báo cáo công nghệ sản xuất acid sulfuric

1
Li nói u


Axit sunfuric là một axit vô cơ rất quan trọng đối với ngành công nghiệp hoá chất
nói riêng, đối với nền kinh tế quốc dân nói chung. Chúng ta có thể bắt gặp axit này trong
các ngành sản xuất phân bón, thuốc trừ sâu, chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất
dẻo, sơn màu, phẩm nhuộm, dợc phẩm, chế biến dầu mỏ, chế biến pin ắc qui Hàng
năm các nớc trên thế giới sản xuất khoảng 160 triệu tấn H
2
SO
4
(số liệu đợc lấy từ sách giáo khoa hoá học lớp 10 năm 2006). Tuy nhiên, việc sản xuất
một số lợng lớn axit nh vậy cũng gây ra những tác hại to lớn đối với môi trờng. Bởi
vậy, trong giới hạn bài báo cáo chuyên đề này, chúng tôi sẽ trình bày một số vấn đề chính
nh sau:
+ Tình hình sản xuất axit sunfuaric trên thế giới.
+ Công nghệ sản xuất Axit sunfuric (bằng hai phơng pháp: phơng pháp tiếp xúc
và phơng pháp tháp đệm.Trọng tâm vẫn là phơng pháp tiếp xúc).
+ Đặc trng về dòng thải và các chất thải quan trọng nhất.
+ Một số phơng pháp giải quyết ô nhiễm theo hớng: quản lý, giảm thiểu, xử lý.
(Tơng ứng với mỗi vấn đề sẽ là một phần lớn đợc chúng tôi trình bày).







TèNH HèNH SN XUT AXIT SULFURIC TRấN TH GII

60% lng axit sulfuric trờn th gii c s dng sn xut phõn bún. Hin nay,
M tiờu th 25% th trng axit sulfuric ton cu, tip theo l cỏc nc CNXH
Chõu

2
chiếm 17%. Châu Phi, Tây Âu, Nga cũng là những nơi tiêu thụ lớn, mỗi nơi tiêu thụ
khoảng 10% lượng axit trên toàn thế giới.
Năm 2002,có khoảng 170 triệu metric tons axit sulfuric được sản xuất trên toàn
thế giới
Năm 2001, cả thế giới sản xuất được 165 triệu tấn axit sulfuric tương đương 8 tỉ
USD
- Năm 1999, Chi Lê sản xuất được 2,5 triệu tấn axit sulfuric trong một năm chiếm
khoảng 1,7 tổng lượng sản xu
ất toàn thế giới.Năm 2005, sản xuất được 6 triệu tấn.
- Bởi những đặc tính quan trọng, axit sulfuric được xem như là một chất chỉ thị
cho một nền công nghiệo phát triển của một đất nước.Bên dưới là tổng số axit sulfuric đã
sản xuất ra ở Mỹ trong suốt 7 thập kỉ đầu tiên của thế kỷ:


Note: 1 short ton = 2000 lb. (whereas a metric ton = 2205 lb. and a long ton = 2240
lb.)
Figure 1-1, Source: "US Bureau of the Census, Historical Statistics from Colonial Times
to 1970."
Việc sản xuất axit sulfuric đã yếu đi sau khi nước Mỹ bị cuốn vào cuộc chiến
tranh thế giới lần thứ nhất (1917-1919) và sau khi khôi phục lại thị trường thương mại trên

3
thế giới. Giai đoạn chiến tranh (1940-1965) là giai đoạn phát triển mạnh nhất của nền kinh

tế Mỹ, kéo theo đó là sự gia tăng mạnh mẽ của ngành công nghiệp sản xuất axit sulfuric.
- Giai đoạn 1990 – 1994 t×nh h×nh xuất nhập khẩu axit sulfuric của Mỹ là:
Năm Nhập khẩu (triệu tấn) Xuất khẩu (triệu tấn)
1990 1,7 147
1991 1,8 139
1992 2,0 144
1993 2,4 136
1994 2,1 170

- Công nghiệp sản xuất axit sulfuric ở Australia: Australia sản xuất được 500 tấn
axit trong một ngày tương đương với 500.000 tấn axit trong một năm.
- Trong những năm 1995- 2005, tiêu thụ axit sulfuric trên thế giới đã tăng 29% bất
chấp viêc giảm 20% trong những năm 1988-1993.Theo đánh giá của các nhà chuyên môn
thì tiêu thụ axit sulfuric trên thế giới sẽ tăng khoảng 2,6% trong giai đoạn 2005 – 2010 nếu
tình hình phát triển kinh tế
trên thế giới vẫn ổn định như hiện nay. Các nước XHCN ở
Châu Á vẫn là thị trường chính, chiếm khoảng 23% lượng tiêu thụ trên thế giới, tiếp theo
là Mỹ tiêu thụ khoảng 20%. Các nước ở Châu Phi, Trung và Nam Mỹ, Tây Âu tiêu thụ
khoảng 10%. Trong năm 2005, cả thế giới tiêu thụ hết khoảng 190 triệu tần axit sulfuric
tương đương với giá trị là 10 tỉ USD.
Đồ thị tiêu thụ axit sulfuric trên thế giới trong năm 2005:

4


5

6
World production, Reserves and Reserve Base:
Country Production-All forms Reserves Reserve Base

1999 2000
United States 11.300 10.400 140.000 230.000
Canada 10.100 10.300 160.000 330.000
Chile 1.040 1.100 NA NA
China 5690 5.200 100.000 250.000
Finland 725 730 NA NA
France 1.100 1.100 10.000 20.000
Germany 1.190 1.200 NA NA
Iran 910 920 NA NA
Italia 678 700 NA NA
Japan 3.460 3.500 5.000 15.000
Kazakhstan 1320 1.400 NA NA
Kuwait 675 680 NA NA
Mexico 1.310 1.300 75.000 120.000
Netherlands 574 580 NA NA
Poland 1.510 1.300 130.000 300.000
Russia 5.270 5.500 NA NA
Saudi Arabia 2.400 2.400 100.000 130.000
Spain 955 900 50.000 300.000
United Arab Emirates 1.030 1.200 NA NA
Other countries 6.700 700 630.000 1.800.000
World total 57.100 57.400
1.400.000 3.500.000
(may be rounded)




7

- Hin nay, giỏ bỏn axit sulfuric trờn th gi ang cú xu hng st gim, iu ny c th hin trờn
th sau:













Phần một
Công nghệ sản xuất Axit sunfuaric


Để tìm hiểu đợc công nghệ sản xuất axit sunfuaric, trớc hết chúng ta đề cập tới
một số tính chất hoá học cơ bản nhất của axit sunfuric với mục đích chọn đợc vật liệu
thích hợp chế tạo thiết bị sản xuất, bảo quản và vận chuyển nó:
- Axit sunfuric khan là chất lỏng không màu, sánh ( khối lợng riêng ở 20
0
C là
1,8305 gam/cm
3
), kết tinh ở 10,37
0
C. ở áp suất thờng nó sôi ở 296,2

