Các ph ươn g pháp x ửlý khí SO2
Khí Sunfu Đi oxit (SO2) là lo ại ch ất ô nhi ễm ph ổbi ến nh ất trong s ản xu ất công nghi ệp
c ũng nh ưtrong sinh ho ạt c ủ
a con ng ườ
i . Ngu ồn phát sinh ra SO2 có th ểlà do quá trình
đốt b ất c ứth ứth ứgì trong cu ộc s ống hàng ngày (than đá , khí, g ỗvà các ch ất h ữu c ơ
khác nh ưphân khô, r ơm rác…), hay trong quá trình công nghi ệp ( đốt lò h ơ,
i nhi ệt đi ện ,
luy ện kim, hóa ch ất…). Theo C ơquan N ăng l ượ
n g Qu ốc t ế(IEA), đến n ăm 2017, nhu
c ầu tiêu th ụthan đá và d ầu m ỏth ếgi ới t ươn g ứn g l ần l ượ
t là 4,32 t ỷt ấn than và 4,4 t ỷ
t ấn d ầu. Khi thành ph ần l ưu hu ỳnh trong nhiên li ệu trung bình chi ếm 1% thì l ượn g khí
S02 th ải vào khí quy ển là 60 tri ệu t ấn/n ăm. Đó là ch ưa k ểđến l ượ
n g SO2 th ải ra t ừcác
ngành công nghi ệp khác.
Khi nhi ễ
m độc khí SO2, SO2 s ẽđi vào ph ổi và vào h ệth ống b ạch huy ết. Trong máu
SO2 tham gia nhi ều ph ản ứn g hoá h ọc để làm gi ảm d ựtr ữki ềm, làm cho r ối lo ạn quá
trình chuy ển hoá đườn g và protêin, ki ến thi ếu vitamin B và C, t ạo ra methemoglobine
gây t ắc ngh ẽn m ạch máu và làm gi ảm kh ản ăng v ận chuy ển ôxy c ủ
a h ồng c ầu, gây co
hẹ
p dây thanh qu ả
n, khó th ở.
Hi ện nay, khí SO2 phát sinh ngày càng nhi ều d ẫn đến h ệqu ảlà môi tr ườn g không khí
ngày càng b ị ô nhi ễm, vì v ậy chúng ta c ần ph ải có bi ệ
n pháp x ửlý khí SO2 hi ệu
qu ả. Và đâ y là m ột trong nh ững ph ươ
n g pháp được s ửd ụ
ng khá r ộng rãi trong các quá

trình x ửlý khí th ải.

Các phương pháp xử lý khí SO2

H ấp th ụ khí SO2 b ằng n ướ c


Hấp thụ khí SO2 bằng nướ c là một trong những phươ ng pháp đơn giản được áp dụng
sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói thải các loại lò công
nghiệp.
Hệ thống xử lý khí SO2 bằng nướ c bao gồm 2 giai đoạn:
1- Hấp thụ khí thải chứa SO2 bằng cách phun nướ c vào trong dòng khí thài hoặc cho
khí thải đi qua một lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tướ i nướ c – scrub ơ;
2- Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để tái sử dụng nướ c sạch và thu hồi SO2 (nếu
cần).
Nồng độ hòa tan của khí SO2 trong nướ c giảm khi mà nhiệt độ nướ c tăng cao, vì
vậy nhiệt độ của nước cấp vào hệ thống dùng để hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để
tái sử dụng nướ c, giải thoát khí SO2 khỏi nướ c thì nhiệt độ của nướ c phải cao. Cụ thể là
khi ở nhiệt độ 100°c thì SO2 bay hơi ra một cách hoàn toàn và trong dòng khí thoát ra sẽ
có lẫn cả hơi nướ c. Và bằng phươ ng pháp ngưng tụ ng ười ta sẽ thu được khí SO 2 với
độ đậm đặc rất cao s= 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric.

L ượng n ước lý thuyết tính bằng cần có để hấp thụ 1 tấn SO2 đến trạng thái
bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ SO2 khác nhau trong khí thải.
Nồng độ SO2 trong khí thải, %
khối lượ ng
12

Lượ ng nướ c, m3, ở nhiệt độ
10°c


15°c

48

55

57

67

8

70

84,5

6

92

106

140

165

10

4


Thực tế , lượ ng nướ c dùng phải lớn hơn một ít so với l ượng n ướ c lý thuyết vì khi n ước
sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ , luôn không thể đạt mức bão hòa khí SO 2 trong nó.
Khi giải hấp thụ thì cần phải đun nóng một lượ ng nướ c rất lớn tức phải cần có một
nguồn cấp nhiệt (hơi nướ c) công suất l ớn. Đây là một khó khăn. Ngoài ra, nếu muốn sử
dụng lại nướ c cho quá trình hấp thụ thì nướ c đó phải được làm nguội xuống gần 10°c –
tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đây cũng là vấn đề không đơn giản và rất tốn kém.


