Tải bản đầy đủ

Ô nhiễm hợp chất Lưu Huỳnh Hóa Môi Trường

ĐẶT VẤN ĐỀ + KHÁI NIỆM:
Hiện nay vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đặc biệt là các khu đô thị không
phải là vấn đề riêng lẻ của một quốc gia hay một khu vực mà nó đã trở thành vấn đề
toàn cầu. Thực trạng phát triển kinh tế xã hội của các quốc gia trên thế giới trong thời
gian qua đã có những tác động lớn đến môi trường, và đã làm cho môi trường sống của
con người bị thay đổi và ngày càng trở nên tồi tệ hơn. Những năm gần đây nhân loại đã
phải quan tâm đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, đó là sự biến đổi khí hậu,
nóng lên toàn cầu, sự suy giảm tầng ozon và mưa axit ở Việt Nam. Ô nhiễm môi trường
không khí đang là một vấn đề bức xúc đối với môi trường đô thị, công nghiêp và các
làng nghề. Ô nhiễm môi trường không khí không chỉ tác động xấu đối với sức khỏe con
người (đặc biệt là gây ra các bệnh đường hô hấp), mà còn ảnh hưởng đến các hệ sinh
thái và biến đổi khí hậu như hiệu ứng nhà kính, mưa axit và suy giảm tầng ozon.
Xuất phát từ vấn đề trên, nhóm em đã lựa chọn đề tài “Nguyên nhân, tác hại và
phương pháp xử lí ô nhiễm các hợp chất khí của lưu huỳnh trong khí quyển”.
Vậy hợp chất của lưu huỳnh là gì?
Lưu huỳnh là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn, kí hiệu S, số hiệu nguyên
tử 16. Lưu huỳnh là phi kim phổ biến không mùi, không vị và nhiều hóa trị, tồn tại ở
dạng chất rắn kết tinh màu vàng chanh. Trong tự nhiên, nó có thể tìm thấy ở dạng đơn
chất hay trong các khoáng chất sunfua, sunfat. Nó là một nguyên tố thiết yếu cho sự
sống và được tìm thấy trong 2 axit amin. Sử dụng thương mại chủ yếu của nó trong các
phân bón nhưng cũng được dùng rộng rãi trong thuốc súng, diêm, thuốc trừ sâu và thuốc

diệt nấm.
Hợp chất của lưu huỳnh gồm: Sunfua hidro (H2S) và các hợp chất có oxi như
SO2, SO3, …
Ở nhiệt độ phòng, lưu huỳnh là một chất rắn xốp màu vàng nhạt. Mặc dù lưu huỳnh
không được ưu thích bởi mùi của nó thường xuyên bị so sánh với mùi trứng ung – mùi
này thực ra là đặc trưng của sunfua hidro cồn lưu huỳnh đơn chất không có mùi. Nó
cháy với ngọn lửa màu xanh lam và tỏa ra lưu huỳnh đioxit(SO 2), với mùi ngột ngạt dị
thường. Lưu huỳnh không tan trong nước nhưng bị hòa tan trong đisunfua cacbon và
trong các dung môi phân cực khác. Các trạng thái oxi hóa phổ biến của lưu huỳnh là -2,
-1 (pirit sắt), +2,+4,+6.
Lưu huỳnh tạo thành các hợp chất ổn định gần như với mọi nguyên tố ngoại trừ
các khí trơ. Trong hợp chất SOx của lưu huỳnh thì SO2 và SO3 là quan trọng hơn và có
thể đại diện cho SOx.
NGUYÊN NHÂN TẠO KHÍ SO2, SO3, H2S GÂY Ô NHIỄM:


SO2 là chất khí không màu, có mùi hắc, khó cháy nổ, được sinh ra do:
-

Nung và luyện pirit sắt, quặng lưu huỳnh, các nguyên liệu hóa thạch.
Các quá trình trong phân xưởng đúc.
Sản phẩm cao su phân bón, sản xuất khí lò cao…
Các quá trình hóa học sản xuất H2SO4.
Có trong các núi lửa khi chúng hoạt động.
Con người nung thạch cao, nấu chảy kim loại (công nghệ luyện kim).
Hoạt động công nghiệp của các xí nghiệp, nhà máy…