0
C.
- Trong hoá học axit sunfuric đợc xem là hợp chất của anhydrit sunfuric với
nớc. Công thức hoá học: SO
3
H
2
O.

8
- Trong kỹ thuật: hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO
3
với H
2
O đều gọi là axit
sunfuric.
+ Nếu tỷ lệ SO
3
/H
2
O < 1 ngời ta gọi là dung dịch axit sunfuric. Tỷ lệ SO
3
/H
2
O >
1 gọi là dung dịch của SO
3
trong axit sunfuric hay oleum hoặc axit sunfuric bốc khói .
- Mặc dù có các phơng pháp khác nhau để sản xuất axit sunfuric tuy nhiên chúng
có điểm chung là đều có 4 giai đoạn chính:

+ Đốt nguyên liệu sản xuất SO
2
.
+ Tinh chế khí SO
2
.
+ O xy hoá SO
2
thành SO
3
.
+ Hấp thụ SO
3
để tạo thành H
2
SO
4
.
Bởi vậy công nghệ mà chúng tôi trình bày ở đây cũng đợc chia thành 4 giai đoạn
chính nh trên.Chúng ta có thể tham khảo sơ đồ công nghệ của phân xởng sản xuất
H
2
SO
4
của nhà máy supe photphat LONG THàNH (Hình 1)

I- Giai đoạn I: Đốt nguyên liệu để sản xuất SO
2
.
1- Nguyên liệu để sản xuất a xit sun fu ric.

1.1- Quặng pyrit
- Có 3 loại quặng py rit thờng dùng để sản xuất a xit sun fu ric đó là :
+ Py rit thờng: thành phần chủ yếu là sắt sunfua FeS
2
chứa khoảng 53,44% S và
46,56% Fe.Trong quặng có lẫn nhiều tạp chất của các hợp chất của đồng, chì, kẽm, niken,
bạc, vàng, coban, selen, telu, silic, các muối cacbonat, sunfat canxi, magie Vì vậy hàm
lợng thực tế của lu huỳnh trong quặng dao động trong khoảng từ 30- 52%. ở miền bắc
nớc ta mới chỉ phát hiện một số mỏ pyrit, nhng nói chung hàm lợng lu huỳnh thấp
(khoảng 20- 30 % lu huỳnh), trữ lợng nhỏ.
+ Pyrit tuyển nổi: trong quá trình đem luyện đồng, thờng dùng phơng pháp tuyển
nổi để làm giàu đồng của quặng lên khoảng 15-20% đồng ( gọi là tinh quặng đồng ).
Phần bã thải của quá trình tuyển nổi chứa khoảng 32-40 % S gọi là quặng pyrit tuyển
nổi. Thông thờng cứ tuyển 100 tấn quặng thu đợc 80- 85 pyrit tuyển nổi .
+ Py rit lẫn than: than đá ở một số mỏ có lẫn cả quặng pyrit, có loại chứa tới 3-5 %
S làm giảm chất lợng của than. Vì vậy phải loại bỏ các cục than có lẫn pyrit. Phần than

9
cục loại bỏ này chứa tới 33-42% S và 12-18% C gọi là pyrit lẫn than. ở miền bắc nớc ta,
mỏ than Na Dơng (Lạng Sơn) than chứa nhiều lu huỳnh (có mẫu tới 6-8% S). Việc
nghiên cứu tách đợc S khỏi than có ý nghĩa kinh tế kỹ thuật rất lớn vì tăng đợc chất
lợng than, đảm bảo an toàn, đồng thời tận dụng đợc S.

1.2- Lu huỳnh nguyên tố (S).
- Lu huỳnh đợc sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp sản xuất axit
sunfuaric (chiếm khoảng 50% tổng lợng S sản xuất ra), công nghiệp giấy-xen lu lo (
chiếm khoảng 25% tổng lợng S sản xuất ra), trong nông nghiệp (10-15%)
- Để điều chế S nguyên tố chúng ta đi từ quặng S thiên nhiên chứa khoảng 15-20%
S hoặc tách các tạp chất từ khí thải của các ngành công nghiệp luyện kim màu, gia công
dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ

1.3- Thạch cao: đây là một nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất axit
sunfuaric vì nhiều nớc trên thế giới có mỏ thạch cao ( CaSO
4
.2H
2
O hoặc CaSO
4
). Ngoài
ra quá trình sản xuất axit photphoric, supe photphat kép cũng thải ra một lợng lớn Ca
SO
4
. Thông thờng từ thạch cao ngời ta sản xuất liên hợp cả axit sunfuaric và xi măng .

1.4- Các chất thải có chứa lu huỳnh :
- Khí lò luyện kim màu: khí lò trong quá trình đốt các kim loại màu nh quặng
đồng, chì, thiếc, kẽm có chứa nhiều SO
2
. Đây là một nguyên liệu rẻ tiền để sản xuất a
xit sunfuric vì cứ sản xuất 1 tấn đồng có thể thu đợc 7,3 tấn SO
2
mà không cần lò đốt.
- Khí hydrosunfua (H
2
S): trong quá trình cốc hoá than khoảng 50% tổng lợng S có
trong than sẽ đi theo khí cốc, chủ yếu ở dạng H
2
S ( chiếm khoảng 95%). Lợng H
2
S trong

khí cốc hàng năm trên thế giới có thể lên tới hàng triệu tấn. Việc thu hồi lợng H
2
S này
không những có ý nghĩa về kinh tế mà còn có ý nghĩa về mặt vệ sinh môi trờng.
- Khói lò: Hàng năm trên thế giới đốt hàng tỷ tấn than, trong đó khói lò đã thải vào
khí quyển hàng chục triệu tấn S. Đây cũng là nguồn nguyên liệu đáng kể để sản xuất axit
sunfuric.

10
- Axit sunfuric thải: Sau khi dùng axit sunfuric làm tác nhân hút nớc, tinh chế dầu
mỏ, sunfo hoá các hợp chất hữu cơ sẽ thu đợc chất thải chứa nhiều H
2
SO
4
(20-50%).
Việc thu hồi axit sunfuric này cũng có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế và bảo vệ môi trờng.