Xử lý khí SO2 bằng nước

Từ các nhượ c điểm nói trên, phươ ng pháp hấp thụ khí SO2 bằng nướ c này chỉ áp dụng
được khi:
– Nồng độ ban đầu của khí thải có nồng độ SO2 tươ ng đối cao;
– Khi có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nướ c) v ới giá rẻ;
– Khi có sẵn nguồn nướ c lạnh;
– Có thể xả được nướ c thải thứ cấp có chứa tươ ng đối nhiều axit ra sông ngòi.
Trên hình 14. la là sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 bằng nướ c.
Trườ ng hợp khí thải chứa nhiều SO2 như trong công đoạn nấu quặng sunfua kim loại
của công nghiệp luyện kim màu chẳng hạn, nồng độ SO2 trong khí thải có thể đạt 2 –
12%, ngườ i ta có thể xử lý khí SO2 bằng nướ c kết hợp với quá trình oxy hóa SO2 bằng
chất xúc tác.
Quá trình cũng được thực hiện thành hai giai đoạn. Giai đoạn th ứ nhất: khí S02 kết hợp
vãi oxy nhờ sự có mật của chất xúc tác vanađi (V) để biến thành anhiđrit sunfuric SO 3 và
giai đoạn thứ hai là dùng nướ c tướ i trong scrub ơ dể anhiđrit sunfuric kết h ợp v ới n ước
tạo thành axit sunfuric H2SO4.
Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hóa khí SO2 có tỏa nhiệt và phản ứng xảy ra
càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trinh này qua nhiều tầng xúc
tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội.



Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nướ c kết hợp với oxy hóa bằng chất xúc tác được thể
hiện qua hình 14.1b.

Xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp Oxi hoá

H ấp th ụ khí SO2 b ằng đá vôi (CaCO3) ho ặc vôi nung
(CaO)
Trong đó, phươ ng pháp hấp thụ với dung dịch hấp thụ là Ca(OH)2 hiệu suất x ử lý của
quá trình có thể lên đến 85 – 90% trong việc loại bỏ SO2. Và đây là một trong nh ững
phươ ng pháp được sử dụng khá rộng rãi trong các quá trình x ử lý khí thải.


Xử lý khí SO2 bằng đá vôi

Phươ ng pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa SO2 diễn ra nh ư sau:
– Khí thải đi qua hệ thống xử lý- Tháp hấp thụ từ dướ i lên, trong đó chất ô nhiễm nh ư
SO2 và bụi bẩn sẽ bị giữ lại, không khí sạch đi lên trên và thoát ra ngoài.
– Dung dịch hấp thụ (thườ ng là Ca(OH)2) được hệ thống ống dẫn, bơm tuần hoàn b ơm
lên phần trên thân trụ và được phun ra bởi hệ thống dàn phun s ươ ng, t ướ i đều dung
dịch hấp thụ trong tháp.
– Dòng khí đi từ dướ i lên, dòng lỏng từ trên xuống và chúng tiếp xúc v ới nhau, khi đó
quá trình hấp thụ được diễn ra, SO2 bị giữ lại trong dung dịch hấp thụ, không khí sạch
thoát ra ngoài.
– Quá trình hấp thụ diễn ra theo phươ ng trình nh ư sau:
2SO2 + Ca(OH)2 → Ca(HSO3)2
Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaSO3 + 2H2O
– CaSO3 là chất rắn ít tan nên dễ dàng lắng xuống đáy tháp và được đem đi x ử lý bằng
cách chôn lấp.
– Khí sạch ra ở đỉnh tháp được tách ẩm, sau đó được đưa ra ngoài môi trườ ng.



Xử lý khí SO2 với sản phẩm thu hồi được là thạch cao thương phẩm

Một loại hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vôi hiện đại hơn được áp dụng ở Nhật Bản.
Trong hệ thống này sản phẩm cuối cùng thu được là thạch cao thươ ng phẩm.

