Usuwanie siarkowodoru z powietrza jako element - Eko-DOk

Usuwanie siarkowodoru z powietrza jako element - Eko-DOk

siarkowodór, jonity włókniste,
dezodoryzacja powietrza, katalityczne utlenianie
Henryk WASĄG, Justyna KUJAWSKA*
USUWANIE SIARKOWODORU Z POWIETRZA JAKO
ELEMENT TECHNOLOGII DEZODORYZACJI
Konieczność usuwania siarkowodoru wynikać może ze względów zdrowotnych, bezpieczeństwa,
ochrony przed korozją bądź też z uwagi na zapachową jakość powietrza. Metoda usuwania siarkowodoru uzależniona jest głównie od stężenia tego gazu, rodzaju oczyszczanego medium oraz wymaganego stopnia oczyszczania. W kategoriach dezodoryzacji powietrza, poza uniwersalnymi biofiltrami,
brak jest prostych i niezawodnych metod usuwania siarkowodoru, bądź konwersji tego gazu do obojętnych produktów. Problem może być rozwiązany na drodze selektywnego katalitycznego utleniania
siarkowodoru tlenem z powietrza z wykorzystaniem znanego katalizatora Fe(III)-EDTA. Liczne niedogodności tego procesu mogą być wyeliminowane poprzez zastosowanie włóknistych materiałów
jonowymiennych jako nośnika katalizatora. Poza technicznymi aspektami prowadzenia procesu
oczyszczania, zastosowany jonit włóknisty usprawnia wymianę mas pomiędzy fazą gazową i ciekłą,
buforuje roztwór sorbujący i katalizuje proces utleniania siarkowodoru do siarki elementarnej oraz
żelaza(II) do żelaza(III). Przedstawione wyniki badań wstępnych dowodzą wyższości jonitów włóknistych w stosunku do materiałów obojętnych oraz wskazują na jonity włókniste Fiban A-6 i Fiban
AK-22 jako na najbardziej obiecujące nośniki katalizatora Fe(III)-EDTA w procesach dezodoryzacji
powietrza.
1. USUWANIE SIARKOWODORU Z POWIETRZA
Zapachowa jakość otaczającego powietrza już od dawna postrzegana była jako
najbardziej istotny czynnik związany z naturalnym środowiskiem człowieka,
a w ostatnich latach nabiera ona szczególnego znaczenia [1, 6, 13, 24]. Mając na
uwadze komfort życia ludności i bezpieczeństwo pracy człowieka ograniczanie emisji
i usuwanie siarkowodoru z powietrza urastają do rangi problemu wymagającego pro__________
*
Politechnika Lubelska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska,
ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin.
500
H. WASĄG, J. KUJAWSKA
stych i skutecznych rozwiązań [2,3]. Niskie stężenia wyjściowe siarkowodoru
i wymagany wysoki stopień jego usunięcia ograniczają możliwość wykorzystania
wielu znanych metod usuwania siarkowodoru z mediów gazowych, jak chociażby
proces Claus’a. Proces ten jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych metod suchego usuwania siarkowodoru z mieszanin gazowych [18]. Bazuje on na patencie zarejestrowanym przez C. F. Claus’a w 1883 roku. Metoda ta została wprowadzona do praktyki przemysłowej w 1890 roku. W latach czterdziestych dwudziestego wieku zaczęła
powoli wchodzić do przemysłu jako jedna z najbardziej uniwersalnych, prostych metod suchego usuwania siarkowodoru z gazu. Obecnie stosowanych jest wiele modyfikacji procesu Claus’a, jednakże zawsze jednym z etapów jest katalityczne utlenianie
siarkowodoru [16, 19, 20]. Proces jest tak realizowany aby końcowym produktem
była siarka elementarna, która nie stanowi większego zagrożenia dla środowiska naturalnego, a wręcz jest cennym produktem handlowym [33]. Jednak proces Claus’a jest
procesem wysokotemperaturowym i przeznaczonym do dużych zawartości siarkowodoru minimum 5% tak aby proces przebiegał z zadowalającym stopniem konwersji
[11]. Gwoli ścisłości stopień ten ze względów termodynamicznych nie przekracza
95-97% [29].