2- Chuẩn bị nguyên liệu trớc khi đốt.
Trớc khi đốt phải trải qua giai đoạn gia công cơ, nhiệt tuỳ theo dạng nguyên liệu.
Ví dụ:
+ Quặng pyrit thông thờng có kích thớc 50-200 mm vì vậy phải qua các công
đoạn đập, nghiền, sàng để có kích thớc nhất định (tuỳ thuộc vào loại lò) chẳng hạn trong
lò đốt tầng sôi ngời ta cần loại bỏ những hạt quặng có kích thớc > 3 mm, hạn chế các
hạt quặng có kích thớc < 44x1O
-3
mm. Bởi vì những hạt quá to hay quá nhỏ đều ảnh
hởng tới bụi xỉ pyrit cuốn theo khí lò và quá trình đốt nguyên liệu do tất cả các hạt rắn
có tốc độ tới hạn nhỏ hơn hoặc bằng tốc độ làm việc của khí đều bị cuốn theo khí lò vào
hệ thống sản xuất phía sau khiến chúng ta phải đi xử lý khí SO
2

thu đợc.
+ Quặng tuyển nổi phải sấy sơ bộ để giảm hàm ẩm, S đốt trong lò phun phải nấu
chảy lắng, tách cặn

3- Đốt nguyên liệu.
3.1- Các phản ứng hoá học trong quá trình đốt nguyên liệu.
- Đối với quặng py rit:
4 FeS
2
+ 11 0
2
> Fe
2
O
3
+ 8 SO
2
+ Q
2 FeS
2
> 2 FeS + S
2
.(nhiệt độ vào khoảng 500
0
C).
S
2
+ 2 O
2
> 2 SO

2

4 FeS + 7 O
2
> 2 Fe
2
O
3
+ 4 SO
2

Hoặc 3 FeS +5 O
2
> Fe
3
O
4
+ 3 SO
2

- Qúa trình cháy của quặng không những chỉ xảy ra giữa pyrit và Oxy mà còn xảy
ra giữa các pha rắn:
FeS
2
+ 16 Fe
2
O
3
= 11 Fe
3

O
4
+ 2 SO
2

FeS + 10 Fe
2
O
3
= 7 Fe
3
O
4
+ SO
2
FeS
2
+ 5 Fe
3
O
4
= 16 FeO + 2 SO
2
FeS + 3 Fe
3
O
4
= 10 FeO + SO
2

11
- Đối với Pyrit lẫn than có thêm phản ứng :
C + O
2
= CO
2

Phản ứng trên sẽ cung cấp thêm một phần nhiệt lợng cần thiết cho quá trình đốt
nguyên liệu.
- Đối với thạch cao :
CaSO
4
= CaO + SO
2
(Phản ứng diễn ra ở 1400 1500
0
C).
Khi có C, SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
nhiệt độ của phản ứng trên giảm xuống
2 CaSO
4

+ C = 2 CaO + 2 SO
2
+ CO
2
- Đối với khí thải
S + O
2
= SO
2

2 H
2
S + 3 O
2
= 2 SO
2
+ 2H
2
O
Thông thờng thành phần của khí lò bao gồm SO
2,
O
2
,N
2,
, hơi nớc và một số tạp
chất khác nh: bụi, SO
3,
AS
2

O
3
, SeO
2;
HF; S F
4




3.2- Các loại lò đốt thờng dùng .
Ngày nay công nghệ sản xuất axit sunfuric có nhiều loại lò dùng đốt nguyên liệu
nh: lò nhiều tầng, lò đốt quặng bột, lò lớp sôi, lò xyclon; lò dốt lu huỳnh (loại nằm
ngang, loại đứng), lò đốt hyđrosunfua H
2
S
Do giới hạn bài viết chúng tôi trình bày loại lò lớp sôi để đốt nguyên liệu. Bởi vì
thiết bị lớp sôi có nhiều u điểm nổi bật và ngày càng đợc sử dụng rộng rãi không chỉ
trong công nghệ sản xuất axit sunfuric mà còn trong các ngành khác nh: luyện kim, gia
công dầu mỏ, thực phẩm, y học, năng lợng hạt nhân
+ Theo báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp nhà nớc KC- 06-06
chúng ta có bảng cân bằng vật liệu cho 1 tấn quặng py rit hàm lợng 33% lu huỳnh đối
với lò lớp sôi (dựa trên tính toán lí thuyết) nh sau:

Bảng 1


12
Lợng vào Lợng ra
Thông số

Trọng
lợng(kg)
Thể tích
m
3
/tấn
Thông số
Trọng
lợng(kg)
Thể tích
m
3
/ tấn
Quặng 1000 Xỉ 750,8
Quặng khô 940 khí lò 2821,35 1999
Quặng ẩm 60 Khí SO
2
638,4 223,4
không kh
í
2571,5 2010,27 Khí SO
3
6,8 1,9
Không khí khô 2526 1953,67 O
2
141,4 99
Hơi nớc 45,5 56,6 N
2
1929,25 1543,4
Hơi nớc 105,5 131,3

Tổng 3571,5 3572,15

Nhiệt lợng cần thiết cho quá trình đốt
Bảng 2


Lu huỳnh
33%
Lu huỳnh
35%
Nhiệt vật lý của quặng (kcal /h ) 12729,2 12729,2
Nhiệt của ẩm trong quặng (kcal /h ) 6250 6250
Nhiệt của không khí khô (kcal /h ) 6285,4 66887
Nhiệt của ẩm trong không khí (kcal /h ) 2114,2 2249,7
Nhiệt toả ra khí đốt (kcal /h ) 4266670 4533337
Tổng lợng nhiệt cần cung cấp (kcal /h ) 4350620,8 4621453

Cấu tạo lò lớp sôi (hình 2) gồm 1 hình trụ bằng thép, bên trong lót vật liệu chịu
lửa. ở phần dới của lò đặt 1 bảng để phân phối không khí đều trên toàn tiết diện của nó.
Quặng đợc đa vào buồng nạp. Không khí qua các lỗ ở ghi ống thổi quặng vào lò. Không
khí chính qua các mũ gió trên bảng phân phối khí giữ cho lớp quặng ở trạng thái sôi. Để
quặng cháy triệt để, ngời ta bổ xung không khí vào trên lớp sôi (khoảng 20% tổng lợng
không khí). ống tháo sỉ đặt ở ngang mức lớp sôi. Tốc độ không khí qua lỗ mũ gió khoảng

13
8- 10 m/s. Tổng diện tích lỗ của tất cả các mũi gió chỉ chiếm chừng 2% diện tích bảng
phân phối khí. Khi đốt quặng tuyển nổi, tốc độ khí trong lò 1-1,1 m/s, cờng độ lò 8-10
tấn quặng 45% lu huỳnh/m
2
/ ngày. Nếu đốt quặng pyrit thì tốc độ khí lớn hơn (1,9-2 m/s)

và do đó cờng độ lò cũng cao hơn (16- 20 tấn quặng/m
2
/ngày).
Lò lớp sôi có u điểm :
+ Đốt đợc các quặng nghèo lu huỳnh nhng hiệu suất tạo ra SO
2
vẫn cao .
+ Cấu tạo thiết bị tơng đối đơn giản dễ cơ khí hoá và tự động hoá .
+ Hệ số truyền nhiệt, dẫn nhiệt từ lớp sôi đến bề mặt trao nhiệt rất lớn.
+ Trở lực của lớp sôi không lớn lắm và trong giới hạn tồn tại lớp sôi thì không phụ
thuộc vào tốc khí.
Tuy nhiên nó có một số nhợc điểm:
+ Hàm lợng bụi trong khí ra rất lớn cho nên phải có thiết bị để xử lý bụi trong SO
2

tạo ra.
Dới đây là bảng lợng bụi cuốn theo khí lò đối với lu huỳnh 33%

Bảng 3

Uop(m/s) 0,85 0,9 1,02 1,08 1,14
Rt(kg/s) 0,2124 0,26 0,392 0,434 0,506
Cp(%) 18,5 22,4 33,82 37,41 43,6

Trong đó:
Lợng quặng vào lò : F
O
=1,16kg/s.

