Quelle von Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff entsteht hauptsächlich aus folgenden Gründen in Abwasseraufbereitungssystemen:Arbeitsumgebung von Chemie- und Pharmafabriken: An diesen Industriestandorten fallen häufig Abwässer an, die Schwefelverbindungen, einschließlich Schwefelwasserstoff, enthalten.
Wassereinlass-Hebepumpenraum der Kläranlage: Das organische Abwasser und die Abgase im Wassereinlass-Hebepumpenraum enthalten oft eine große Menge Schwefelwasserstoff.
Anaerober Vergärungsprozess von Vorklärbeckenschlamm: Bei der anaeroben Vergärung von Vorklärbeckenschlamm werden auch Gerüche wie Schwefelwasserstoff freigesetzt.
Prozess der Schlammfaulung und -stabilisierung: Das bei der Faulung und Stabilisierung des Schlamms entstehende Ammoniak kann auch mit anderen Verbindungen reagieren und Schwefelwasserstoff erzeugen.
Darüber hinaus ist die Bildung von Schwefelwasserstoff eng mit organischem Schwefel und anorganischem Schwefel verbunden. Organischer Schwefel umfasst Verbindungen, die Kohlenstoffelemente enthalten, wie Mercaptane, Thioether usw.; während sich anorganischer Schwefel hauptsächlich auf anorganische Verbindungen wie H2S, SO2, SO3 usw. bezieht. Organischer Schwefel ist im Allgemeinen schwer zu entfernen, während anorganischer Schwefel relativ leicht zu entfernen ist.
Das Prinzip der Aktivkohle zur Schwefelwasserstoffentfernung
Aktivkohle ist ein unpolares Molekül und ihr Prinzip der Entfernung von Schwefelwasserstoff wird hauptsächlich durch eine Sauerstoffreduktionsreaktion erreicht. Die spezifischen Reaktionen sind wie folgt:H2S + O2 → S (fest) + H2O + H2
Darüber hinaus kann imprägnierte Aktivkohle, insbesondere mit Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) imprägnierte Aktivkohle, Schwefelwasserstoff bei der Neutralisationsreaktion wirksam entfernen. Die Reaktionsformel lautet wie folgt:
H2S + 2KOH (vollständige Menge) → K2S + 2H2O
Welche Faktoren beeinflussen die Effizienz der Aktivkohleadsorption?
Größe, CTC, Imprägnierungsmenge
Größe: Die Größe der Aktivkohlepartikel beeinflusst ihren Fluss im Aufbereitungssystem und ihre Adsorptionseffizienz.CTC: Je höher der CTC-Wert, desto größer ist die scheinbare spezifische Oberfläche und die Adsorptionseffizienz von Aktivkohle ist normalerweise höher.
Imprägnierungsmenge: Die Anpassung der Imprägnierungsmenge kann die Adsorptionsleistung von Aktivkohle verändern, und eine angemessene Imprägnierungsmenge kann die Entfernungseffizienz von Schwefelwasserstoff verbessern.
Relative Luftfeuchtigkeit
Mit zunehmender relativer Luftfeuchtigkeit wird der auf dem Entschwefelungsmittel gebildete Flüssigkeitsfilm dicker, der Gasstoffübergangswiderstand steigt, der effektive Diffusionskoeffizient nimmt leicht ab und die Steigung der Penetrationskurve nimmt ab. Andererseits sinkt der Desaktivierungskoeffizient und die Schwefelarbeitskapazität steigt. Da weniger Wasser nicht ausreicht, um einen Wasserfilm in den Poren der Aktivkohle zu bilden, oder das Volumen des Wasserfilms kleiner ist, werden die für die Reaktion bereitgestellten aktiven Zentren reduziert.Der entsprechende Sauerstoffgehalt
Die Betriebsbedingungen für die Adsorption von H2S durch das Adsorptionsmittel sind ein Sauerstoffgehalt von 2 %, eine Temperatur von 95 Grad und eine Raumgeschwindigkeit von 1000–2000 h-1. (1000-2000 Kubikmeter pro Stunde)Bei niedrigem Sauerstoffgehalt ist die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels nicht hoch. Mit zunehmendem Sauerstoffgehalt erhöht sich die Adsorptionskapazität. Nach einer Erhöhung auf 3,5 % hat die Erhöhung des Sauerstoffgehalts immer weniger Einfluss auf die Adsorptionskapazität; Zwischen 20 und 70 Grad dominiert die physikalische Adsorption. Bei 70-95 Grad dominiert die chemische Adsorption. Die physikalische Adsorption erfolgt bei niedrigen Temperaturen. Mit steigender Temperatur nimmt der physikalische Adsorptionseffekt ab, der chemische Adsorptionseffekt nimmt allmählich zu und die Adsorptionskapazität nimmt zunächst ab und nimmt dann zu; Mit zunehmender Luftgeschwindigkeit nimmt die Adsorptionskapazität des Adsorptionsmittels ab.