W nowszych metodach usuwania siarkowodoru z gazów zawierających duże jego
ilości zastosowanie jako utleniacza tlenu w obecności różnego rodzaju katalizatorów
pozwoliło nie tylko na zwiększenie efektywności procesu lecz również na znaczne
obniżenie temperatury [36]. Są to niezwykle istotne parametry, kiedy oczyszczaniu
poddaje się duże objętości gazów o niewielkich koncentracjach siarkowodoru. Spośród dostępnych metod spełniających te kryteria wymienić należy metody oparte na
skruberach mokrych, chemicznym utlenianiu, absorpcji, biofiltracji i utlenianiu katalitycznym [7, 9, 10, 12, 23, 25]. W praktyce znalazły one szerokie zastosowanie do
usuwania siarkowodoru z biogazu, przemysłowych gazów wentylacyjnych lub
oczyszczalniach ścieków [5]. W kategoriach procesu dezodoryzacji powietrza, poza
uniwersalnymi biofiltrami, usuwanie siarkowodoru należy w światowej literaturze do
rzadkości. Jednym z nielicznych przekładów jest metoda oparta na absorpcji siarkowodoru z gazu wysypiskowego w 2 molowym roztworze wodorotlenku sodu prowadzona w reaktorze ze złożem ociekowym [15]. Niski stopień usunięcia siarkowodoru,
bo do poziomu zaledwie 10 ppm oraz straty wodorotlenku wywołane obecnością ditlenku węgla w oczyszczanym gazie nie rokują tej metodzie większego powodzenia.
Specyfice problemów związanych z usuwaniem siarkowodoru jako elementu technologii dezodoryzacji powietrza może sprostać zastosowanie znanego procesu katalitycznego utleniania siarkowodoru do siarki elementarnej tlenem z powietrza w obecności kompleksu Fe(III) z EDTA w środowisku alkalicznym [17, 21]. Główną zaletą
tego katalitycznego systemu jest to, że utlenianie siarkowodoru do siarki przebiega
w sposób selektywny bez tworzenia wonnych produktów ubocznych takich jak tlenki
siarki lub inne połączenia siarkowe. Schematycznie proces ten można zapisać w poniższy sposób:
Usuwanie siarkowodoru z powietrza jako element technologii dezodoryzacji
501
Н2Sgaz  Н2Sroztwór
Н2S + OH- = HS- + H2O
2 Fe3+ + EDTA + HS- = S0 + H + + 2 Fe2+ + EDTA
2 Fe2+ + EDTA + Н2О + 1/2 О2 = 2 Fe3+ + EDTA + 2 OHWarto w tym miejscu wspomnieć, że katalizator Fe(III)-EDTA w stanie suchym
jest nieaktywny, a wykorzystanie jego możliwości związane jest z koniecznością stosowania alkalicznych roztworów. Fakt ten ogranicza w znacznym stopniu techniczne
sposoby realizacji procesu do rozwiązań opartych o skrubery mokre. Niski stopień
konwersji i duże nakłady energetyczne związane z koniecznością maksymalnego rozwinięcia powierzchni kontaktu na granicy ciecz-gaz to powszechnie znane niedogodności skruberów. Pomimo, że usuwanie siarkowodoru oparte na wykorzystaniu chelatowych kompleksów Fe(III) jest procesem często pojawiającym się w literaturze
naukowej i szeroko stosowanym w praktyce to jednak na temat kinetyki reakcji trudno
znaleźć dokładniejsze dane [9, 22]. Łatwo podejrzewać, że sprawność procesu zależy
w głównej mierze od wymiany mas na granicy gaz-ciecz i jest to czynnik limitujący
szybkość całego procesu. Z kolei szybkość absorpcji siarkowodoru w roztworach
zależy od całego kompleksu czynników na które nie zawsze zwracano baczniejszą
uwagę [4]. Usprawnienie tej wymiany można osiągnąć różnymi zabiegami. W znanej
z literatury metodzie usuwania siarkowodoru szybkość jego absorpcji udaje się
zwiększyć o 4, a nawet do 8 rzędów w stosunku do normalnej sorpcji fizycznej wykorzystując chemisorpcję w wodnych roztworach jodu [35]. W odniesieniu do układu z
katalizatorem Fe(III)-EDTA dowiedziono, że obecność powstającej in situ siarki
korzystnie wpływa na wzrost szybkości absorpcji siarkowodoru [8]. Utrzymanie siarki
koloidalnej w fazie ciekłej łatwo można uzyskać stosując środki powierzchniowo
czynne. Jednak jak to szybko zauważono obecność środków powierzchniowo czynnych prowadzi do zaniku dodatniego wpływu drobin siarki na szybkość sorpcji siarkowodoru [34]. Wiele prób przeciwdziałania tym niekorzystnym efektom, między
innymi poprzez zastosowanie izopropanolu, nie przyniosło oczekiwanych rezultatów
[4].