Kích thớc trung bình của hạt: Dp = 84x 10

-3
mm
Uop: tốc độ làm việc của khí
Rt: khối lợng bụi .
Cp: phần trăm bụi cuốn theo khí lò
+ Thành lò vùng lớp sôi bị bào mòn rất mạnh cho nên phải thờng xuyên kiểm tra và
bảo dỡng.
Do có nhiều u điểm nổi bật nên lò lớp sôi đang dần thay thế loại cơ khí và tiếp tục
đợc nghiên cứu để có năng suất cao hơn và nhiều tính u việt hơn. Dới đây là chỉ tiêu

14
làm việc của một lò lớp sôi đối với các hạt có kích thớc khác nhau (đợc tính toán dựa
trên lý thuyết).





Bảng 4

Dp (10
-6 m
) 69 84 155 274 382 474- 500
Umf (m/s) 0,002 0,0044 0,015 0,047 0,08 0,143
Ut (m/s) 0,84 1,02 1,91 4,14 4,65 6,09
Uop (m/s) 0,9 0,9 0,9 0,95 1,14 1,3
d
T
( m ) 0,1 0,1 0,1 0,1 0,11 0,13
Ub (m/s) 1,6 1,6 1,6 1,5 1,8 1,96

H ( m ) 1,14 1,14 1,13 1,14 1,24 1,22

Trong đó :
Dp: kích thớc trung bình của tập hợp hạt.
Umf: tốc độ sôi tối thiểu .
Ut: tốc độ tới hạn của hạt rắn.
Uop: tốc độ làm việc của khí.
d
T
: Đờng kính trung bình cua bọt khí trong lớp sôi.
Ub: tốc độ nâng của bọt khí .
H: chiều cao lớp sôi cho các mẫu nguyên liệu

3.3 Sử dụng xỉ và nhiệt:
- Khi đốt quặng pi rit thải ra một lợng xỉ khá lớn (khoảng 70% lợng quặng khô)
với thành phần chủ yếu là sắt oxit, ngoài ra còn có một số kim loại màu và quí nh: Cu,
Co , Zn , Au , Ag , Ta .Đây là nguồn nguyên liệu quí cho ngành công nghiệp luyện kim
.

15
- Nếu sử dụng tổng hợp đợc xỉ thì cứ 1000 tấn xỉ có thể thu đợc 800 tấn tinh
quặng sắt (với hàm lợng 55- 63 % Fe); 3,3 4 tấn đồng; 3,3 4,3 tấn kẽm; 0,8-1 kg
vàng; 10 kg bạc; 80 kg coban; 70 tấn natri sunfat
- Lợng nhiệt toả ra khi đốt nguyên liệu chiếm từ 52 65 % tổng lợng nhiệt.
Chúng ta có thể tận dụng lợng này để sản xuất điện tự cung cấp cho nhà máy (tính đến
hiệu suất nhiệt của nhà máy điện) hoặc nhà máy sản xuất có thể trở thành nơi cung cấp
năng lợng.

II. Tinh chế khí SO
2

1. Sơ lợc về quá trình tinh chế khí:
- Đối với sơ đồ cổ điển của quá trình sản xuất axit sunfuric theo phơng pháp tiếp
xúc:
+ Khí lò từ lò đốt quặng đợc làm nguội trong nồi hơi, tách bụi trong xyclon, lọc
điện khô có nhiệt độ 300-400
o
C đi vào công đoạn làm sạch khí để tách các tạp chất có hại
đối với xúc tác. Khí SO
2
thu đợc sau khi đốt nguyên liệu chứa nhiều tạp chất có hại nh :
- Bụi: làm tăng trở lực của thiết bị và đờng ống, làm giảm hệ số truyền nhiệt,
chuyển chất
- AS
2
O
3
: làm xúc tác bị ngộ độc vĩnh viễn, làm giảm hiệu suất chuyển hoá SO
2
.
- SeO
2
, TeO
2
, Re
2
O
7
hoà tan vào các axit tới làm bẩn sản phẩm. Mặt khác
chúng còn là nguồn nguyên liệu quý cho các ngành công nghiệp bán dẫn, thuỷ tinh

màuBởi vậy phải tìm cách thu hồi chúng .
- FLo( ở dạng HF và SiF
4
) : ăn mòn các vật liệu có chứa Silic trong điều kiện thuận
lợi có thể giảm hoạt tính của chất xúc tác.
+ Để làm sạch hỗn hợp khí,ngời ta cho khí đi qua hàng loạt các tháp rửa, lọc điện,
sấy Tuy nhiên sơ đồ làm việc của chúng khá phức tạp, và có một nhợc điểm là các tạp
chất chủ yếu trong khí lò chuyển thành dạng mù axit sau đó lại phải tách chúng trong các
lọc điện ớt. Hiện nay có 2 hớng giải quyết đơn giản hơn nh sau:
- Phơng pháp hấp thụ: Làm nguội khí bằng dung dịch axit sunfuric có nồng độ và
nhiệt độ sao cho các tạp chất trong khí bị hấp thụ trên bề mặt axit tới mà không tạo mù.
Nếu trong khí lò, ngoài hơi H
2
SO
4
còn có cả hơi SeO
2
và As
2
O
3
thì tăng nhiệt độ axit tới,
hiệu suất tách 2 chất trên khỏi khí lò cũng tăng. Sở dĩ nh vậy vì chúng hoà tan trong cả

16
axit tới và mù axit. Khi tăng nhiệt độ lợng mù sẽ giảm, do đó lợng SeO
2
và As
2
O

3

trong mù theo khí cũng giảm.
- Phơng pháp hấp phụ: dùng chất rắn hấp phụ tạp chất ở nhiệt độ cao mà không
cần phải làm nguội và rửa hỗn hợp khí. Chất hấp phụ As
2
O
3
tơng đối tốt là silicagel.
Thực tế nó có thể hấp phụ hoàn toàn As
2
O
3
khỏi khí lò. Chất hấp phụ có khả năng hấp phụ
cao hơn và rẻ hơn là zeolit nhân tạo (thành phần gần đúng 10SiO
2.
.O,5AL
2
O
3
). Nó có thể
hấp phụ đợc lợng As
2
O
3
bằng 5-7% khối lợng của nó.

