Poluanți industriali

Generalităţi. H2S la temperatură obişnuită este un gaz incolor, mai greu decât aerul (=1,54 g/cm3); punctul de fierbere este de -60,4°C, iar punctul de topire al H2S solid este de -85,5°C. Are miros neplăcut.

În ceea ce priveşte solubilitatea sa în apă: 1L de apă dizolvă 4,6L de H2S gaz la 0°C şi 2,6L H2S gaz la 20°C. Apa de hidrogen sulfurat se păstrează în vase de sticlă brune, la întuneric şi la rece (prezenţa aerului şi chiar a aerului din sticlă, lumina şi căldura descompun apa de hidrogen sulfurat cu formare de sulf coloidal).

În aer, H2S pur arde liniştit cu o flacără albastră. Arderea lui poate fi incompletă, când decurge după reacţia:

2H2S + O22S +2H2O

sau completă, când decurge după reacţia:

3H2S +3O22SO2 +2H2O

H2S este oxidat cu dioxid de sulf la sulf elementar conform reacţiei:

2H2S + SO23S +2H2O

Această reacţie are loc în condiţii obişnuite şi cu viteză destul de mare în prezenţa unor cantităţi mici de apă, care au rol de catalizator.

H2S reacţionează cu metalele formând sulfuri, transformă oxizii şi o serie de săruri, mai ales în prezenţa umidităţii, în sulfuri.

Soluţia apoasă a hidrogenului sulfurat, numită şi acid sulfhidric, este slab acidă. În soluţie apoasă, hidrogenul sulfurat se disociază în două trepte, astfel:

H2S + H2O H3O++HS-

HS- + H2O H3O++S2-

de aceea, sărurile lui pot fi neutre (sulfuri) sau acide (sulfhidraţi).

Surse de hidrogen sulfurat în aer

H2S se formează în urma descompunerii de către bacterii a reziduurilor de origine animală sau vegetală (cadavre, dejecţii,etc.). Se dezvoltă, mai ales, în apa neaerată a bălţilor sau a apelor poluate. Se găseşte în gazele naturale, ţiţei, depozite de sulf, în gazele vulcanice şi în izvoarele minerale sulfuroase.

S-a apreciat că pe uscat se dezvoltă cca 80 milioane tone, iar din ocean cca 200 milioane tone anual.

În atmosferă, concentraţia de H2S este de 0,15-0,46g/m3, care este o cantitate sub limita mirosului.

În ţiţei se găseşte ca atare sau ca sulfuri organice. În timpul tratării ţiţeiului, compuşii cu sulf sunt convertiţi în H2S sau mercaptani. Astfel că, din 2,38 milioane litri de ţiţei se obţin cca 50 tone de H2S.

Hidrogen sulfurat se degajă în unităţile de cracare, de rafinare catalitică şi de recuperare a sulfului. În rafinării au loc scăpări de gaze, ţiţeiul emite vapori, distilările brute degajă H2S.

Hidrogenul sulfurat şi sulfuri organice se produc în fabricile de celuloză - sulfat (reactorul, cuptorul de recuperare şi cuptorul pentru arderea varului degajă cele mai mari cantităţi de H2S).

Cuptoarele de cocs şi instalaţiile de pe lângă cocserii emit gaze care conţin amoniac şi hidrogen sulfurat.

În industria fontei, a oţelurilor şi în turnătorii când zgura de furnal se granulează, se degajă mici cantităţi de H2S.

Hidrogenul sulfurat este produs secundar al unor industrii chimice şi anume: la fabricarea disulfurii de carbon; la obţinerea tiofenului; la prepararea coloranţilor cu sulf; la prepararea pesticidelor; la producerea firelor de vâscoză; la obţinerea tiofosfaţilor organici.

Hidrogenul sulfurat se formează şi în unele procese anorganice, cum sunt: topirea şi rafinarea zincului, fabricarea BaCl2, a compuşilor cu fosfor, fabricarea pigmenţilor, a litoponului şi a Na2S, la fabricarea sticlei.

Hidrogen sulfurat se formează şi în instalaţiile în care se prelucrează produsele animale, ca urmare a descompunerii materialului proteic.

În toate procesele de combustie a cărbunelui, petrolului sau gazelor naturale se formează hidrogen sulfurat. Cantitatea de H2S depinde de cantitatea de sulf din combustibil şi de eficienţa procesului de combustie.

Apele menajere conţin 1-5 ppm compuşi organici cu sulf, în timp ce apele reziduale de la spălarea lânii conţin 50-100 ppm.

Hidrogen sulfurat se formează şi la tratarea apelor menajere din canale.

Metode pentru controlul poluării atmosferei cu hidrogen sulfurat

Controlul poluării atmosferei cu hidrogen sulfurat prezintă două tipuri de procese:

1. unele sunt destinate recuperării H2S pentru a fi apoi convertit în produşi secundari ca sulfat sau H2SO4;

2. altele se bazează pe spălarea curentului de gaze cu un absorbant adecvat şi apoi extragerea H2S absorbit pentru a fi eliminiat, ars sau convertit în alt produs secundar cu folosinţă practică. Exemplu: unii absorbanţi ca: soluţia apoasă de dietanolamină, monoetanolamină, hidroxid de sodiu, soluţia apoasă de clor, fosfat de potasiu şi carbonatul de sodiu convertesc hidrogenul sulfurat într-un compus netoxic care poate fi utilizat în unele cazuri ca îngrăşământ.

Dispozitivele în care are loc absorbţia sunt: scrubere umede, turnuri cu pulverizare, scrubere Venturi.

În rafinării sau instalaţii de gaze naturale, hidrogenul sulfurat este extras într-un turn de absorbţie, folosind diferiţi absorbanţi: amine în soluţie apoasă, arseniţi şi arsenaţi alcalini, solvenţi organici: triacetat de gliceril, carbonat de propilenă, etc. Aceste procese sunt regenerative, deoarece absorbantul este regenerat prin desorbţia H2S şi apoi este refolosit.

Cuptoarele de cocs emit gaze care conţin amoniac şi hidrogen sulfurat. În fig. 24 este prezentată o instalaţie pentru purificare gazelor de la cuptoarele de cocs.