Fonte de sulfeto de hidrogênio
O sulfeto de hidrogênio vem principalmente dos seguintes aspectos nos sistemas de tratamento de esgoto:Ambiente de trabalho de fábricas de produtos químicos e farmacêuticos: Estas instalações industriais produzem frequentemente águas residuais contendo compostos de enxofre, incluindo sulfureto de hidrogénio.
Sala de bombas de elevação de entrada de água da estação de tratamento de esgoto: As águas residuais orgânicas e os gases de exaustão na sala de bombas de elevação de entrada de água geralmente contêm uma grande quantidade de sulfeto de hidrogênio.
Processo de digestão anaeróbica do lodo do tanque de sedimentação primário: Durante o processo de digestão anaeróbica do lodo do tanque de sedimentação primário, odores como sulfeto de hidrogênio também serão liberados.
Processo de digestão e estabilização de lodo: A amônia produzida durante o processo de digestão e estabilização do lodo também pode reagir com outros compostos para produzir sulfeto de hidrogênio.
Além disso, a formação de sulfeto de hidrogênio está intimamente relacionada ao enxofre orgânico e ao enxofre inorgânico. O enxofre orgânico inclui compostos contendo elementos de carbono, tais como mercaptanos, tioéteres, etc.; enquanto o enxofre inorgânico se refere principalmente a compostos inorgânicos como H2S, SO2, SO3, etc. O enxofre orgânico é geralmente difícil de remover, enquanto o enxofre inorgânico é relativamente fácil de remover.
O princípio do carvão ativado para remoção de sulfeto de hidrogênio
O carvão ativado é uma molécula apolar e seu princípio de remoção do sulfeto de hidrogênio é alcançado principalmente por meio da reação de redução do oxigênio. As reações específicas são as seguintes:H2S + O2 → S (sólido) + H2O + H2
Além disso, o carvão ativado impregnado, especialmente o carvão ativado impregnado com hidróxido de potássio (KOH) ou hidróxido de sódio (NaOH), também pode remover efetivamente o sulfeto de hidrogênio na reação de neutralização. A fórmula da reação é a seguinte:
H2S + 2KOH (quantidade total) → K2S + 2H2O
Quais são os fatores que afetam a eficiência de adsorção de carvão ativado?
Tamanho, CTC, quantidade de impregnação
Tamanho: O tamanho das partículas de carvão ativado afeta seu fluxo no sistema de tratamento e sua eficiência de adsorção.CTC: Quanto maior o valor CTC, maior será a área superficial específica aparente e a eficiência de adsorção do carvão ativado geralmente será maior.
Quantidade de impregnação: Ajustar a quantidade de impregnação pode alterar o desempenho de adsorção do carvão ativado, e uma quantidade apropriada de impregnação pode melhorar a eficiência de remoção do sulfeto de hidrogênio.
Umidade relativa
À medida que a umidade relativa aumenta, o filme líquido formado no dessulfurizador torna-se mais espesso, a resistência à transferência de massa de gás aumenta, o coeficiente de difusão efetivo diminui ligeiramente e a inclinação da curva de penetração diminui. Por outro lado, o coeficiente de desativação diminui e a capacidade de trabalho do enxofre aumenta. Como menos água não é suficiente para formar uma película de água nos poros do carvão ativado, ou o volume da película de água é menor, os sítios ativos fornecidos para a reação são reduzidos.O conteúdo apropriado de oxigênio
As condições operacionais para o adsorvente adsorver H2S são teor de oxigênio de 2%, temperatura de 95 graus e velocidade espacial de 1000-2000h-1. (1000-2000 metros cúbicos por hora)Sob baixo teor de oxigênio, a capacidade de adsorção do adsorvente não é alta. À medida que o teor de oxigênio aumenta, a capacidade de adsorção aumenta. Depois de aumentar para 3,5%, o aumento do teor de oxigênio tem cada vez menos impacto na capacidade de adsorção; a adsorção física é dominante entre 20 e 70 graus. , a adsorção química é dominante em 70-95 graus. A adsorção física ocorre em baixas temperaturas. À medida que a temperatura aumenta, o efeito de adsorção física diminui, o efeito de adsorção química aumenta gradualmente e a capacidade de adsorção primeiro diminui e depois aumenta; à medida que a velocidade do ar aumenta, a capacidade de adsorção do adsorvente diminui.