SO3 thường phát thải cùng với SO2 với khoảng 1-5% so với SO2, kết hợp nhanh
với hơi ẩm trong khí quyển tạo thành H2SO4 có điểm sương thấp.
TÁC HẠI CỦA CÁC CHẤT LƯU HUỲNH CÓ TRONG KHÍ QUYỂN
Khí quyển là mộthệ động với nhiều thành phần khí khác nhau, trong đó có sự trao
đổi liên tục với các động vật, thực vật; với đại dương; với đất theo các quá trình vật lí,
hóa học. Các chất khí mới lại có thể được sinh ra bởi các quá trìnhchuyển hóa ngay
trong khí quyển, bởi các hoạt động sinh học, quá trình phun trào của núi lửa, phân huỷ
phóng xạ và các hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt của con người.
Các khí cũng có thể được loại khỏi khí quyển bởi các phản ứng hóa học, sinh học,
bởi các quá trình vật lí diễn ra trong khí quyển (như sự tạo thành các hạt), bởi sự sa lắng
và sự thu hút của đại dương và đất.Thời gian lưu trung bình của một phân tử khí sau khi
được đưa vào khí quyển có thể từ hàng giờ cho tới hàng triệu năm phụ thuộc vào chất
khí cụ thể. Vì vậy, để đánh giá tác động gây ô nhiễm của chúng cần phải xét đến chu


trình chuyển hóa của chúng từ lúc phát sinh cho tới khi bị loại khỏi khí quyển. Sau đây
chúng ta xem xét một số chất chính gây ô nhiễm môi trường không khí.
1. Khí SO2, SO3.
Trong khí quyển, khí sunfua đioxit (Lưu huỳnh đioxit) bị oxi hóa thành SO 3 theo
quá trình oxi hóa, xúc tác hay oxi hóa quang hóa.
Trong điều kiện độ ẩm cao dễ bị các giọt nước có lẫn nhiều bụi hấp thụ thì quá
trình oxi hóa diễn ra rất thuận lợi với điều kiện có mặt các chất xúc tác .NH 3 có trong
không khí cũng làm cho phản ứng tăng nhanh và làm tăng độ tan SO 2 trong giọt nước,
có thể tạo ra amôni sunphát. Còn quá trình oxi hóa quang hóa liên quan với điều kiện độ
ẩm và ánh sáng. SO2 được hoạt hóa và có năng lượng lớn và tác dụng với O 2 với tốc độ
nhanh thành SO3. Quá trình này càng nhanh khi trong khí quyển có Oxit nitơ và
Hidrocacbon Sunfuatrioxit (trioxit lưu huỳnh) được tạo ra từ SO 2, phản ứng ngay với
H2O tạo nên H2SO4 kết hợp dễ dàng với các giọt sinh ra một dung dịch H2SO4.