Phươ ng pháp magiê oxit (MgO)
Về việc sử dụng sữa MgO để khử SO2 trong khói thải đã được biết đến từ lâu, nhưng
việc nghiên cứu ứng dụng trong công nghiệp m ới được th ực hiện giai đoạn gần đây chủ
yếu là do các nhà khoa học – công nghệ của Liên Xô cũ.
SO2 sẽ được hấp thụ b ởi MgO để tạo thành tinh thể ngậm n ướ c sunfit magiê. Ở thiết bị
hấp thụ sẽ xảy ra các phản ứng sau:
MgO + SO2 → MgSO3
MgO + H2O → Mg(OH)2
MgSO3 + H2O + SO2 → Mg( HSO3)2
Mg(OH)2 + Mg( HSO3)2 → 2MgSO3 + 2H2O
Do độ hòa tan của sunfit magiê trong n ướ c là có giới hạn, nên lượ ng dư ở dạng
MgSO3.6 H2O và MgSO3.3 H2O rơi xuống thành cặn lắng.


Trong dung dịch hấp thụ, tỉ lệ rắn : lỏng trong huyền phù là 1:10; độ pH ở dung dịch hấp
thụ đầu vào là 6,8-7,5; còn ở đầu ra là 5,5-6,0 Sunfat magiê được hình thành nh ờ
sự oxit hóa sunfit magiê.
MgSO3 + O2 → MgSO4
Việc hình thành MgSO4 không có lợi cho sự tái sinh MgO (nhiệt độ phân hủy MgSO4là
1.200-11.300 oC). Do đó, ta cần hạn chế phản ứng này bằng cách giảm b ớt th ời gian
tiếp xúc giữa 2 pha khí và pha lỏng hoặc dùng chất làm giảm tính oxi hóa.
Tái sinh Magiê sẽ được thực hiện trong lò nung ở to = 900 oC và cho thêm than cốc .
Khi nung như vậy thì khí SO2 thoát ra có nồng độ là 7-15%. Khí sẽ được làm nguội ,

tách bụi và sươ ng mù axit sunfuric rồi đưa đi sản suất axit sunfuaric.
Trong đó các phươ ng pháp chúng ta có thể x ử lí theo là:
– Magiê oxit kết hợp với potos ( kali cacbonat )
– Magiê oxit không kết tinh
– Magiê sủi bọt
– Magiê oxit “kết tinh” theo chu trình
Ưu điểm của phương pháp magiê oxit:
Có thể xử lí khí nóng không cần làm nguội sơ bộ .Sản phẩm thu được sẽ tận dụng sản
xuất axit sunfuric. MgO dễ kiếm và rẻ tiền , hiệu quả x ử lí cao.

Ph ươ ng pháp k ẽm
Xử lí khí thải SO2 bằng kẽm oxit ( ZnO ) cũng tươ ng tự nh ư là phươ ng pháp dùng oxit
magiê tức là sử dụng phản ứng giữa SO2 với kẽm oxit để thu các muối sunfit và
bisunfit, sau đó sẽ dùng nhiệt để phân ly thành SO2 và ZnO.
Ở phương pháp này, chất hấp thụ là kẽm. Phản ứng hấp thụ nh ư sau:
SO2 + ZnO + 2,5 H2O → ZnSO3. + 2,5 H2O
Và khi nồng độ SO2 lớn
2SO2 + ZnO + H2O → Zn(HSO3)2
Sunfit kẽm tạo thành không tan trong n ước sẽ bị tách ra bằng xyclon ướ t và sấy
khô.Việc tái sinh ZnO được thực hiện bằng cách nung sunfit ở 350oC.
ZnSO3.2,5 H2O → SO2 + ZnO + 2,5H2O
SO2 được sử dụng để tiếp tục chế biến còn ZnO sử dụng lại hấp thụ.
Có các phươ ng pháp sau:
– Phươ ng pháp dùng kẽm oxit đơn thuần
– Phươ ng pháp dùng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit
Ưu điểm của phương pháp kẽm oxit :
Là quá trình phân ly kẽm sunfit ZnSO3 thành SO2 và ZnO xảy ra ở nhiệt độ thấp h ơn
đáng kể so với quá trình phân ly bằng nhiệt đối với MgSO3.
Có khả năng xử kí khí cao ở nhiệt độ (200-250oC)
Nhượ c điểm:

Có khả năng hình thành sunfit kẽm (MgSO4) làm cho việc tái sinh ZnO bất l ợi về kinh tế
nên phải thườ ng xuyên tách chung ra và bổ sung ZnO.