Biorąc pod uwagę powyższe trudności wydaje się, że problem może być rozwiązany na drodze katalitycznej konwersji siarkowodoru z użyciem jonitu włóknistego jako
nośnika katalizatora. Jonity włókniste charakteryzują się doskonałą kinetyką procesów wymiany jonowej, również z fazy gazowej, realizowanej w odpowiednich warunkach. Zapewnić powinny one szybką i skuteczną sorpcję siarkowodoru z oczyszczanego powietrza. Obecny na nośniku katalizator Fe(III)–EDTA utleni siarkowodór
do nietoksycznych produktów, odtwarzając swoje zdolności w wyniku reakcji z tlenem zawartym w powietrzu. Spadek powinowactwa jonitu w stosunku do siarkowodoru wywołany konkurencyjną sorpcją jonowymienną obecnego w oczyszczanym
powietrzu ditlenku węgla nie zakłóci przebiegu procesu, jako że nawet w stanie równowagi na jonicie zachodzą ciągłe procesy sorpcji i desorpcji wymienianych składni-
502
H. WASĄG, J. KUJAWSKA
ków. Gwoli ścisłości znane są z literatury próby bezpośredniego zastosowania wymiany jonowej do usuwania siarkowodoru z powietrza. Z jego chemicznych właściwości można wnioskować, że będzie ulegał jonowymiennej sorpcji na anionicie
w formie wodorotlenowej. Jednak w przypadku oczyszczania powietrza zawartość
konkurencyjnego w procesie wymiany ditlenku węgla jest zazwyczaj o wiele wyższa,
a dodatkowo jego stała dysocjacji pierwszego stopnia jest o kilka rzędów wyższa niż
w przypadku siarkowodoru. Z tego względu tylko jonity selektywne mogą być brane
tutaj pod uwagę. Jedynymi znanymi z literatury jonitami zdolnymi do selektywnej
sorpcji siarkowodoru w obecności CO2 są Amberlist XN-1007 i Amberlist A-27 [28].
Jednak trudno jest doszukać się w literaturze powodów dla których wymieniacze te
nie znalazły praktycznych zastosowań.
2. BADANIA I WYNIKI
Jonity włókniste użyte w przeprowadzonych badaniach zsyntetyzowane zostały
w doświadczalnej instalacji produkcyjnej Instytutu Fizycznej Chemii Organicznej
Akademii Nauk Republiki Białorusi w Mińsku. Jonity otrzymane zostały w wyniku
chemicznej modyfikacji włókien poliakrylonitrylowych [27]. Użyto włókien o średnicy 20-22 μm i długości 65 mm. Po procesie chemicznej obróbki z włókien uformowana została włóknina o grubości 5 mm i gęstości powierzchniowej 550 g/m2.
Jonit włóknisty Fiban K-5 otrzymano poprzez sieciowanie poliakrylonitrylu za pomocą hydrazyny z późniejszą hydrolizą w środowisku silnie alkalicznym w temperaturze
900°C. Hydroliza powoduje powstanie różnego rodzaju grup zawierających azot,
głównie –NH, =NH2 i –NH2=N oraz dominującej ilości karboksylowych grup funkcyjnych powstających w drugim etapie hydrolizy. Kationitowa pojemność wymienna
i anionitowa pojemność wymienna użytej w badaniach próbki jonitu wynosiły odpowiednio 4,20 mval/g i 1,22 mval/g [27].
Fiban A-6 jest produktem aminolizy włókien poliakrylonitrylowych z dimetyloaminopropyloaminą z późniejszą reakcją konwersji do czwartorzędowych aminowych grup
funkcyjnych za pomocą epichlorohydryny. Fiban A-6 zawierał słabe i mocne grupy
funkcyjne o pojemnościach wymiennych odpowiednio 1,80 mval/g i 0,65 mval/g [26].