2- Thiết bị làm sạch khí gồm:
+ Tháp rửa I: có nhiệm vụ làm nguội hỗn hợp khí từ 350-400
o

C xuống 80-90
o
C.
Tách hầu hết lợng bụi còn lại trong khí sau lọc điện khô. Tách một phần SeO
2
và As
2
O
3

và các tạp chất khác. Hấp thụ một phần mù a xit tạo thành trong tháp.
+ Tháp rửa II: có nhiệm vụ làm nguội hỗn hợp khí từ 80-90
o
C xuống 30-40
o
C. Hấp
thụ một phần mù a xit trong khí sau tháp rửa I. Tách một phần các tạp chất ( Asen, telu)
khỏi hỗn hợp khí.
+ Tháp tăng ẩm: có nhiệm vụ tăng hàm ẩm của hỗn hợp khí để tăng kích thớc hạt
mù a xit. Tiếp tục làm nguội hỗn hợp khí xuống vài độ nữa (3-5
o
C). Nếu trong
hỗn hợp khí có Flo thì ở tháp tăng ẩm ngời ta còn cho thêm Na
2
SO
4
vào a xit tới để tách
chúng theo phản ứng:
3 SiF
4

+ 2 Na
2
SO
4
+ 2 H
2
O = 2 Na
2
SiF
6
+ 2 H
2
SO
4
+ SiO
2
+ Lọc điện ớt: để lọc mù axit ngời ta thờng dùng loại lọc cơ khí: lọc sợi .
Nguyên tắc làm việc của loại này là cho hỗn hợp khí có mù axit đi qua lớp sợi mảnh chịu
axit, khi va chạm với các sợi, do lực ỳ các hạt mù axit sẽ bị giữ lại trên đó. Đờng kính hạt
mù càng lớn, tốc độ dòng khí càng cao thì hiệu suất tách mù càng lớn.
+ Tháp sấy: Nhiệm vụ tách hoàn toàn lợng hơi nớc trong hỗn hợp khí thông
thờng bao gồm 2 tháp với mục đích để đề phòng 1 trong 2 tháp có h hỏng và tăng lợng
Oleum sản xuất đợc và nhất là để giảm lợng mù a xit khi sấy.
Công đoạn làm sạch khí phải đảm bảo một số chỉ tiêu sau:
Hàm lợng bụi trong khí sau lọc điện khô,g/m
3
<=0,1
Nồng độ SO
2
trong hỗn hợp khí , % thể tích => 8,5

Nồng độ a xit tới ,% H
2
SO
4


17
Tháp rửa I 55-70
Tháp sấy 93-95
Hàm lợng tạp chất trong khí vào tháp tiếp xúc,mg/m
3

Asen O
Flo <= 3
Giọt và mù a xit <= 5
Hơi nớc, % thể tích <=0,01

III. Ô xi hoá SO
2
thành SO
3
Phản ứng :
SO
2
+ 0,5 O
2
= SO
3
.
.

Điểm khác biệt lớn nhất giữa hai phơng pháp sản xuất axit sunfuric đợc thể hiện
ở giai đoạn này.

1. Đối với phơng pháp tháp đệm
Khí SO
2
đợc oxi hoá bằng O
2
không khí với xúc tác là hỗn hợp NO và NO
2
. Quá
trình phản ứng không cho trực tiếp SO
3
hay H
2
SO
4
mà sản phẩm trung gian là
nitrozonihidrosunfat.Ta có phản ứng sau:
2SO
2
+ O
2
+NO + NO
2
+ H
2
O = 2 NOHSO
4
Dùng nớc hoà tan sản phẩm này ở trong buồng làm bằng chì sẽ thu đợc axit

sunfuaric và hỗn hợp các khí NO và NO
2
đợc giải phóng ra:
2 NOHSO
4
+ H
2
O = 2 H
2
SO
4
+NO + NO
2
Phơng pháp buồng chì và xúc tác NO + NO
2
cho phép chúng ta điều chế đợc
axitsunfuaric có nồng độ 60-70%. Về sau, ngời ta nhận thấy buồng chì không thuận lợi
cho quá trình sản xuất cho nên đã thay buồng chì bằng các tháp hấp thụ đợc xây bằng
gạch chịu axit nên nó đợc gọi là phơng pháp tháp đệm. Tuy nhiên, axit sunfuric thu
đợc có độ tinh khiết không cao (do có lẫn nhiều HNO
3
trong quá trình sản xuất) hơn nữa
hiệu suất của quá trình này cũng không lớn chỉ vào cỡ (60 -70 %) bởi vậy phơng pháp
này hầu nh không đợc sử dụng để sản xuất axit sunfuric nữa.

2. Phơng pháp tiếp xúc :

18
- Có 2 phơng pháp tiếp xúc là: tiếp xúc đơn và tiếp xúc kép.
- Chúng ta có thể so sánh hai phơng pháp này qua hình vẽ số 3.

+ Đối với phơng pháp tiếp xúc đơn: hỗn hợp khí SO
2
qua gia nhiệt đợc oxy hoá
lần lợt qua 4-5 lớp tiếp xúc. Giữa lớp 1-2 dùng thiết bị truyền nhiệt gián tiếp để hạ nhiệt
độ hỗn hợp khí, giữa lớp 1-2, 3-4 bổ sung không khí để làm lạnh trực tiếp, cuối cùng hiệu
suất chuyển hoá đạt 98,2 %. Sau đó hỗn hợp khí đa đi hấp thụ chế tạo axit (mức độ
chuyển hoá có thể lên tới 99,9 %) .
+ Đối với phơng pháp tiếp xúc kép: chuyển khí sản phẩm từ sau lớp tiếp xúc 3
(hiệu suất 90%) đa đi hấp thụ chế tạo axit sau đó gia nhiệt phản ứng ở 2 lớp sau nâng
hiệu suất chuyển hoá luỹ tiến lên 99,5 %, đa đi hấp thụ lần 2 sau đó phóng không. Trong
phơng pháp này nồng độ CO
2
trong khí thải giảm từ 0,21 % (phơng pháp tiếp xúc đơn)
xuống còn 0,05% (phơng pháp tiếp xúc kép).

