Bron van waterstofsulfide
Waterstofsulfide komt voornamelijk uit de volgende aspecten in rioolwaterzuiveringssystemen:Werkomgeving van chemische fabrieken en farmaceutische fabrieken: Deze industriële locaties produceren vaak afvalwater dat zwavelverbindingen bevat, waaronder waterstofsulfide.
Waterinlaat-opvoerpompkamer van rioolwaterzuiveringsinstallatie: Het organische afvalwater en uitlaatgas in de waterinlaat-opvoerpompkamer bevatten vaak een grote hoeveelheid waterstofsulfide.
Anaëroob vergistingsproces van primair bezinktankslib: Bij het anaëroob vergistingsproces van primair bezinktankslib komen ook geuren zoals waterstofsulfide vrij.
Slibvertering en stabilisatieproces: De ammoniak die wordt geproduceerd tijdens het vergisting- en stabilisatieproces van slib kan ook reageren met andere verbindingen om waterstofsulfide te produceren.
Bovendien is de vorming van waterstofsulfide nauw verwant aan organische zwavel en anorganische zwavel. Organische zwavel omvat verbindingen die koolstofelementen bevatten, zoals mercaptanen, thioethers, enz.; terwijl anorganische zwavel vooral betrekking heeft op anorganische verbindingen zoals H2S, SO2, SO3, enz. Organische zwavel is over het algemeen moeilijk te verwijderen, terwijl anorganische zwavel relatief eenvoudig te verwijderen is.
Het principe van actieve kool voor de verwijdering van waterstofsulfide
Actieve kool is een niet-polair molecuul en het principe van het verwijderen van waterstofsulfide wordt voornamelijk bereikt door middel van een zuurstofreductiereactie. De specifieke reacties zijn als volgt:H2S + O2 → S (vast) + H2O + H2
Bovendien kan geïmpregneerde actieve kool, vooral actieve kool geïmpregneerd met kaliumhydroxide (KOH) of natriumhydroxide (NaOH), ook effectief waterstofsulfide verwijderen in de neutralisatiereactie. De reactieformule is als volgt:
H2S + 2KOH (volledige hoeveelheid) → K2S + 2H2O
Wat zijn de factoren die de adsorptie-efficiëntie van actieve kool beïnvloeden?
Grootte, CTC, impregnatiehoeveelheid
Grootte: De grootte van de actieve kooldeeltjes beïnvloedt de stroming in het behandelingssysteem en de adsorptie-efficiëntie ervan.CTC: Hoe hoger de CTC-waarde, hoe groter het schijnbare specifieke oppervlak, en de adsorptie-efficiëntie van actieve kool zal doorgaans hoger zijn.
Impregnatiehoeveelheid: Het aanpassen van de impregnatiehoeveelheid kan de adsorptieprestaties van actieve kool veranderen, en een geschikte hoeveelheid impregnatie kan de verwijderingsefficiëntie van waterstofsulfide verbeteren.
Relatieve vochtigheid
Naarmate de relatieve vochtigheid toeneemt, wordt de op de ontzwavelingsinrichting gevormde vloeistoffilm dikker, neemt de weerstand tegen gasmassaoverdracht toe, neemt de effectieve diffusiecoëfficiënt enigszins af en neemt de helling van de penetratiecurve af. Aan de andere kant neemt de deactiveringscoëfficiënt af en neemt de werkende zwavelcapaciteit toe. Omdat minder water niet voldoende is om een waterfilm in de actieve koolporiën te vormen, of omdat het volume van de waterfilm kleiner is, worden de voor de reactie voorziene actieve plaatsen verminderd.Het juiste zuurstofgehalte
De bedrijfsomstandigheden voor het adsorbens om H2S te adsorberen zijn zuurstofgehalte 2%, temperatuur 95 graden en ruimtesnelheid 1000-2000h-1. (1000-2000 kubieke meter per uur)Bij een laag zuurstofgehalte is de adsorptiecapaciteit van het adsorbens niet hoog. Naarmate het zuurstofgehalte toeneemt, neemt het adsorptievermogen toe. Na verhoging tot 3,5% heeft het verhogen van het zuurstofgehalte steeds minder invloed op het adsorptievermogen; fysieke adsorptie is dominant tussen 20 en 70 graden. Bij 70-95 graden is chemische adsorptie dominant. Fysische adsorptie vindt plaats bij lage temperaturen. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt het fysieke adsorptie-effect af, neemt het chemische adsorptie-effect geleidelijk toe en neemt de adsorptiecapaciteit eerst af en vervolgens toe; naarmate de luchtsnelheid toeneemt, neemt het adsorptievermogen van het adsorbens af.