Trong khí quyển có NH3 hay các hạt NaCl thì Na2SO4.HCl sẽ hình thành. Như
vậy SO2 tồn tại trong khí quyển cũng chỉ được tính hàng ngày. SO 2 là khí tương đối
nặng nên thường ở gần mặt đất, ngang tầm sinh hoạt của con người, nên là khí ô nhiễm
và tác động trực tiếp đến cuộc sống.
SO2 là khí dễ tan trong nước nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của người và
động vật khi xâm nhập vào cơ thể. Ở hàm lượng thấp, SO 2 làm sưng niêm mạc, ở hàm
lượng cao 5 ( > 0,5mg/m3 ) gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp. Khi có mặt cả SO 2
và SO3 sẽ gây tác động mạnh hơn, thậm chí có thể gây co thắt phế quản và đến tử vong.
SO2 tạo nên H2SO4, là thành phần chính của mưa axit, làm thiệt hại mùa màng, nhiễm
độc cây trồng, giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nilông, tơ nhân tạo, đồ dùng bằng da,
giấy, ảnh hưởng đến chất lượng của các công trình xây dựng…
2. Khí sunfua hidro H2S
Khí sunfua hidro là khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi khó chịu ( mùi
trứng thối ) được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn từ có nguồn tự nhiên và
nhân tạo.
Khí H2S xuất hiện trong khí thải của các quá trình sản xuất có sư dụng nhiên liệu
hữu cơ chứa lưu huỳnh; các quá trình tinh chế dầu mỏ, tái sinh sợi hoặc khu vực chế
biến thực phẩm, xử lý rác thải.
Một phần H2S sinh trong tự nhiên bởi quá trình thối rữa của các chất hữu cơ dưới
tác dụng của vi khuẩn từ rác thải, cống rãnh, bờ biển, ao tù, hồ nước cạn, kể cả từ các
hầm lò khai thác than, các vệt núi lửa.
Trong không khí, 80% H2S bị oxi hóa thành SO2 do oxi hoặc ozon.
H2S + O3 → H2O + SO2
Tốc độ phản ứng diễn ra trong điều kiện thời gian tồn tại của H 2S với nồng độ
một phần tỉ khi tiếp xúc với O 3, nồng độ 0,05ppm trong điều kiện trong không khí có
15.000 hạt bụi / cm3 vào khoảng 2 giờ. Vì H2S, O2, O3 đều hòa tan được trong nước nên
tốc độ oxi hóa H2S trong sương mù, các giọt lỏng trong mây diễn ra rất nhanh. Như vậy
sự tồn tại của H2S trong khí quyển được tính hàng giờ.
Khí sunfua hidro có thể gây độc hại như sau: ở nồng độ thấp gây nhức đầu, khó
chịu; ở nồng độ cao (> 150ppm) gây tổn thương màng nhày của cơ quan hô hấp, viêm
phổi; ở nồng độ khoảng 700ppm đến 900ppm có thể xuyên màng phổi, xâm nhập mạch
máu, dẫn đến tử vong.
Đối với thực vật, H2S làm tổn thương lá cây, rụng lá, giảm khả năng sinh trưởng.
CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ VÀ XỬ LÍ CÁC HỢP CHẤT LƯU HUỲNH:
1.

Hấp thụ khí SO2 bằng nước.


2.

3.

4.

Đây là phương pháp đơn giản để loại bỏ khí SO 2 trong khí thải, nhất là khói trong
các lò công nghiệp.
Quy trình: Phun nước vào khí thải, hoặc cho khí thải đi qua lớp xốp có tẩm H2O.
Phương trình:
SO2 + H2O → H+ + SO3Xử lí SO2 bằng đá vôi hoặc vôi nung.
Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến trong công nghiệp vì hiệu quả xử lí
cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn.
Phương trình:
CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2↑
2CaSO3 + O2 → 2CaSO4
Hiệu quả hấp thụ bằng vôi sữa đạt 98%.
Hấp thụ SO2 bằng dung dịch vữa vôi.
Vữa vôi là dung dịch khá bão hòa của vôi Ca(OH) 2 với nước. Khi phun vào tháp
phun hay tháp đệm, khí SO2 bị dung dịch hấp thụ và xảy ra phản ứng.
Phương trình:
Ca(OH)2 + SO2 → CaCO3 + H2O
Vì CaCO3 ít tan nên bị oxi hóa thành CaSO4 theo phản ứng:
2CaSO3 + O2 → 2CaSO4
Quá trình này đã được dùng thử nhiều nơi và đối tượng nghiên cứu đề tài này do
giáo sư-tiến sĩ Trần Ngọc Chấn và TS. Bùi Sĩ Lí tiến hành (1999-2000). Trong
tháp đệm đề tài này nghiên cứu trong chế độ khí nguội (Trong điều kiện tự nhiên
rất ít gặp). Nghiên cứu này chỉ ra có thể hiệu quả hấp thụ SO 2 trong khi thải cao
(98%) khi dùng tháp đệm có chiều dày lớp đệm H=1m, vận tốc trong lượng khí
thải xấp xỉ 0,6 kg/m2s, và hệ số phun nước vôi có pH = 9-10 là 2 kg/m2kk.
Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sút.
Có một vài ứng dụng dùng tháp phun hợp tháp đệm lọc SO 2 bằng vôi sút 0,5-1%
thay cho dung dịch vôi với hệ số phun µ=3kg/kg.K → hạ đươc nồng độ SO 2 trong
khí thải lò đốt dầu F.O khoảng 85-90%.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×