàn)水亚硫酸钙。
该法(fǎ)所用吸(xī)收剂价廉(lián)易(yì)得,吸收效率高,回收的产物石膏可用(yòng)作建筑(zhù)材料,而半水(shuǐ)亚硫酸(suān)钙是一(yī)种钙塑材料,用途广(guǎng)泛,因此成为(wéi)目(mù)前吸收(shōu)脱硫应用最多的方法(fǎ)。该法存(cún)在的最主要问题是吸收系统容易结(jié)垢、堵塞;另外,由于(yú)石灰乳循环量大,使设备体积增大,操作费用增高。
除以上方法(fǎ)外,可采用的吸收(shōu)方法还(hái)有双碱法、金属(shǔ)氧化(huà)物吸收(shōu)法等。
2.干法—废气治理
(1)活性炭吸附法在有氧及(jí)水蒸气存在的(de)条件下(xià),用活性炭(tàn)吸附SO2。由(yóu)于活(huó)性炭表面具有(yǒu)的催化作用,使吸(xī)附的(de)SO2被烟气中的O2氧化为SO3,SO3再和水(shuǐ)蒸(zhēng)气(qì)反应生成硫酸。生成的(de)硫酸可用水(shuǐ)洗涤下来;或(huò)用加(jiā)热的方法(fǎ)使其分(fèn)解,生成(chéng)浓度高的(de)SO2,此SO2可用来制酸。
活性炭吸附法虽然不(bú)消耗酸(suān)、碱等原(yuán)料,又无污水排出(chū),但由于活(huó)性炭吸附容量有限,因此对吸附剂要不断再生,操作麻烦。另外为(wéi)保证吸附效率,烟气通(tōng)过吸附(fù) 装(zhuāng)置的速度不宜过大。当处理气量(liàng)大时,吸附装(zhuāng)置体积必须(xū)很大才(cái)能满足要(yào)求,因而(ér)不适于大气(qì)量烟气的处理,而(ér)所得(dé)副产物硫酸浓度(dù)较低,需进行浓缩才(cái)能应用, 以上这些限制了该(gāi)法的普遍(biàn)应用。
(2)催化氧化法在催化剂的作用下可将SO2氧化(huà)为SO3后进行净化。干式催化(huà)氧化法可用来处理硫酸尾气,技术(shù)成(chéng)熟,已成为制酸(suān)工艺(yì)的一部分。也(yě)用此法处理电厂锅炉烟气(qì)及炼油尾(wěi)气