Fiban AK-22 jest poliamfolitem zawierającym pierwszo- i drugorzędowe grupy aminowe oraz grupy karboksylowe. Otrzymany został w wyniku chemicznej modyfikacji
włókien poliakrylonitrylowych [27]. Dominującymi grupami funkcyjnymi jonitu są
R-COOH i R-CO-NH2-CH2CH2NH-CH2CH2NH2. Kationitowa pojemność wymienna
jonitu wynosi 1,5 mval/g zaś anionitowa pojemność wymienna równa jest 4,0 mval/g.
Katalizator selektywnego utleniania siarkowodoru tlenem z powietrza nanoszono
na nośnik poprzez impregnację jonitów włóknistych, bądź też obojętnych materiałów
włóknistych bawełna, poliakrylonitryl, włókno węglowe Carbapon. Roztwór impre-
Usuwanie siarkowodoru z powietrza jako element technologii dezodoryzacji
503
gnacyjny otrzymywano poprzez zmieszanie 0,3 molowego roztworu soli sodowej
kwasu etylenodiaminotetraooctowego i roztworu heksahydratu trichlorku żelazaFeCl3·6H2O w stosunku molowym 1:2. Zawartość żelaza(III) w otrzymanym układzie
katalizator-nośnik włóknisty wynosiła 0,3 mmol/g.
Badania nad usuwaniem siarkowodoru z powietrza z użyciem katalizatora
Fe(III)-EDTA na nośniku włóknistym przeprowadzone zostały na stanowisku badawczym schematycznie zilustrowanym na rys. 1.
Siarkowodór dostarczany był poprzez reduktor z butli i po zmierzeniu przepływu
dostarczany do komory mieszania. Za pomocą sprężarki poprzez wymiennik ciepła
dostarczano powietrze, rozdzielając go za pomocą zaworów na dwa odpowiedniej
wielkości strumienie jeden przepływający przez osuszacz, a drugi poprzez nawilżacz.
Uzyskiwano w ten sposób powietrze o zadanej wilgotności względnej, którą wraz
z temperaturą kontrolowano za pomocą termohigrometru. Tak otrzymany strumień
powietrza kierowano do komory mieszania po której uzyskiwano powietrze zanieczyszczone siarkowodorem, przepływające następnie do celi sorpcyjnej zawierającej
5 mm warstwę nośnika włóknistego z katalizatorem Fe(III)-EDTA. Pomiary przeprowadzono dla początkowego stężenia siarkowodoru w oczyszczanym powietrzu wynoszącym 60 mg/dm3, przy prędkości filtracji wynoszącej 0,05 m/s, którą kontrolowano
za pomocą przepływomierzy. Stężenie siarkowodoru w powietrzu przed oczyszczaniem, jak też po procesie katalitycznego utleniania mierzono za pomocą analizatora
gazu GFM101 (Gas Data Ltd.).
termostat
7
10
4
4
5
2
9
3
11
wylot
4
4
6
4
8
9
1
3
Rys. 1. Schemat laboratoryjnego stanowiska do badań nad usuwaniem siarkowodoru z powietrza
z wykorzystaniem katalizatora Fe(III)-EDTA na nośnikach włóknistych ( 1 – butla z siarkowodorem,
2 – sprężarka, 3 – zawór, 4 – przepływomierz, 5 – wymiennik ciepła, 6 – nawilżacz, 7 – osuszacz,
8 – cela sorpcyjna, 9 – zawór trójdrożny, 10 – komora mieszania, 11 – termohigrometr)
504
H. WASĄG, J. KUJAWSKA
Badania przeprowadzono stosując różne włókniste nośniki katalizatora, dla różnych
wartości względnej wilgotności oczyszczanego powietrza. Za miarodajne stężenie do
oceny stopnia usunięcia siarkowodoru z powietrza przyjmowano zawartość siarkowodoru w strumieniu oczyszczonym po upływie 1 godziny od momentu rozpoczęcia
procesu sorpcji. Wyniki przeprowadzonych badań zestawione zostały w tabeli 1.