3. Xúc tác:
Có nhiều loại xúc tác có thể xúc tác cho quá trình oxy hoá SO
2
thành SO
3
tuy
nhiên xúc tác thông dụng nhất là vanadi .
- Thành phần xúc tác vanadi :
+ V
2
O
5
là thành phần chính hàm lợng của nó khoảng 5-12 %
+ Muối của kim loại kiềm là chất kích động làm tăng hoạt tính xúc tác lên hàng

trăm lần. Tỉ lệ kim loại kiềm và vanadi dao động từ 1:1 đến 6:1.
+ SiO
2
ở dạng xốp đóng vai trò chất mang .
+ Ngoài ra còn một số chất khác đợc đa vào nhằm tăng hoạt tính ,tăng độ bền cơ
và nhiệt của chất xúc tác. Ví dụ đa P
2
O
5
vào xúc tác thì nhiệt độ hoạt tính của xúc tác
giảm đi 20 -25
0
C
Cơ chế làm việc của xúc tác này là:
+ O
2
, SO
2
bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác và hoà tan hoàn toàn vào xúc tác nóng
chảy sẽ tác dụng với V
2
O
5
theo phơng trình:
V
2
O
5
+ SO
2

= V
2
O
4
+ SO
3

V
2
O
4
+ 0,5 O
2
= V
2
O
5

19
- Còn SiO
2
làm

nhiệm vụ chất mang ,có tác dụng tăng bề mặt tiếp xúc pha của
chất xúc tác và ổn định chất hoạt tính trên bề mặt xúc tác.ở giai đoạn đầu của quá trình
chuyển hoá khi nồng độ SO
2
trong hỗn hợp khí còn cao sẽ tạo thành hợp chất vanadyl
sunfat:
V

2
O
5
+ SO
3
+ SO
2
= 2 VOSO
4
.
ở giai đoạn cuối của quá trình chuyển hoá lợng SO
2
còn lại ít nên xúc tác có hoạt
tính cao, hằng số tốc độ k lớn.
- Tuy nhiên, chúng ta phải lu ý tới một số tạp chất gây ra sự ngộ độc của xúc tác
nh : + Chất
độc nguy hiểm nhất là As. Chỉ vài miligam asen oxit trong 1m
3
hỗn hợp khí cũng đủ cho
xúc tác bị ngộ độc. Asen bị hấp phụ trên bề mặt xúc tác tạo thành một lớp mỏng che phủ
bề mặt hạt xúc tác hoặc tạo thành với xúc tác hợp chất bay hơi As
2
O
5
.V
2
O
5
tách khỏi xúc
tác.

+ Các hợp chất của flo cũng gây tác hại đáng kể cho xúc tác :nh SiF
4
phản ứng với
hơi nớc theo phơng trình:
SiF
4
+ 2 H
2
O > SiO
2
+ 4 HF .
SiO
2
tạo thành lớp vỏ bao bọc hạt xúc tác. Lợng SiF
4
càng nhiều thì hoạt tính xúc
tác càng giảm nhanh.
Dới đây là một số thiết bị dùng trong công đoạn oxi hoá SO
2
.
- Tháp oxi hoá: thờng dùng loại tháp oxi hoá có từ 4-5 lớp xúc tác có truyền nhiệt
trung gian sau mỗi lớp xúc tác. Hỗn hợp khí SO
2
từ quạt khí đi vào khoảng không gian
giữa các ống của tháp truyền nhiệt ngoài. Nó đợc đốt nóng sơ bộ nhờ khí nóng từ tháp
tiếp xúc đi ra. Sau mỗi lớp xúc tác nhiệt độ của hỗn hợp khí tăng. Vì vậy phải cho qua các
bộ phận truyền nhiệt để hạ nhiệt độ xuống. Sau lớp xúc tác cuối, hỗn hợp khí ra khỏi tháp
tiếp xúc và vào thiết bị truyền nhiệt ngoài để đốt nóng hỗn hợp khí mới, đồng thơì hạ nhiệt
độ xuống trớc khi sang công đoạn hấp thụ.

- Thiết bị trao đổi nhiệt ngoài
+ Thiết bị trao đổi nhiệt ngoài: mục đích đốt nóng sơ bộ khí nguyên liệu và làm
nguội hỗn hợp khí chứa SO
3
sau chuyển hoá .Khí nóng chứa SO
3
đi trong ống từ trên
xuống còn khí nguội chứa SO
2
đi ở khoảng không gian giữa các ống từ dới lên.

20
+ Thiết bị làm nguội SO
3
: về nguyên tắc giống thiết bị truyền nhiệt ngoài: SO
3
đi
từ trên xuống còn không khí hoặc nớc làm nguội đi từ dới lên.
+ Thiết bị đốt nóng khởi động: khi nhà máy mới hoạt động hoặc chạy lại sau khi
dừng lâu ngời ta phải sấy xúc tác và nâng dần nhiệt độ của tháp tiếp xúc đến nhiệt độ
hoạt tính của xúc tác. Muốn vậy phải thổi không khí nóng có nhiệt độ 450 -500
0
C qua
tháp tiếp xúc cho đến khi hệ thống làm việc bình thờng. Để đốt nóng có thể sử dụng khí
lò có nhiệt độ 650 -700
0
C, đốt khí thiên nhiên, hoặc sử dụng thiết bị đốt nóng không khí
bằng điện.

IV. Hấp thụ anhydrit sunfuaric SO

3

IV.1 Cơ sở lí thuyết của quá trình hấp thụ
- Phản ứng:
n SO
3
+ H
2
O = H
2
SO
4
+ (n-1) SO
3
.
+ Tuỳ theo tỉ lệ giữa lợng SO
3
và H
2
O mà nồng độ axit thu đợc sẽ khác nhau:
n > 1 là sản phẩm là oleum.
n = 1 sản phẩm là monohydrat (axit sunfuaric 100%).
n < 1 sản phẩm là axit loãng.
Thông thờng, ngời ta có xu hớng sản xuất toàn bộ sản phẩm ở dới dạng oleum
để bảo quản vận chuyển và sử dụng thuận lợi hơn. Muốn vậy cho hỗn hợp khí chứa SO
3

qua tháp có tới oleum. Tháp oleum chỉ hấp thụ đợc một phần SO
3
trong hỗn hợp khí.

Hàm lợng SO
3
còn lại trong khí ra khỏi tháp oleum khá lớn. Do đó để hấp thụ hết SO
3
lại
phải đa hỗn hợp tiếp tục qua tháp hấp thụ thứ hai tới monohydrat (tháp monohydrat).
Đến đây mới kết thúc quá trình hấp thụ SO
3
.

