Fonte di idrogeno solforato
L'idrogeno solforato proviene principalmente dai seguenti aspetti nei sistemi di trattamento delle acque reflue:Ambiente di lavoro di impianti chimici e impianti farmaceutici: questi siti industriali spesso producono acque reflue contenenti composti di zolfo, compreso l'idrogeno solforato.
Sala pompe di sollevamento dell'ingresso dell'acqua dell'impianto di trattamento delle acque reflue: le acque reflue organiche e i gas di scarico nella sala delle pompe di sollevamento dell'ingresso dell'acqua spesso contengono una grande quantità di idrogeno solforato.
Processo di digestione anaerobica dei fanghi della vasca di sedimentazione primaria: durante il processo di digestione anaerobica dei fanghi della vasca di sedimentazione primaria, verranno rilasciati anche odori come l'idrogeno solforato.
Processo di digestione e stabilizzazione dei fanghi: l'ammoniaca prodotta durante il processo di digestione e stabilizzazione dei fanghi può anche reagire con altri composti per produrre idrogeno solforato.
Inoltre, la formazione di idrogeno solforato è strettamente correlata allo zolfo organico e allo zolfo inorganico. Lo zolfo organico comprende composti contenenti elementi di carbonio, come mercaptani, tioeteri, ecc.; mentre lo zolfo inorganico si riferisce principalmente a composti inorganici come H2S, SO2, SO3, ecc. Lo zolfo organico è generalmente difficile da rimuovere, mentre lo zolfo inorganico è relativamente facile da rimuovere.
Il principio del carbone attivo per la rimozione dell'idrogeno solforato
Il carbone attivo è una molecola non polare e il suo principio di rimozione dell'idrogeno solforato si ottiene principalmente attraverso la reazione di riduzione dell'ossigeno. Le reazioni specifiche sono le seguenti:H2S + O2 → S (solido) + H2O + H2
Inoltre, il carbone attivo impregnato, in particolare il carbone attivo impregnato con idrossido di potassio (KOH) o idrossido di sodio (NaOH), può anche rimuovere efficacemente l'idrogeno solforato nella reazione di neutralizzazione. La formula di reazione è la seguente:
H2S + 2KOH (importo intero) → K2S + 2H2O
Quali sono i fattori che influenzano l’efficienza di adsorbimento del carbone attivo?
Dimensioni, CTC, quantità di impregnazione
Dimensioni: la dimensione delle particelle di carbone attivo influisce sul suo flusso nel sistema di trattamento e sulla sua efficienza di adsorbimento.CTC: maggiore è il valore CTC, maggiore è la superficie specifica apparente e l'efficienza di adsorbimento del carbone attivo sarà solitamente maggiore.
Quantità di impregnazione: la regolazione della quantità di impregnazione può modificare le prestazioni di adsorbimento del carbone attivo e una quantità adeguata di impregnazione può migliorare l'efficienza di rimozione dell'idrogeno solforato.
Umidità relativa
All'aumentare dell'umidità relativa, la pellicola liquida formata sul desolforatore diventa più spessa, la resistenza al trasferimento di massa del gas aumenta, il coefficiente di diffusione effettivo diminuisce leggermente e la pendenza della curva di penetrazione diminuisce. D'altra parte, il coefficiente di disattivazione diminuisce e aumenta la capacità di lavoro dello zolfo. Poiché meno acqua non è sufficiente per formare una pellicola d'acqua nei pori del carbone attivo o il volume della pellicola d'acqua è inferiore, i siti attivi previsti per la reazione si riducono.Il contenuto di ossigeno appropriato
Le condizioni operative affinché l'adsorbente assorba H2S sono il contenuto di ossigeno del 2%, la temperatura di 95 gradi e la velocità spaziale di 1000-2000 ore-1. (1000-2000 metri cubi all'ora)In condizioni di basso contenuto di ossigeno, la capacità di assorbimento dell'adsorbente non è elevata. All’aumentare del contenuto di ossigeno, aumenta la capacità di adsorbimento. Dopo l'aumento al 3,5%, l'aumento del contenuto di ossigeno ha un impatto sempre minore sulla capacità di assorbimento; l'adsorbimento fisico è dominante tra 20 e 70 gradi. , l'adsorbimento chimico è dominante a 70-95 gradi. L'adsorbimento fisico avviene a basse temperature. All'aumentare della temperatura, l'effetto di adsorbimento fisico diminuisce, l'effetto di adsorbimento chimico aumenta gradualmente e la capacità di adsorbimento prima diminuisce e poi aumenta; all'aumentare della velocità dell'aria, la capacità di adsorbimento dell'adsorbente diminuisce.
