SO2是量(liàng)大(dà)、影响面广的污染物(wù)。燃烧过(guò)程及一些工(gōng)业生产(chǎn)排出的废气中SO2的(de)浓度较低,而对低浓度SO2的治(zhì)理(lǐ),目前还缺(quē)少完善的(de)方法(fǎ),特别(bié)是对大气量的烟气脱硫更需进(jìn)一步(bù)进行(háng)研究。目前(qián)常用的脱除SO2的方法有抛弃法(fǎ)和(hé)回收法两种。抛弃法是(shì)将脱(tuō)硫的生成物作为固体(tǐ)废(fèi)物抛(pāo)掉,方法简单,费用低廉,美国、德国等一(yī)些国家多采用(yòng)此法。回收法是将SO2转变成有用的物质加以(yǐ)回收,成本高,所得(dé)副产(chǎn)品存在着应用及销路问题,但对(duì)保护环境有利。在我国(guó),从国情(qíng)和长远观点考(kǎo)虑,应(yīng)以回收法为主。
目(mù)前,在工业上已应用的(de)脱除SO2的方法主要为(wéi)湿法,即用液体吸收(shōu)剂洗涤烟气,吸收所(suǒ)含的SO2;其次为(wéi)干法(fǎ),即用(yòng)吸附剂或催化剂脱除废(fèi)气中的SO2。
1.湿法—废气治理
(1)氨法用氨水作吸收剂吸收(shōu)废(fèi)气中的SO2,由于氨易挥(huī)发,实际上此法是用氨水(shuǐ)与SO2反应后生成的亚硫酸铵水(shuǐ)溶液作(zuò)为吸收SO2的吸收剂(jì),主要反应如(rú)下:
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3
通入氨后(hòu)的再生(shēng)反(fǎn)应:
NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3
对(duì)吸收后的混合液用不同(tóng)方法处理可得到不同的副产物(wù)。
若用浓硫酸或浓硝酸等对吸收(shōu)液进行酸解(jiě),所(suǒ)得到的副产物为高浓度SO2、(NH4)2SO4,或(huò)NH4NO3,该(gāi)法称(chēng)为氨-酸法。
若(ruò)用NH3、NH4HCO3等将吸收液中的NH4HSO3中和(hé)为(NH4)2SO3后,经(jīng)分离可副产(chǎn)结晶的(NH4)2SO3,此(cǐ)法不消耗(hào)酸,称为氨(ān)-亚铵法。
若将吸收液用NH3中和(hé),使吸收液中的NH4HSO3都变为(NH4)2SO3,再用(yòng)空气对(duì)(NH4)2SO3进行氧化,则可得副产品(pǐn)(NH4)2SO4,该(gāi)法称(chēng)为氨-硫(liú)铵法(fǎ)。
氨法工艺成熟,流(liú)程、设(shè)备(bèi)简单,操作(zuò)方便(biàn),副(fù)产(chǎn)的SO2可生产液(yè)态SO2或制硫酸。硫铵(ǎn)可作化肥(féi),亚铵可用于制浆造纸代替烧碱,是一种(zhǒng)较好的方法。该(gāi)法适用(yòng)于处理硫酸生产尾气(qì),但由(yóu)于氨易挥(huī)发,吸收剂(jì)消(xiāo)耗量大(dà),因此缺(quē)乏氨源(yuán)的地方(fāng)不宜采用此法。
(2)钠碱法本法(fǎ)是(shì)用氢氧化(huà)钠或碳(tàn)酸钠的水(shuǐ)溶液作为开(kāi)始吸收剂,与SO2反(fǎn)应生成的(de)Na2SO3继续吸收SO2,主(zhǔ)要吸收反(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(de)混合液(yè)。用不同的(de)方(fāng)法(fǎ)处理吸收液,可(kě)得不(bú)同的副产(chǎn)物。
