二氧化硫是當(dāng)前排放量較大,對人體及農(nóng)作物危害甚大的大氣污染物。它的來源很廣,在燃燒和使用含硫燃料和原料的過程中,都有不同數(shù)量和不同濃度的二氧化硫排放。其中排放量較大的有火力發(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、煉油廠、硫酸廠、焦化廠等公其它如紡織廠、制革廠、造紙廠和各種中小型鍋爐、民用爐灶等也都有二氧化硫排放。二氧化硫是無色有強烈辛辣窒息性的氣體,比空氣重一倍多,易榕于水,與氧接觸在一定條件下能生成三氧化硫。三氧化硫在濕度大的空氣中易形成硫酸霧。二氧化硫?qū)θ梭w粘膜灰呼吸道有損害,使產(chǎn)車結(jié)膜炎、流淚、羞明、流鼻涕、咽干、咽痛,支氣管炎等癥狀。吸入高濃度二氧化硫時能引起反射性聲帶痙攣,喉頭水腫以致窒息。一般認為,大氣中二氧化硫濃度在0.5ppm以上,對人體庭康已有某種潛在性影響,1-3ppm時;多數(shù)人開始受到刺激,10ppm時刺激加劇,個別人出現(xiàn)嚴重的支氣管痙攣。二氧化硫氧化形成的酸霧危害更大,因酸霧粒子可侵入肺抱,引起肺水腫和肺硬化。二氧化硫?qū)χ参镉袠O嚴重的危害。一般植物對二氧化硫較為敏感,當(dāng)人還沒有感覺時已有明顯反應(yīng)。如首揩、大麥、棉花、柑桔和松柏類樹木等。植物受害的癥狀是葉片出現(xiàn)“煙斑”,逐漸枯萎,并早期落葉。
二氧化硫?qū)χ参锏挠绊?,因植物種類而異。例如水稻受害時,葉片變色或褪成白色,并萎蔫,稻粒不飽滿,產(chǎn)量降低,甚至全株枯死。小麥受害時,葉子變成淡褐色,產(chǎn)量降低。桑葉被二氧化硫污染,出現(xiàn)煙斑,蠶吃以后,因消化器管受到損害,生長發(fā)育受到影響,有些蠶就不休眠,使蠶革產(chǎn)量降低。果樹受害時,仆于片大多呈白色或褐色。二氧化硫并能隨雨雪降落成為含硫酸的“酸雨”,使土壤酸化,農(nóng)田、森林、草地都受到損害。二氧化硫?qū)饘倨魑?、建筑物等也有腐蝕作用。二氧化硫排入大氣中,不但造成環(huán)境的嚴重污染,影響人體健康與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),同時拋棄了大量硫的資源。例如生產(chǎn)硫酸一萬噸的工廠,在生產(chǎn)過程中,若硫酸尾氣每小時排放量為5000m3,其中二氧化硫含量為0.5%,則每天約排出二氧化硫1.7噸,相當(dāng)于硫酸么右噸。又如燃煤鍋爐,若煤的含硫量為1%,則每天從煙道氣排出的二氧化硫相當(dāng)于耗煤量的2%。遵照毛主席“一切為了人民健康”和“一切從人民的利益出發(fā)”的教導(dǎo),必須消除二氧化硫的嚴重污染并變廢為寶興利除害。排煙脫硫的方法很多,這里介紹的是利用我省天然沸石礦吸附分離二氧化硫。