Efeito da concentração de gás na adsorção de sulfeto de hidrogênio
A concentração de massa é alta, a taxa de reação macroscópica é rápida e a taxa de deposição do produto é rápida. Portanto, aproxima-se rapidamente da saturação, de modo que alguns sítios ativos não são totalmente utilizados. Pelo contrário, quando a concentração de massa é baixa, a reação prossegue de forma relativamente lenta. O enxofre do produto é depositado gradativamente, de forma que os sítios ativos sejam totalmente aproveitados, de modo que a capacidade de trabalho do enxofre é alta.Qual tipo de carvão ativado é mais eficaz para remover H2S?
O carvão ativado em coluna também é uma opção comum para remoção de sulfeto de hidrogênio. O carvão ativado em pilar possui alta área superficial específica e bom desempenho de adsorção, sendo adequado para o tratamento de sulfeto de hidrogênio em esgoto. Seus parâmetros geralmente são os seguintes:
| Artigo | Pelotas de carvão ativado |
| Tamanho | 3mm, 4mm, 5mm |
| Quantidade de impregnação | 8-15% |
| CTC | ≥50% |
Mas para carvão ativado em pellets não impregnados, o efeito de adsorção de H2S é limitado. A maioria dos clientes escolherá carvão ativado impregnado com KOH ou carvão impregnado com KI.
Carbono impregnado com KOH
A reação química de base forte remove H₂S. Reage diretamente com H₂S para formar sulfeto de potássio: 2KOH + H₂S → K₂S + 2H₂O
Suas características:
• Não depende de oxigênio.
• A reação é rápida.
• A capacidade é determinada pelo teor de KOH.
Carbono impregnado com KI
Na presença de catálise KI, o oxigênio do ar oxida o H₂S em enxofre elementar:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (catalisador KI)
Suas características:
• Necessitando de oxigênio (≥2 quantidades estequiométricas)
• Pode processar H₂S + enxofre orgânico (metanotiol, tioéter)
• A reação ocorre nos poros do carbono, com enxofre depositado nas paredes dos poros.
De acordo com o custo, o carvão ativado impregnado com KOH é frequentemente escolhido.
Caso de cliente: Dessulfurização de biogás para alta concentração de H₂S
Um de nossos clientes opera uma instalação de produção de biogás onde a concentração de sulfeto de hidrogênio (H₂S) no biogás bruto varia de 4.000 a 8.000 ppm. A sua exigência era reduzir o nível de H₂S para menos de 10 ppb, a fim de proteger os equipamentos a jusante e cumprir normas ambientais e operacionais rigorosas.
Após avaliar a composição do gás e a meta de desempenho do cliente, confirmamos que um sistema de carvão ativado de estágio único não seria suficiente. O carvão ativado sozinho não consegue lidar com uma carga tão elevada de enxofre em uma única etapa. Em vez disso, recomendamos um processo de dessulfuração em dois estágios para garantir a remoção eficiente e longa vida útil do adsorvente.
A solução recomendada incluiu duas etapas sequenciais:
Primeiro Estágio: Meio de dessulfurização de óxido de ferro ou óxido de zinco para remover a maior parte do H₂S de 4.000–8.000 ppm até um nível muito mais baixo. Este estágio absorve a maior parte da carga de enxofre e evita a sobrecarga do meio de polimento.
Segunda etapa: Carvão ativado impregnado com KI/KOH como camada de polimento. Este carbono catalítico especializado adsorve e oxida eficientemente o H₂S restante, permitindo que a concentração de saída final atinja menos de 10 ppb.
Após implementar o sistema de dois estágios, o cliente obteve desempenho estável, vida útil mais longa da mídia e proteção confiável para seus equipamentos. O resultado foi uma solução econômica e tecnicamente sólida que atendeu a todos os requisitos operacionais.