Einfluss der Gaskonzentration auf die Schwefelwasserstoffadsorption
Die Massenkonzentration ist hoch, die makroskopische Reaktionsgeschwindigkeit ist schnell und die Produktabscheidungsrate ist schnell. Daher nähert es sich schnell der Sättigung, sodass einige aktive Stellen nicht vollständig genutzt werden. Im Gegensatz dazu verläuft die Reaktion bei geringer Massenkonzentration relativ langsam. Der Produktschwefel wird nach und nach abgeschieden, so dass die aktiven Stellen vollständig genutzt werden und die Arbeitsschwefelkapazität hoch ist.Welche Art von Aktivkohle entfernt H2S am effektivsten?
Auch Säulenaktivkohle ist eine gängige Option zur Schwefelwasserstoffentfernung. Säulenaktivkohle hat eine hohe spezifische Oberfläche und eine gute Adsorptionsleistung und eignet sich zur Behandlung von Schwefelwasserstoff im Abwasser. Seine Parameter sind normalerweise wie folgt:
| Artikel | Aktivkohlepellets |
| Größe | 3mm, 4mm, 5mm |
| Imprägnierungsmenge | 8-15% |
| CTC | ≥50 % |
Bei nicht imprägnierter Pellet-Aktivkohle ist die H2S-Adsorptionswirkung jedoch begrenzt. Die meisten Kunden entscheiden sich für KOH-imprägnierte Aktivkohle oder KI-imprägnierte Aktivkohle.
KOH-imprägnierter Kohlenstoff
Eine starke basische chemische Reaktion entfernt H₂S. Es reagiert direkt mit H₂S unter Bildung von Kaliumsulfid: 2KOH + H₂S → K₂S + 2H₂O
Seine Eigenschaften:
• Ist nicht auf Sauerstoff angewiesen.
• Die Reaktion ist schnell.
• Die Kapazität wird durch den KOH-Gehalt bestimmt.
KI-imprägnierter Kohlenstoff
In Gegenwart von KI-Katalyse oxidiert Sauerstoff in der Luft H₂S zu elementarem Schwefel:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (Katalysator KI)
Seine Eigenschaften:
• Benötigt Sauerstoff (≥2 stöchiometrische Mengen)
• Es kann H₂S + organischen Schwefel (Methanthiol, Thioether) verarbeiten.
• Die Reaktion findet in den Poren von Kohlenstoff statt, wobei sich Schwefel an den Porenwänden ablagert.
Je nach Kosten wird oft mit KOH imprägnierte Aktivkohle gewählt.
Kundenbeispiel: Biogasentschwefelung für hohe H₂S-Konzentration
Einer unserer Kunden betreibt eine Biogasproduktionsanlage, in der die Konzentration von Schwefelwasserstoff (H₂S) im Rohbiogas zwischen 4000 und 8000 ppm liegt. Ihre Anforderung bestand darin, den H₂S-Gehalt auf unter 10 ppb zu senken, um nachgeschaltete Geräte zu schützen und strenge Umwelt- und Betriebsstandards einzuhalten.
Nach Auswertung der Gaszusammensetzung und des Leistungsziels des Kunden bestätigten wir, dass ein einstufiges Aktivkohlesystem nicht ausreichen würde. Aktivkohle allein kann eine so hohe Schwefelbelastung nicht in einem Schritt bewältigen. Stattdessen empfahlen wir einen zweistufigen Entschwefelungsprozess, um eine effiziente Entfernung und lange Lebensdauer des Adsorbens zu gewährleisten.
Die empfohlene Lösung umfasste zwei aufeinanderfolgende Schritte:
Erste Stufe: Eisenoxid- oder Zinkoxid-Entschwefelungsmedien, um den Großteil des H₂S von 4000–8000 ppm auf ein viel niedrigeres Niveau zu entfernen. Diese Stufe absorbiert den Großteil der Schwefelfracht und verhindert eine Überlastung der Poliermedien.
Zweite Stufe: KI/KOH-imprägnierte Aktivkohle als Polierschicht. Dieser spezielle katalytische Kohlenstoff adsorbiert und oxidiert das verbleibende H₂S effizient, sodass die endgültige Auslasskonzentration unter 10 ppb sinkt.
Nach der Implementierung des zweistufigen Systems erreichte der Kunde eine stabile Leistung, eine längere Medienlebensdauer und einen zuverlässigen Schutz seiner Geräte. Das Ergebnis war eine kostengünstige und technisch einwandfreie Lösung, die alle betrieblichen Anforderungen erfüllte.