IV .2 Thiết bị trong quá trình hấp thụ:
Khí SO
3
sau khi làm nguội sơ bộ ở thiết bị truyền nhiệt ngoài đợc đa sang công
đoạn hấp thụ. ở đây khí SO
3
tiếp tục đợc làm nguội tạo điều kiện tốt cho quá trình hấp
thụ. Đầu tiên SO
3
đợc hấp thụ trong tháp oleum sau đó sang tháp monohydrat, cuối cùng
qua tháp tách giọt rồi phóng không hoặc đa đi thu hồi SO
2
+ Tháp hấp thụ: có thể sử
dụng nhiều loại tháp hấp thụ khác nhau:

21
- Tháp đệm: làm bằng thép lót gạch chịu axit bên trong xếp đầy đệm sành sứ.
Để đa axit vào tháp, thờng dùng các loại vòi phun axit. Yêu cầu của đệm của
tháp oleum khoảng 600-1000 m
2

cho 1 tấn sản phẩm/giờ. Lợng SO
3
trong tháp
monohydrat nhiều hơn nên bề mặt của tháp này có thể tới 1200 m
2
/tấn/ giờ. Do quá trình
hấp thụ toả nhiều nhiệt nên vừa tiến hành hấp thụ SO
3
vừa làm nguội ngay bên trong tháp.
Có thể sử dụng 2 loại tháp:
- Tháp hấp thụ sủi bọt kiểu đĩa lỗ hoặc đĩa chóp.
- Tháp hấp thụ làm nguội
+ Thiết bị làm nguội axit :
- Thiết bị làm nguội kiểu giàn tới :
Ưu điểm: lợng nớc làm nguội ít cấu tạo đơn giản, dễ quan sát và làm sạch ở phía
ngoài ống.
Nhợc điểm: thiết bị cồng kềnh, hiệu suất sử dụng nớc làm nguội thấp, sinh ra
nhiều hơi nớc làm không khó xung quanh có độ ẩm cao.
- Thiết bị làm nguội kiểu ống chùm:
Ưu điểm: chắc chắn, gọn, tốn ít kim loại, dễ làm sạch phía trong ống
Nhợc điểm: khó chế tạo bằng vật liệu không nung và hàn đợc
+ Một số chỉ tiêu kĩ thuật của công đoạn hấp thụ SO
3
:
Nhiệt độ khí ,
0
C
Ra khỏi tháp oleum : <= 60
Ra khỏi tháp monohydrat <= 60 Nồng
độ axit tới Tháp oleum

,%SO
3
tự do 19 + (-) 1 Tháp monohydrat % H
2
SO
4

98,3 + (-) 0,4 Hiệu suất hấp thụ % > = 99,9

Nhận xét chung:
Hiện nay sơ đồ cổ điển đợc dùng phổ biến nhất trên thế giới nhng sơ đồ này rất
phức tạp và không kinh tế. Vì vậy nhiều viện nghiên cứu và xí nghiệp trên thế giới rất chú
ý cải tiến sơ đồ kĩ thuật và thiết bị. Một số phơng pháp sản xuất u việt hơn đã đợc đề
cập tới nh: phơng pháp tinh chế khô, thiết bị tiếp xúc kiểu lớp sôi Không những vậy
năng suất của các hệ thống sản xuất cũng tăng lên một cách đáng kể (năm 1982 hãng
Texas Gulf Inc đa ra dây chuyền năng suất 2800 tấn /ngày, năm 1988 năng suất của hãng

22
Texas Gulf Inc là 379 000 tấn/nâm ). Trớc đây dòng thải và chất thải của các nhà máy
sản xuất axit sunfuaric cha đợc quan tâm đúng mức cho nên đã để lại những hậu quả
đáng tiếc cho môi trờng. Gần đây vấn đề ô nhiễm môi trờng đã đợc chú ý hơn. Các nhà
máy, xí nghiệp sản xuất có những biện pháp quản lí, giảm thiểu, xử lí các chất thải, các
dòng thải. Để giúp đỡ một phần các nhà máy sản xuất chúng tôi sẽ trình bày tiếp các chất
thải, dòng thải chính của nhà máy sản xuất axit sunfuric.

Phần hai
đặc trng về dòng thải v các chất thải quan trọng
nhất trong quá trình sản xuất axit suLFURIC

Quỏ trỡnh sn xut axit sulfuric to ra rt nhiu cỏc cht thi nh hng ti mụi
trng v cuc sng ca con ngi.Cỏc cht thi chớnh trong quỏ trỡnh ny bao gm:
- Cỏc khớ axit (ch yu l SO
2
) c thi ra t quỏ trỡnh sn xut
- Khúi bi t quỏ trỡnh vn chuyn
- Cỏc cht thi rn t khõu chun b nhiờn liu ri vó ra
- Nc thi sn xut v nc thi sinh hot ca nh mỏy
I- Khí axit (ch yu l SO
2
một phần SO
3
và H
2
SO
4
)
Khí này đợc sinh ra chủ yếu trong quá trình hấp thụ tạo axit sunfuaric, ngoài ra
còn một số quá trình khác cũng thải ra nh đốt nguyên liệu, ôxi hoá SO
2
thành SO
3

(Xem lại hình vẽ số 1).
a. SO
2
(ioxit sunfua) thuc loi cht ụ nhim c hi nht, nú khụng mu, khụng
chỏy, cú v hng, cay khi nng nh hn 1ppm.
- i vi sc khe: SO
2

l cht khi kớch thớch, khi tip xỳc vi niờm mc m t tp
thnh cỏc axit.SO
2
vo c th qua ng hụ hp hoc ho tan vo nc bt ri vo ng
tiờu hoỏ sau ú phõn tỏn vo mỏu tun hon.SO
2
khi kt hp vi bi to thnh cỏc ht bi
axit l lng, nu kớch thớch nh hn 2-3 micronmet s vo ti ph nang, b i thc bo
phỏ hy hay a n h thng bch huyt.SO
2
cú th nhim c qua da gõy s chuyn hoỏ

23
làm giảm dự trữ kiềm trong máu, đào thải amoniac ra nước tiểu cà kiềm ra nước bọt.Khi
trong không khí hàm lượng SO
2
lên tới 8mg/lit thì con người sẽ cảm thấy khó chịu, còn
khi SO
2
lên tới 400mg/lit thì sẽ gây chết.Khi con người hít phải khí SO
2
ở nồng độ nhất
định thì sẽ bị trúng độc không muốn ăn uống, viêm phế quản, vv Mùa đông năm 1952, ở
Luân Đôn (Anh) đã xảy ra vụ “Màn sương mù giết người” làm chết 4000 ngưòi mà thủ
phạm chính là màn sương axit.
- Đặc tính chung của SO
2
thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein cà đường, thiếu
vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza.Sự hấp thụ lượng lớn SO
2

có khả năng gây bệnh
cho hệ tạo huyết và tạo ra methemoglobin tăng cường quá trình oxy hoá Fe(II) thành
Fe(III).
- Đối với thực vật:Khí SO
2
khi bị oxy hoá trong không khí và kết hợp với nước
mưa tạo nên mưa axit gây ảnh hưởng tới sự phát triển của cây trồng và thảm thực vật.
- Đối với vật liệu: Sự có mặt của SO
2
trong không khí nóng ẩm làm tăng cường quá
trình ăn mòn kim loại, phá huỷ vật liệu bê tông và các công trình xây dựng, nhà cửa.
- Đối với khí hậu khu vực: Sự tích luỹ SO
2
trong khí quyển dẫn đến axit hoá nước
mưa.Khí SO
2
là tác nhân chính gây nên hiện tượng mưa axit đang xảy ra ở nhiều nơi trên
thế giới.
- Sự lan truyền chất ô nhiễm khí axit diễn ra trên quy mô rộng lớn, không biên
giới, nhưng trong khu vực có nguồn thải SO
2
lớn sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp. Do vậy, quá
trình công nghệ có sử dụng nhiên liệu dù ở quy mô nhỏ chưa gây ô nhiễm một cách trực
tiếp cũng gián tiếp góp phần làm ô nhiễm tầng khí quyển.