Jak widać z przedstawionych w tabeli 1 rezultatów przeprowadzonych badań
wstępnych stopień usunięcia siarkowodoru z powietrza uzależniony jest głównie od
rodzaju włóknistego nośnika katalizatora Fe(III)-EDTA, jak również od względnej
wilgotności oczyszczanego powietrza.
Tabela 1. Stopień usunięcia siarkowodoru z powietrza w trakcie filtracji przez 5 mm warstwę materiału
włóknistego z naniesionym katalizatorem Fe(III)-EDTA w zależności od wilgotności względnej
oczyszczanego powietrza (stężenie początkowe siarkowodoru - 60 mg/m3, prędkość filtracji 0,05 m/s)
Nośnik katalizatora
Fe(III)-EDTA
(rodzaj materiału włóknistego)
Bawełna
PAN
Włókno węglowe Carbapon
Fiban K-5 (forma Na+)
Fiban AK-22 (forma OH-)
Fiban A-6 (forma OH-)
Wilgotność względna
oczyszczanego powietrza
(%)
60
70
80
90
60
70
80
90
60
70
80
90
60
70
80
90
60
70
80
90
60
70
80
90
Stopień usunięcia
H2S
(%)
8
14
27
59
12
17
30
65
18
20
37
69
33
48
55
70
38
72
84
95
78
92
96
~100
Generalnie rzecz biorąc warstwy filtracyjne sporządzone na bazie anionitów włóknistych wykazują o wiele wyższą skuteczność jako nośniki katalizatora selektywnego
utleniania siarkowodoru w porównaniu do kationitów włóknistych i inertnych niejonowych materiałów włóknistych. Te ostatnie prawie zupełnie są nieaktywne przy
Usuwanie siarkowodoru z powietrza jako element technologii dezodoryzacji
505
wartościach względnej wilgotności oczyszczanego powietrza poniżej 80%. W miarę
zauważalne i niewiele przekraczające 50% stopnie redukcji zawartości siarkowodoru
w powietrzu uzyskuje się dla nośników katalizatora Fe(III)-EDTA sporządzonych na
bazie bawełny, poliakrylonitrylu, czy też włókna węglowego dopiero przy wilgotności
względnej oczyszczanego strumienia wynoszącej 90%. Nieco lepsze rezultaty uzyskać
można nanosząc omawiany katalizator na kationit włóknisty Fiban K-5. Tego rodzaju
warstwa filtracyjna zaczyna pracować przy niższych wilgotnościach powietrza pozwalając na usunięcie ponad 50% siarkowodoru w warunkach wilgotności względnej na
poziomie 80%. Jednak dalszy wzrost wilgotności powietrza pozwala tylko w nieznacznym stopniu usprawnić przebieg procesu i usunąć około 70% siarkowodoru
(tabela 1).
Zauważalne usprawnienie usuwania siarkowodoru za pomocą katalizatora naniesionego na włóknisty anionit Fiban AK-22 lub Fiban A-6 wskazuje na wyraźnie wyższą aktywność katalizatora związanego z grupami funkcyjnymi anionitu w porównaniu do kompleksu wolnego. Szczególnie anionit włóknisty Fiban A-6 w formie
wodorotlenowej zastosowany jako nośnik układu Fe(III)-EDTA pozwala osiągać ponad 90% stopnie redukcji zawartości siarkowodoru w powietrzu już dla względnych
wilgotności powietrza wynoszących 70%. Dalszy wzrost wilgotności powietrza pozwala na praktycznie całkowite usunięcie siarkowodoru ze strumienia oczyszczanego
powietrza. Zaobserwowane różnice pomiędzy nośnikami na bazie testowanych jonitów spowodowane są najprawdopodobniej różnicami w stopniach hydrofilności anionitów. Jonit Fiban A-6 jako bardziej hydrofilowy w porównaniu do jonitu Fiban
AK-22 oznacza większą ilość dostępnej wody, przez co proces katalitycznej konwersji siarkowodoru przebiega sprawniej. Usunięta z powietrza ilość siarkowodoru już po
1 godzinie prowadzenia procesu znacznie przewyższa wartość pojemności wymiennej
jonitu, przez co można stwierdzić, że proces usuwania siarkowodoru to głównie efekt
jego katalitycznego utlenienia tlenem zawartym w oczyszczanym powietrzu. Otrzymane i zaprezentowane wyniki badań pozwalają z dużym prawdopodobieństwem
stwierdzić, że anionity włókniste zastosowane jako nośnik katalizatora Fe(III)-EDTA
usprawniają wymianę mas pomiędzy fazą gazową i ciekłą, buforują roztwór sorbujący
i najprawdopodobniej katalizują proces utleniania siarkowodoru do siarki elementarnej oraz żelaza(II) do żelaza(III).