天然沸石是含結(jié)晶水的堿金屬或堿土金屬的架狀鋁硅酸鹽?;瘜W(xué)組成為(M++,m2+)O·Al2O3·mSiO2·nH2O(3《m《10),其中M++及M+為各種二價盡一價的金屬離子,大半為Ca++、sr++、Ba++、K+。加熱可脫去全部或一部結(jié)晶水而呈多孔質(zhì)的脫水沸石,其空腔具有一定的孔徑,可吸著某些分子。每一種沸石有一定的直徑的空腔和孔隙,因此對一些物質(zhì)吸附能力的大小也不相同,即具有選擇性吸附,所以它能篩分大小不同的分子,或某些分子大小雖然相似但物化性質(zhì)不同的物質(zhì)。沸石并具有陽離子交換能力,空腔中的堿金屬及堿土金屬離子在水溶液中容易與其它陽離子進行交換,這種離子交換作用可以用來改變天然沸石的吸附性能。
天然沸石與人工合成沸石相比較,雖然純度較低,雜質(zhì)較多,孔徑的均一性較差,但天然沸石的貯量大,價格低廉廣一經(jīng)過處理后可以適當(dāng)改善其性能。為了使它能應(yīng)用于生產(chǎn),進行應(yīng)用試驗。
試驗內(nèi)容有,飽和吸附量測定,脫水溫度與失重關(guān)系;脫水溫度對吸附量的影響;二氧化硫濃度對吸附量的影響;氣體流速對吸附量的影響,吸附層高度對吸附量的影響;沸石粒度對吸附量的影響;吸附溫度對吸附量的影響;介吸試驗;壽命測定;燃煤煙道氣中502的吸附試驗;沸石改性及吸附二氧化硫試驗等。在實驗室試驗的基礎(chǔ)上,又與杭州硫酸廠協(xié)作,進行了沸石吸附該廠吸收塔尾氣中二氧化硫的小試驗。通過試驗,初步認為天然沸石不宜直接用于硫酸廠尾氣的吸附,而經(jīng)過氯化餒改性的改型絲光沸石,吸附性能比天然沸石有明顯的改善,吸附量可提高到100毫克/克左右,反復(fù)使用,壽命比天然沸石也要好得多,在反復(fù)使用31次情況下,穿透吸附量尚有85.3毫克/克。
另外,對天然沸石吸附二氧化硫提出下列看法:
1、本省4號天然沸石,經(jīng)250℃脫水活化后,對空氣、二氧化硫、二氧化碳的混合氣體,可以優(yōu)先吸附二氧化硫,其穿透吸附量約40一60毫克/克(沸石20-40目,SO20.1~4%,CO214-20%,溫度盛35℃,氣體停留時間1~2秒,穿透點SO2100PPm)。但有水份、粉塵、酸霧等共存時,吸附二氧化硫效果較差,必須預(yù)先將這些物質(zhì)除去。
2、4號天然沸石經(jīng)氯化錢改性成改型沸石后,對二氧化硫的吸附量可以提高至80一10毫克/克,且耐酸性能及熱穩(wěn)定性較有改善。曾在硫酸廠進行吸收塔尾氣中二氧化硫吸附小試,沸石重復(fù)使用了三十一允情況尚好。用鹽酸或硫酸改性后的氫型絲光佛石,在實驗室無酸霧存在下對二氧化硫的吸附量也可達80一10毫克/克,還需在硫酸廠用吸收塔尾氣進行試驗以考察其性能及壽命。
3、沸石吸附二氧化硫后,經(jīng)加熱解吸,可以提高二氧化硫滾度,以回用于硫酸廠制硫酸,也可以根據(jù)具體情況考慮制取液體二氧化硫或其它亞硫酸鹽。
4、天然沸石純度較低,質(zhì)量不穩(wěn)定,吸附量隨礦樣的不同而有變化。因此最好先選礦,提高佛石品位后再作吸附劑用。關(guān)于沸石的定量問題,至今尚未解決,使采礦取樣存在一定困難。
5、細粒度沸石裝填于吸附塔內(nèi)阻力很大,為了減少阻力,工業(yè)上需采用較大顆粒的改型沸石。沸右粉末改型、造粒及吸附工作正在試驗中。
6、通過小試說明,改型絲光沸石用于硫酸廠尾氣中二氧化硫的吸附是有效果的,但其循環(huán)使用時間可到什么程度,在工業(yè)上是否有采用價值,還需經(jīng)過放大試驗確定。