b. SO
2
là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng mưa axit
Độ axit được đo bằng thang pH(thang logarith), trong đó pH = 7 để chỉ các dung
dịch trung tính.Thông thường pH = 5,6 được coi là cơ sở để xác định mưa axit.Điều này

có nghĩa là bất kỳ một trận mưa nào có độ axit thấp hưon 5,6 đượ gọi là mưa axit.Trận
mưa có độ axit thấp kỉ lục (pH = 2,4) diễn ra ở New England. Trận mưa này làm cho sơn
của các xe hơi đậu ngoài mưa b
ị rửa trôi và để lại vết các giọt mưa trên bộ khung của xe
hơi này.


24
Cơ chế hóa học của quá trình chuyển đổi SO
2
thành acid:
Ở pha khí: Ở pha khí có nhiều phản ứng khác nhau để chuyển đổi SO
2
thành axit
sulfuric. Một trong những phản ứng đó là phản ứng quang oxy hóa SO
2
bởi tia UV. Tuy
nhiên, phản ứng này đóng góp một phần không quan trọng vào việc tạo thành axit
sulfuric. Loại phản ứng thứ hai là quá trình oxy hóa SO
2
bởi oxygen trong khí quyển,
phản ứng diễn ra như sau:
2 SO
2
+ O
2
> 2 SO
3
(1)
SO

3

+ H
2
O > H
2
SO
4
(2)
Phản ứng (2) xảy ra với tốc độ nhanh, trong khi phản ứng (1) xảy ra rất chậm, do
đó loại phản ứng (2) đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyên đổi SO
2
thành axit
sulfuric.
Chỉ có loại phản ứng sau đây đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi SO
2

thành axit sulfuric, phản ứng diễn ra như sau:
HO + SO
2
(+M) > HOSO
2
(+M)
Phản ứng này diễn ra với tốc độ rất nhanh, gốc hydroxy cần cho phản ứng được
tạo ra bởi quá trình phân huỷ quang học oz.

Ở pha lỏng S0
2
tồn tại ở ba dạng:
[S(IV) > [SO

2
(aq)] + [HSO
3
-
] + [SO
3
2-
]
Quá trình phân ly diễn ra như sau:
SO
2
(aq) > H
+
+ HSO
3-
HSO
3
- (aq) > H
+
+ SO
3
2-

Việc thiết lập cân bằng hai phương trình trên phụ thuộc vào pH, kích thước các
hạt nước, hệ số liên kết giữa nước và SO
2
.
Phản ứng oxy hóa SO
2
ở pha lỏng nhờ vào các xúc tác kim loại như ion Fe

3+
, Mn
2+

hoặc kết hợp của 2 ion trên.Tuy nhiên, phản ứng oxy hóa SO
2
bởi ozone quan trọng hơn
vì nó không cần xúc tác và hàm lượng ozone trong khí quyển cao hơn hàm lượng oxy
nguyên tử trong khí quyển.Quá trình oxy hoá SO
2
ở pha lỏng chiếm ưu thế nhất là quá
trình oxy hóa bởi hydrogen peroxide, phản ứng này tạo nên một chất trung gian(A-), có
thể là peroxymonosulfurous acid ion, phản ứng diễn ra như sau:

25
HSO
3
- + H
2
O
2
> A- + H
2
O
A- + H
+
> H
2
SO
4

Như vậy khí SO
2
sẽ hoà tan với oxy và hơi nước trong không khí tạo thành hạt
axit sulfuric(H
2
SO
4
). Khi trời mưa các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pH của
nước mưa giảm. Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụi kim
loại và oxit kim loại có trong không khí như oxit chì, làm cho nước mưa trở nên độc
hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người

Ảnh hưởng của mưa acid lên ao hồ và hệ thủy sinh vật
Mưa axit ảnh hưởng trực tiếp hoặ
c gián tiếp đến các ao hồ và hệ thủy sinh vật.Mưa
axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc
xuống ao hồ. Ngoài ra vào mùa xuân khi băng tan, axit (trong tuyết) và kim loại nặng
trong băng theo nước vào các ao hồ và làm thay đổi đột ngột pH trong ao hổ, hiện tượng
này gọi là hiện tượng sốc axit vào mùa Xuân. Các thuỷ sinh vật không đủ thời gian để
thích ứng với sự thay đổi này. Thêm vào đó mùa Xuân là mùa nhiề
u loài đẻ trứng và một
số loài khác sống trên cạn cũng đẻ trứng và ấu trùng của nó sống trong nước trong một
thời gian dài, do đó các loài này bị thiệt hại nặng. Axit sulfuric có thể ảnh hưởng đến cá
theo hai cách: trực tiếp và gián tiếp. Axit sulfuric ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hấp
thụ oxy, muối và các dưỡng chất để sinh tồn. Đối với các loài cá nước ngọt axit sulfuric
ảnh hưởng đến quá trình cân b
ằng muối và khoáng trong cơ thể chúng. Các phân tử axit
tạo nên các nước nhầy trong mang của chúng làm ngăn cản khả năng hấp thụ oxy của cá
làm cho cá bị ngạt. Việc mất cân bằng muối Canxi làm giảm khả năng sinh sản của cá,

trứng của nó sẽ bị hỏng và xương sống của chúng bị yếu đi. Muối đạm cũng ảnh hưởng
đến cá, khi nó bị mưa axit rửa trôi xuống ao hồ nó s
ẽ thú đẩy sự phát triển của tảo, tao
quang hợp sẽ sinh ra nhiều oxy. Tuy nhiên do cá chết nhiều, việc phân huỷ chúng sẽ tiêu
thụ một lượng lớn oxy làm suy giảm oxy của thuỷ vực và làm cho cá bị ngạt. Mặc dầu
nhiều loại cá có thể sông trong môi trường pH thấp đến 5,9 nhưng đến pH này Al
2+
trong
đất bị phóng thích vào ao hồ gây độc cho cá. Al
2+
làm hỏng mang cá và tích tụ trong gan
cá.