2. PODSUMOWANIE
Przedstawione wyniki badań wstępnych wskazują na znaczne usprawnienie procesu selektywnego katalitycznego utleniania siarkowodoru w powietrzu poprzez zastosowanie jonitów włóknistych jako nośnika katalizatora Fe(III)-EDTA. Kontynuacja
rozpoczętych badań pozwoli na ocenę wpływu najważniejszych parametrów na prze-
506
H. WASĄG, J. KUJAWSKA
bieg procesu usuwania siarkowodoru z powietrza. Prace badawcze są tak ukierunkowane, aby w końcowym etapie możliwe było opracowanie założeń konstrukcyjnych
modułów filtracyjnych filtrów do usuwania siarkowodoru z powietrza (procesy dezodoryzacji), jak również z mieszanin gazowych nie zawierających tlenu (ograniczenie
uciążliwości zapachowej sieci kanalizacyjnych i oczyszczalni ścieków). Zastosowany
w roli nośnika katalizatora jonit włóknisty, charakteryzujący się dużą powierzchnią
właściwą, pozwala przy niskim nakładzie energetycznym na maksymalne rozwinięcie
powierzchni kontaktu na granicy faz gaz-ciecz. Niewielkie opory przepływu oczyszczanego powietrza przez warstwę filtracyjną sporządzoną na bazie jonitu włóknistego
i możliwość uzyskania dużych powierzchni filtracji (nawet do 50 m2/m3) przy znanej
niezawodności metod fizyko-chemicznych uczynić mogą tą metodę konkurencyjną
w stosunku do znanych metod usuwania siarkowodoru z powietrza, w tym do metod
opartych na biofiltracji [30, 31, 32].
Przedstawione rezultaty są wynikiem badań finansowanych przez Ministerstwo Nauki
i Szkolnictwa Wyższego w ramach projektu 7549/B/T02/2011/40 „Zastosowanie jonitów
włóknistych jako nośnika katalizatora utleniania siarkowodoru w procesach dezodoryzacji
powietrza” objętych harmonogramem realizacji projektu oraz częściowo badań w ramach
współpracy naukowej pomiędzy Politechniką Lubelską i Instytutem Fizycznej Chemii
Organicznej Akademii Nauk Republiki Białorusi w Mińsku.
LITERATURA
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
BOHOLT K., ANDREASEN K., DEN BERG F., HANSEN T., A new method for measuring emission of odour from a rendering plant using the Danish Odour Sensor System (DOSS) artificial
nose, Sensors and Actuators B, 2005, No. 106, 170-176.
BURGESS J. E., PARSONS S. A., STUETZ R. M., Developments in odour control and waste gas
treatment biotechnology: a review, Biotechnology Advances, 2001, No. 19, 35-63.
BUSCA G., PISTARINO C., Technologies for the abatement of sulphide compounds from gaseous
streams: a comparative overview, Journal of Loss Prevention in the Process Industries, 2003, No
16, 363-371.
DEMMINK J.F., MEHRA A., BEENACKERS A.A.C.M., Absorption of hydrogen sulfide into
aqueous solutions of ferric nitrilotriacetic acid: local auto-catalytic effect, Chemical Engineering
Sciences, 2002, No. 57, 1723-1734.
DENG L., CHEN H., CHEN Z., LIU X., PU X., SONG L., Process of simultaneous hydrogen
sulfide removal from biogas and nitrogen removal from swine wastewater, Bioresource Technology, 2010, No. 100, 5600-5608.
HENSHAW P., NICELL J., SIKDAR A., Parameters for the assessment of odour impact on communities, Atmospheric Environment, 2006, No 40, 1016-1029.