将吸(xī)收液中(zhōng)的(de)NaHSO3用NaOH中和,得(dé)到Na2SO3。由于Na2SO3溶解度(dù)较NaHSO3低,它则从溶液中结晶出来,经分离可得副产物Na2SO3。析出结晶后的母(mǔ)液(yè)作为吸收剂(jì)循环(huán)使用。该法称为亚(yà)硫酸(suān)钠法。
若将吸收液中的NaHSO3加热(rè)再生,可得到高浓度SO2作为副产(chǎn)物。而得(dé)到的Na2SO3结晶经分离溶解后返回吸收系(xì)统循环使用。此法称为亚硫酸钠循环法(fǎ)或威尔(ěr)曼洛德钠(nà)法。
钠碱吸(xī)收剂吸收能力大,不易挥发,对吸收系统不存在结垢、堵塞等问题。亚(yà)硫酸钠法(fǎ)工艺成熟、简单、吸收(shōu)效率高,所得副(fù)产品纯度高,但耗碱量大,成(chéng)本高, 因(yīn)此只适(shì)于中小(xiǎo)气量烟气的治理。而吸收液循环法可处理大气量烟气,吸收效率可达90%以上,在国外是应用(yòng)最多的方法之一。
(3)钙碱法此法是用石灰石(shí)、生石灰或消石灰的乳浊液为吸收剂吸收(shōu)烟气中(zhōng)SO2的(de)方法(fǎ),对吸收液进行氧化可副产(chǎn)石膏(gāo),通过控制吸收液的pH值,可(kě)以副产(chǎn)半水亚硫酸(suān)钙。
该法所用吸收剂价廉易(yì)得,吸收(shōu)效率高,回收的(de)产物石膏可用(yòng)作建筑材料,而(ér)半(bàn)水亚硫酸钙是一种钙塑材料,用途广(guǎng)泛(fàn),因此成为目前吸收脱硫应用最(zuì)多的方法。该法存在(zài)的最主要问题是吸收系统容(róng)易结垢、堵塞;另外,由(yóu)于石灰乳循环量大,使设备体积增大(dà),操作费用增高。
除以上方法外,可采(cǎi)用的(de)吸收方法还有双碱法、金属氧化物吸收法等。
2.干法—废气治(zhì)理
(1)活(huó)性炭吸(xī)附法在有(yǒu)氧及(jí)水蒸气存(cún)在的条件下,用活(huó)性炭吸附SO2。由于活性炭表面具有的催化作用,使吸(xī)附的SO2被烟气中的O2氧化为SO3,SO3再和水蒸气反应生成硫酸。生成的硫酸可用水(shuǐ)洗涤下来;或用加热的方法使其(qí)分解,生成浓度高的SO2,此SO2可(kě)用来制酸。
活性炭(tàn)吸(xī)附(fù)法虽然不消耗酸、碱等(děng)原料,又(yòu)无污水排出,但由于(yú)活性炭(tàn)吸附(fù)容量有限,因此对吸(xī)附剂要(yào)不断再生,操作麻烦。另外(wài)为保证吸(xī)附效率,烟气通过吸附 装置(zhì)的速度(dù)不(bú)宜过大。当处理气量(liàng)大时,吸附装(zhuāng)置体(tǐ)积(jī)必须很(hěn)大才(cái)能满足(zú)要(yào)求(qiú),因(yīn)而不适于大气量烟气的处理,而所得副产物硫酸(suān)浓度(dù)较(jiào)低,需进行浓缩才能应用, 以上(shàng)这些限制了该法的普遍应用。
(2)催化氧化法在催化剂的作用下可(kě)将SO2氧化为(wéi)SO3后进行净化(huà)。干式催(cuī)化氧化法可(kě)用来处理硫酸尾(wěi)气,技术(shù)成熟,已成为制酸工艺(yì)的一部分(fèn)。也用此(cǐ)法处理(lǐ)电厂锅炉烟(yān)气(qì)及炼油尾气