Effect van gasconcentratie op waterstofsulfide-adsorptie
De massaconcentratie is hoog, de macroscopische reactiesnelheid is snel en de productafzettingssnelheid is snel. Daarom nadert het snel de verzadiging, zodat sommige actieve sites niet volledig worden benut. Integendeel, als de massaconcentratie laag is, verloopt de reactie relatief langzaam. De productzwavel wordt geleidelijk afgezet, zodat de actieve locaties volledig worden benut, waardoor de werkende zwavelcapaciteit hoog is.Welk type actieve kool is het meest effectief voor het verwijderen van H2S?
Pijler-actieve kool is ook een gebruikelijke optie voor de verwijdering van waterstofsulfide. Pijler-actieve kool heeft een hoog specifiek oppervlak en goede adsorptieprestaties en is geschikt voor de behandeling van waterstofsulfide in rioolwater. De parameters zijn meestal als volgt:
| Artikel | Actieve koolpellets |
| Grootte | 3 mm, 4 mm, 5 mm |
| Impregnatie hoeveelheid | 8-15% |
| CTC | ≥50% |
Maar voor niet-geïmpregneerde actieve kool in pellets is het H2S-adsorptie-effect beperkt. De meeste klanten zullen kiezen voor KOH-geïmpregneerde actieve kool of KI-geïmpregneerde koolstof.
KOH geïmpregneerde koolstof
Sterke chemische basisreactie verwijdert H₂S. Het reageert direct met H₂S en vormt kaliumsulfide: 2KOH + H₂S → K₂S + 2H₂O
Zijn kenmerken:
• Is niet afhankelijk van zuurstof.
• De reactie is snel.
• De capaciteit wordt bepaald door het KOH-gehalte.
KI geïmpregneerde koolstof
In aanwezigheid van KI-katalyse oxideert zuurstof in de lucht H₂S tot elementair zwavel:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (katalysator KI)
Zijn kenmerken:
• Zuurstof nodig (≥2 stoichiometrische hoeveelheden)
• Het kan H₂S + organische zwavel (methaanthiol, thioether) verwerken
• De reactie vindt plaats in de koolstofporiën, waarbij zwavel zich afzet op de poriewanden.
Vanwege de kosten wordt vaak gekozen voor met KOH geïmpregneerde actieve kool.
Klantcase: Biogasontzwaveling voor hoge H₂S-concentratie
Eén van onze klanten exploiteert een biogasproductiefaciliteit waar de concentratie waterstofsulfide (H₂S) in het ruwe biogas varieert van 4000 tot 8000 ppm. Hun eis was om het H₂S-niveau terug te brengen tot minder dan 10 ppb om de stroomafwaartse apparatuur te beschermen en te voldoen aan strenge milieu- en operationele normen.
Na evaluatie van de gassamenstelling en het prestatiedoel van de klant bevestigden we dat een eentraps actiefkoolsysteem niet voldoende zou zijn. Actieve kool alleen kan zo'n hoge zwavelbelasting in één stap niet aan. In plaats daarvan hebben we een ontzwavelingsproces in twee fasen aanbevolen om een efficiënte verwijdering en een lange levensduur van het adsorbens te garanderen.
De aanbevolen oplossing omvatte twee opeenvolgende fasen:
Eerste fase: ijzeroxide- of zinkoxide-ontzwavelingsmedia om het merendeel van de H₂S te verwijderen van 4000–8000 ppm tot een veel lager niveau. Deze fase absorbeert het grootste deel van de zwavelbelasting en voorkomt overbelasting van de polijstmedia.
Tweede fase: KI/KOH geïmpregneerde actieve kool als polijstlaag. Deze gespecialiseerde katalytische koolstof adsorbeert en oxideert efficiënt de resterende H₂S, waardoor de uiteindelijke uitlaatconcentratie onder de 10 ppb kan komen.
Na de implementatie van het tweefasensysteem behaalde de klant stabiele prestaties, een langere levensduur van de media en betrouwbare bescherming voor zijn apparatuur. Het resultaat was een kosteneffectieve en technisch verantwoorde oplossing die aan alle operationele eisen voldeed.