ILIUTA I, LARACHI F., Concept of bifunctional redox iron-chelate process for H2S removal in
pulp and paper atmospheric emissions, Chemical Engineering Sciences, 2003, No. 58, 5305-5314.
Usuwanie siarkowodoru z powietrza jako element technologii dezodoryzacji
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
507
JANSSEN A.J.H., LETTINGA G., DE KEIZER A., Removal of hydrogen sulphide from wastewater and waste gases by biological conversion to element sulphur Colloidal and interfacial aspects
of biologically produced sulphur particles, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 1999, No. 151, 389-397.
KARIMI A., TAVASSOLI A., NASSERNEJAD B., Kinetic studies and reactor modeling of single
step H2S removal using chelated iron solution, Chemical Engineering Research and Design, 2010,
No 88, 748-756
LI K.S., CHENG W-D., Selective oxidation of hydrogen sulfide over Bi-Mo catalyst, Applied Catalysis A, General, 1996, No. 142, 315-326.
LI X. Z., WU J.S., SUN D.L., Hydrogen sulphide and volatile fatty acid removal from foul air in
a fibrous red bioreactor, Water Science Technology, 1998, Vol. 38, No. 3, 323-329.
MEEYOO V., LEE J.H., TRIMM D.L., CANT N.W., Hydrogen sulphide emission control by
combined adsorption and catalytic combustion, Catalysis Today, 1998, No. 44, 67-72.
NICELL J. A., Assessment and regulation of odour impacts, Atmospheric Environment, 2009, Vol.
43, 196-206.
OH K. J., KIM D., LEE IN-HWA, Development and effective hydrogen sulphide removing equipment using thiobacillus sp. IW, Environmental Pollution, 1998, No. 99, 87-92.
PANZA D., BELGIORNO V., Hydrogen sulphide removal from landfill gas, Process Safety and
Environment Protection, 2010, accepted manuscript.
PATENT PL 196719 B1 z 31.01.2008, Borowiec Z., Kurek W., Sposób katalitycznego utlenienia
siarkowodoru do siarki elementarnej.
PATENT PL 148211 B1 z 23.03.1978, Dowbor K., Pasynkiewicz J., Szelęgowski M., Sposób
usuwania siarkowodoru z powietrza lub innych gazów zawierających tlen.
PATENT PL 191897 B1 z 25.02.2002, Tomal S., Cieślar R., Figiel Z., Sposób rozkładu siarkowodoru pochodzącego z gazu koksowniczego metoda Claus’a.
PATENT PL 139254 z dnia 21.12.1984, Grams W., Rybicki Z., Bansik J., Sposób oczyszczania
stężonych i rozcieńczonych gazów wentylacyjnych z dwusiarczku węgla i siarkowodoru w zakładach włókien wiskozowych.
PATENT PL 83088 z dnia 11.11.1970, Borkowski B., Sposób usuwania siarkowodoru ze ścieków
i odlotowych gazów zawierających siarkowodór.
PICHE S., LARACHI F., Dynamics of pH on the oxidation of HS- with iron(III) chelates in anoxic
conditions, Chemical Engineering Science, 2006, No. 61, 7673-7683.
POULTON W.S., KROM M.D., RIJN VAN J., RAISWELL R., The use of hydrous iron (III)
oxides for the removal of hydrogen sulphide in aqueous system, Water Research, 2002, No. 36,
825-834.
RAKMAK N., WIYARATN W., BUNYAKAN C., CHUNGSIRIPORN J., Synthesis of Fe/MgO
nano-crystal catalyst by sol-gel method for hydrogen sulfide removal, Chemical Engineering Journal, 2010, No. 162, 84-90.
SIRONI S., CAPELLI L., CENTOLA P., DEL ROSSO R., IL GRANDE M., Odour emission
factors for assessment and prediction of Italian rendering plants odour impact, Chemical Engineering Journal, 2007, No. 131, 225-231.
SCHLEGELMILCH M., STREESE J., STEGMANN R., Odour management and treatment technologies: An overview, Waste Management, 2005, No. 25, 928-939.
SHUNKEVICH A.A., MED’JAK G.V., MARTSINKEVICH R.V., GRACHEK V.I., SOLDATOV
V.S., Fibrous chelating carboxylic acid ion exchangers, Sorption & Chromatography Processes,
2001, No. 1, 741-748.