X ử lý SO2 b ằng Amoniac
SO2 được hấp thụ trong dung dịch amoniăc hoặc dùng dung dịch sunfit – bisunfit amon.
Vì amoniăc và khí SO2 trong dung dịch nướ c sẽ có phản ứng với nhau và tạo
thành muối trung gian amoni sunfit, sau đó muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp v ới
SO2 và H2O để tạo ra muối amoni bisunfit, theo các phản ứng sau:
NH4 + H2O + SO2 → (NH4)2 SO3


H2O + SO2 + (NH4)2SO3 → 2NH4HSO3
2NH4HSO3 nung nóng (NH4)2SO3 + H2O + SO2
Có thể : 2NH4HSO3 + (NH4)2 SO3 → 2(NH4)2SO4 + S + H2O
(NH4)2 SO3 + S → (NH4)2 S2O3
(NH4)2 S2O3 + 2NH4HSO3 → 2(NH4)2 SO4 + 2S + H2O
Lưu huỳnh đơn chất sẽ tiếp tục tác dụng với sunfit. Cứ như vậy thì tốc độ phản ứng
phân hủy dung dịch làm việc sẽ tăng dần, dung dịch làm việc sẽ hoàn toàn biến thành
amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất.
Các biện pháp xử lí khí theo amoniăc nh ư sau:
• Xử lí khí SO2 bằng amoniăc và vôi
• Hệ thống xử lí khí SO2 bằng amoniăc theo chu trình
• Xử lí khí SO2 bằng amoniăc có chưng áp
* Ưu điểm của phươ ng pháp amoniăc:
Hiệu quả cao, chất hấp thu dễ kiếm và thu được sản phẩm cần thiết ( sunfit và bisunfit
amon).

X ử lí khí SO2 b ằng các ch ất h ấp th ụ h ữu c ơ
Trong xử lí khí SO2 có trong khí thải bằng các chất hấp thụ h ữu cơ được áp dụng ở
nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2 đã được sử dụng phổ

biến là các amin thơm chẳng hạn như anilin, toluđin, xyliđin, và đimety-anilin.
Quá trình xử lí theo phươ ng pháp trên là:
• Quá trình xử lý khí SO2 bằng dimetylanilin – Quá trình ASARCO.
Quá trình này đã được nghiên cứu và áp dụng tại nhiều các nhà máy luyện kim.
• Quá trình sunfidin
Quá trình này được áp dụng tại các hãng công nghiệp hóa chất và luyện kim của Đức,
nghiên cứu và áp dụng tại nhà máy luyện kim Hamburg để khử SO2 trong luồng khói
thải của lò thổi luyện đồng. Nồng độ của khí SO2 trong khói thải dao động trong phạm vi
0,5-8%, trung bình là 3,6%.Chất hấp thụ là hỗn h ợp của xylidin và n ước tỉ lệ ≈1:1.

X ử lí khí SO2 b ằng các ch ất h ấp ph ụ th ể r ắn
– Do quá trình xử lý khí SO2 bằng chất hấp thụ theo ph ương pháp ướ t có nh ượ c điểm
là nhiệt độ của khí thải sẽ bị hạ thấp, độ ẩm nếu tăng cao lại gây han rỉ thiết bị máy móc,
hệ thống xử lý cồng kềnh. Để khắc phục các yếu điểm trên và có thể v ừa hoàn nguyên
vật liệu hấp phụ vừa làm sạch khí thải khỏi bụi của vật liệu hấp phụ ngườ i ta đã kết hợp
giữa quá trình khô và ướ t. Đây là biện pháp ngày càng tr ở nên thiết th ực.
• Hấp phụ khí thải chứa SO2 bằng than hoạt tính
• Xử lí khí thải chứa SO2 bằng than hoạt tính có t ướ i n ướ c- Quá trình LURGI
• Xử lí khí thải chứa SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa
• Xử lí khí thải chứa SO2 bằng mangan oxit (MnO)
• Xử lí khí SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền
Hai loại thiết bị được sử dụng là thiết bị tạo bọt và thiết bị lọc ướ t có vật liệu đệm lọc với
vật liệu đệm sơ sợi hoặc vật liệu đệm là các vòng sứ được chọn vì các lí do:
– Có hiệu suất cao.
– Dễ vận hành
– Chịu được nhiệt độ cao.
– Có khả năng hấp thụ các hơi khí độc hại.


– Có khả năng làm nguội khói thải.

– Lọc được các hạt bụi nhỏ.