Effetto della concentrazione di gas sull'adsorbimento di idrogeno solforato
La concentrazione di massa è elevata, la velocità di reazione macroscopica è rapida e la velocità di deposizione del prodotto è rapida. Pertanto, si avvicina rapidamente alla saturazione, per cui alcuni siti attivi non vengono completamente utilizzati. Al contrario, quando la concentrazione in massa è bassa, la reazione procede relativamente lentamente. Lo zolfo prodotto viene gradualmente depositato, in modo che i siti attivi siano completamente utilizzati, quindi la capacità di lavoro dello zolfo è elevata.Quale tipo di carbone attivo è più efficace per rimuovere H2S?
Anche il carbone attivo Pillar è un'opzione comune per la rimozione dell'idrogeno solforato. Il carbone attivo Pillar ha un'elevata area superficiale specifica e buone prestazioni di assorbimento ed è adatto per il trattamento dell'idrogeno solforato nelle acque reflue. I suoi parametri sono solitamente i seguenti:
| Articolo | Pellet di carbone attivo |
| Dimensioni | 3 mm, 4 mm, 5 mm |
| Quantità di impregnazione | 8-15% |
| CTC | ≥50% |
Ma per il carbone attivo in pellet non impregnato, l’effetto di adsorbimento di H2S è limitato. La maggior parte dei clienti sceglierà il carbone attivo impregnato con KOH o il carbone impregnato con KI.
Carbone impregnato KOH
La forte reazione chimica di base rimuove l'H₂S. Reagisce direttamente con H₂S per formare solfuro di potassio: 2KOH + H₂S → K₂S + 2H₂O
Le sue caratteristiche:
• Non dipende dall'ossigeno.
• La reazione è rapida.
• La capacità è determinata dal contenuto di KOH.
Carbonio impregnato KI
In presenza di catalisi KI, l'ossigeno nell'aria ossida H₂S in zolfo elementare:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (catalizzatore KI)
Le sue caratteristiche:
• Richiede ossigeno (≥2 quantità stechiometriche)
• Può processare H₂S + zolfo organico (metantiolo, tioetere)
• La reazione avviene nei pori del carbonio, con lo zolfo depositato sulle pareti dei pori.
In base al costo, viene spesso scelto il carbone attivo impregnato di KOH.
Caso del cliente: desolforazione del biogas per concentrazioni elevate di H₂S
Uno dei nostri clienti gestisce un impianto di produzione di biogas in cui la concentrazione di idrogeno solforato (H₂S) nel biogas grezzo varia da 4.000 a 8.000 ppm. La loro esigenza era quella di ridurre il livello di H₂S al di sotto di 10 ppb per proteggere le apparecchiature a valle e soddisfare rigorosi standard ambientali e operativi.
Dopo aver valutato la composizione del gas e l’obiettivo prestazionale del cliente, abbiamo confermato che un sistema a carboni attivi monostadio non sarebbe sufficiente. Il carbone attivo da solo non è in grado di gestire un carico di zolfo così elevato in un unico passaggio. Abbiamo invece consigliato un processo di desolforazione a due stadi per garantire una rimozione efficiente e una lunga durata dell'adsorbente.
La soluzione consigliata prevedeva due fasi sequenziali:
Prima fase: mezzi di desolforazione a base di ossido di ferro o ossido di zinco per rimuovere la maggior parte dell'H₂S da 4.000–8.000 ppm fino a un livello molto più basso. Questa fase assorbe la maggior parte del carico di zolfo e previene il sovraccarico dei mezzi lucidanti.
Seconda fase: carbone attivo impregnato KI/KOH come strato lucidante. Questo carbonio catalitico specializzato adsorbe e ossida in modo efficiente l'H₂S rimanente, consentendo alla concentrazione finale in uscita di raggiungere meno di 10 ppb.
Dopo aver implementato il sistema a due fasi, il cliente ha ottenuto prestazioni stabili, una maggiore durata dei supporti e una protezione affidabile per le sue apparecchiature. Il risultato è stato una soluzione economicamente vantaggiosa e tecnicamente valida che ha soddisfatto tutti i requisiti operativi.