SOLDATOV V.S., PAWŁOWSKI L., WASĄG H., SCHUNKEVICH A., New materials and technologies for environmental engineering. Part I – Synthesis and structure of ion exchange fibers,
Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, Lublin 2004, No. 21, 1-127.
508
H. WASĄG, J. KUJAWSKA
[28] SOLDATOV V. S., PAWŁOWSKI L., WASĄG H., ELINSON I., SHUNKIEVICH A., Air pollution control with fibrous ion exchangers, [w:] Chemistry for the Protection of the Environment, 2,
pod red. L. Pawłowski, Plenum Press, New York 1996, 55-66.
[29] SORIANO M.D., JIMENEZ-JIMENEZ J., CONCEPCION P., JIMENEZ-LOPEZ A.,
RODRIGUEZ-CASTELLON E., LOPEZ NIETO J.M., Selective oxidation of H2S to sulphur over
vanadium supported on mesoporous zirconium phosphate heterostructure, Applied Catalysis B:
Environmental, 2009, No. 92, 271-279.
[30] WASĄG H., Zastosowanie jonitów włóknistych do dezodoryzacji powietrza, [w:] Nowe metody
i technologie dezodoryzacji w produkcji przemysłowej, rolnej i gospodarce komunalnej, pod. red.
J. Zwoździak , I. Szynkowska, PWN, Warszawa 2010.
[31] WASĄG H., Dwusekcyjny filtr z jonitem włóknistym do usuwania związków złowonnych z powietrza, Przemysł Chemiczny, 2010, No. 4, 573-576.
[32] WASĄG H., Perspektywy zastosowania jonitów włóknistych w procesach dezodoryzacji powietrza,
Przemysł Chemiczny 2009, No. 5, 583-586.
[33] DE WILD P.J., NYQVIST R.G., DE BRUIJN F.A., STOBBE E.R., Removal of sulphur-containing
odorants from fuel gases for fuel cell-based combined heat and power applications, Journal of
Power Source, 2006, No. 159, 995-1004.
[34] WUBS H.J., BEENACKERS A.A.C.M., Kinetics of absorption of hydrogen sulfide into solutions
of ferric EDTA and HEDTA, A.I.Ch.E. Journal, 1994, Vol. 3, No. 40, 433-444.
[35] WUBS H.J., BEENACKERS A.A.C.M., KRISHANA R., Absorption of hydrogen sulphide in
aqueous solutions of iodine-a critical review, Chemical Engineering Science, 1991, No 46,
703-706.
[36] WU X., KERCHIEF A.K., SCHWARTZ V., OVERBUY H.S., ARMSTRONG R. T., Activated
carbons for selective catalytic oxidation of hydrogen sulfide to sulfur, Carbon, 2005, No. 43,
1084-1114.
REMOVAL OF HYDROGEN SULPHIDE FROM AIR AS AN ELEMENT
OF DEODORIZATION PROCESS
The removal of hydrogen sulphide is required for reasons of health, odour problems, safety and corrosivity problems. The means of hydrogen sulphide removing mainly depend on its concentration and kind
of medium to be purified. The paper deals with a method of hydrogen sulphide removal from the air by its
catalytic oxidation to elemental sulphur with the use of Fe-EDTA complex. The possibility of obtaining
fibrous filtering materials able to remove small concentrations of H2S from the air were described. The
base of these materials is fibrous ion exchanger with Fe(III)-EDTA complex immobilized on their functional groups. The complex of trivalent iron converts hydrogen sulphide to elemental sulfur. Bivalent iron
formed in the reaction is oxidized by the atmospheric oxygen, so complex of trivalent iron is continuously
regenerated and the overall process can be accounted as pseudo-catalytic. In the present paper properties
of several fibrous catalysts based on ion exchangers and inert materials were described. The data presented show that the filtering layers with anion exchange package are much more active in the catalytic
processes of hydrogen sulphide removal than cation exchanger and inert materials. In the addition to the
nature of the fiber relative air humidity is a critical factor determining efficiency of the material in the air
purification from H2S. It was proved that the most promising carrier of the Fe-EDTA catalyst for hydrogen sulphide oxidation are Fiban A-6 and Fiban AK-22 fibers.