硫化氫為具有腐蝕性的有毒氣體，人們可耐受濃度為150 mg／ITI (標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同)，但有一時(shí)的頭痛、疲倦感覺。當(dāng)濃度達(dá)到1 000～1 500 mg／ITI 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生失神、致死等急性中毒現(xiàn)象。硫化氫在作業(yè)場(chǎng)所的適合高允許濃度限定為10 mg／m 3_ 。目前治理H S污染常用的方法有如下幾種 J：

    ①克勞斯法，先將H s燃燒部分氧化生成s0 ，繼而與進(jìn)氣中的H s作用生成硫磺；② 吸收法，利用有機(jī)溶劑(如環(huán)丁砜等)或堿液(如氫氧化鈉)將H s吸收；③吸附法，例如用活性炭將H s氣體吸附，然后將其氧化成硫磺；④氣固反應(yīng)法，例如用ZnO處理H’S得到產(chǎn)物ZnS?？藙谒狗?、吸附法、氣固反應(yīng)法裝置投資成本較高，適合規(guī)模較大的廢氣處理。而吸收法由于不能再生吸收液，或者雖然可再生但再生成本較高，對(duì)廢氣處理量較小的情況也沒有經(jīng)濟(jì)價(jià)值。針對(duì)一些企業(yè)排出的濃度較高的H s廢氣，但其總量較小的特點(diǎn)，我們經(jīng)過實(shí)驗(yàn)開發(fā)了吸收氧化法，發(fā)現(xiàn)這是一種經(jīng)濟(jì)可行的方法，能很好地解決總量不太大的含硫化氫廢氣的治理問題。這種硫化氫廢氣治理工藝已在川安化工廠成功實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，治理效果很理想。

    1 實(shí)驗(yàn)

    1．1 試劑與儀器

    碳酸鈉(工業(yè)品)、對(duì)苯二酚(A．R．)、硫化亞鐵(A．R．)、稀硫酸、硝酸鉛(A．R．)；燒杯、燒瓶、鼓泡器、吸收瓶、pH試紙、加熱器、鐵架臺(tái)、流量計(jì)。

    1．2 反應(yīng)原理H，s+ 0 s+HE0 (1)在催化劑存在的條件下，用空氣氧化硫化氫，將其變成可回收利用的硫磺，從而消除硫化氫污染。

    1．3 實(shí)驗(yàn)方法用碳酸鈉溶液作吸收液吸收廢氣中的硫化氫，當(dāng)吸收池中碳酸鈉溶液吸收完全后，在催化劑作用下用空氣進(jìn)行氧化，將硫化氫轉(zhuǎn)變成硫磺，同時(shí)再生吸收劑碳酸鈉。如此往復(fù)循環(huán)就可以不斷將硫化氫處理成水和硫磺。

    1．3．1 硫化氫的產(chǎn)生在實(shí)驗(yàn)室研究硫化氫的吸收和再生過程及工藝處理?xiàng)l件，需要穩(wěn)定釋放的硫化氫。我們采用硫化亞鐵與稀硫酸反應(yīng)的方法得到硫化氫。實(shí)驗(yàn)中不能用濃硫酸，因?yàn)闈饬蛩釙?huì)氧化硫化氫。反應(yīng)式如下：FeS+H2SO4一FeSO4+H2s f (2)

    1．3．2 硫化氫的吸收經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)比較，考慮環(huán)保和經(jīng)濟(jì)要求，選擇碳酸鈉溶液作吸收液，吸收反應(yīng)如下：H2S+Na2CO3一NariS+NaHCO3(3)NariS+Na2CO3- Na2S+NaHCO3 (4)1．3．3 硫化氫的氧化和吸收液的再生被吸收液吸收的硫化氫在催化劑的作用下，易被空氣中的氧氣氧化成硫磺。NariS+ 0 一Na0H+S (5)Na，s+÷0，+H，0=： 2NaOH+s (6)產(chǎn)生的氫氧化鈉與吸收過程中產(chǎn)生的碳酸氫鈉反應(yīng)，得到吸收劑碳酸鈉，實(shí)現(xiàn)吸收的再生。如此往復(fù)循環(huán)，碳酸鈉就可以不斷重復(fù)利用：NaOH+NaHCO3一Na2CO3+H2O (7)

    1．3．4 硫化氫的檢測(cè)

    為了檢測(cè)吸收瓶中吸收液是否飽和，用硝酸鉛溶液進(jìn)行分析檢測(cè)。如果吸收液飽和，逸出的硫化氫將與硝酸鉛反應(yīng)生成黑色硫化鉛沉淀：

    Pb(NO3)2+H2S： 2HNO3+PbS i

    2 結(jié)果與討論

    2．1 吸收液選擇實(shí)驗(yàn)

    實(shí)驗(yàn)采用氫氧化鈉、氨水、碳酸鈉溶液吸收硫化氫 、引，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表1 吸收液選擇實(shí)驗(yàn)結(jié)果氫氧化鈉能對(duì)硫化氫進(jìn)行徹底吸收，但其堿性太強(qiáng)，在強(qiáng)堿條件下氧化生成的硫磺易與硫化物生成多硫化物，進(jìn)而發(fā)生生成硫代硫酸鹽的副反應(yīng)。此外氫氧化鈉溶液的腐蝕性較強(qiáng)、處理成本較高。

    氨水也能對(duì)硫化氫進(jìn)行徹底吸收，但氨水具有強(qiáng)烈的刺激性，其本身也會(huì)造成一定污染，所以也不適合作吸收劑。碳酸鈉能對(duì)硫化氫進(jìn)行徹底吸收，而且其成本和腐蝕性都較小。如果控制好水溶液濃度，能很好地抑制硫代硫酸鹽和其他雜質(zhì)的生成。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇碳酸鈉作吸收劑。

    2．2 碳酸鈉吸收液適宜濃度的實(shí)驗(yàn)

    為了確定碳酸鈉水溶液濃度對(duì)硫化氫吸收的影響，進(jìn)行了4種濃度的條件實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。表2 碳酸鈉溶液濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果由表2數(shù)據(jù)可以看出：碳酸鈉溶液的濃度過低不利于吸收；濃度過高，硫磺易發(fā)生生成硫代硫酸鹽的副反應(yīng)。因此選擇 (Na CO )為3％ 到5％ 的碳酸鈉溶液較合適?？紤]到吸收氧化反應(yīng)過程本身要生成水，會(huì)稀釋吸收液，而且實(shí)際操作過程中碳酸鈉會(huì)損失，所以選擇 (Na CO )為5％ 的碳酸鈉溶液作吸收劑更合適。

    2．3 催化劑及其濃度

    催化劑可以選擇苦味酸或?qū)Ρ蕉?。由于苦味酸具有爆炸危險(xiǎn)，在存放過程中有不安全因素，而對(duì)苯二酚催化速度快又安全，所以選擇對(duì)苯二酚作吸收催化劑。固定碳酸鈉吸收液初始濃度、吸收時(shí)間、再生時(shí)間，考查對(duì)苯二酚濃度變化對(duì)硫化氫吸收效果的影響，結(jié)果見表3。表3 催化劑濃度對(duì)硫化氫吸收效果的影響在其他條件固定的情況下，用精密pH試紙測(cè)定再生后的物液pH值，可以知道催化劑濃度對(duì)吸收劑再生效果的影響。pH值越高，再生效果越好。由表3數(shù)據(jù)可知，選擇催化劑在物液中的含量為0．03％適合合適，催化劑濃度再提高對(duì)再生效果已經(jīng)沒有明顯意義。對(duì)苯二酚在堿性條件下易被氧化成醌式結(jié)構(gòu)，進(jìn)而被氧化為復(fù)雜產(chǎn)物。但在本工藝中由于有硫負(fù)離子的存在，其強(qiáng)還原性對(duì)對(duì)苯二酚的氧化具有抑制作用，因此用對(duì)苯二酚作催化劑是完全可行的。在工業(yè)生產(chǎn)中，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)加一定的對(duì)苯二酚以保持適宜的催化劑濃度。

    2．4 再生時(shí)間固定吸收液初始濃度、吸收時(shí)間、催化劑濃度，考查再生時(shí)間對(duì)吸收劑再生效果的影響，結(jié)果見表4。表4 吸收液再生時(shí)間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)再生時(shí)間 I h 2 h 3 h 4 h 5 h再生后物液pH值／1 9．9 10．3 10．5 10．6， 10．5由表4可知，隨著再生時(shí)問延長，物液的pH值增加，碳酸鈉再生果趨好。當(dāng)再生時(shí)間延長到3 h以上時(shí)，效果已不明顯，甚至還有下降的趨勢(shì)，而且時(shí)間越長，設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度越低，動(dòng)力?肖耗也相應(yīng)增加，所以選擇經(jīng)濟(jì)的再生時(shí)間為3 h。

    2．5 吸收傳質(zhì)效率根據(jù)化學(xué)反應(yīng)工程理論，硫化氫吸收屬于液膜控制，因此應(yīng)設(shè)法增加吸收液的渦流擴(kuò)散系數(shù)，該系數(shù)越大吸收越完全。在傳質(zhì)速度適當(dāng)時(shí)，吸收率可達(dá)99．9％以上。工業(yè)上可用噴射泵實(shí)現(xiàn)充分傳質(zhì)。

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