Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nanocomposite Fe2O3 MgO Bentonite ứng dụng xử lí khí H2S

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

QUẢN THỊ THU TRANG

NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU
NANOCOMPOSITE Fe2O3/MgO/BENTONITE,
ỨNG DỤNG XỬ LÝ KHÍ H2S
Chun ngành: Khoa học Mơi trƣờng
Mã số: 608502
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Phan Thị Ngọc Bích

Hà Nội – Năm 2014


LỜI CÁM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến TS. Phan Thị Ngọc Bích, đã
hướng dẫn tận tình về mặt khoa học đồng thời tạo điều kiện thuận lợi về mọi
mặt giúp tơi có thể hồn thành luận văn của mình.
Tơi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo khoa Khoa học Môi trường
– Trường ĐH Khoa học Tự nhiên đã dạy dỗ và giúp đỡ tơi trong suốt q
trình học tập và nghiên cứu.
Tơi xin cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của các cán bộ phịng Hóa Vơ cơViện Hóa học- Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nơi tôi đang
công tác và cũng là nơi tơi nghiên cứu và hồn thành luận văn. Đặc biệt tôi
xin cảm ơn đến KSC. Phạm Văn Lâm, người đã tận tình chỉ bảo, cũng như
giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian qua.
Tôi xin cảm ơn đến đề tài “Xây dựng công nghệ xử lý hydro sulfua trên

vật liệu-xúc tác mới, ứng dụng làm sạch khí biogas”, thuộc hướng cơng nghệ
mơi trường - cấp viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã giúp đỡ
về mặt kinh phí cho q trình nghiên cứu.
Tôi xin gửi lời cám ơn đến các cán bộ của phòng sau đại học – Trường
đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện giúp
đỡ để tơi hồn thành luận văn.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình tôi, tất cả các bạn bè,
những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt những năm học tập vừa
qua.
Hà Nội, tháng 01 năm 2014
Học viên
Quản Thị Thu Trang


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................... 3
1.1.
Tổng quan khí H2S ............................................................................ 3
1.1.1. Khí H2S ................................................................................................ 3
1.1.2. Các nguồn phát sinh H2S ..................................................................... 3
1.1.2.1. Nguồn tự nhiên .......................................................................... 3
1.1.2.2. Nguồn nhân tạo ......................................................................... 4
1.1.3. Độc tính và đặc tính ăn mịn của H2S .................................................. 6
1.1.3.1. Độc tính của H2S ....................................................................... 6
1.1.3.2. Đặc tính ăn mịn ........................................................................ 7
1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm H2S trong môi trường tại Việt Nam................................ 9
1.1.5. Các phƣơng pháp loại bỏ H2S ........................................................... 11
1.1.5.1. Phương pháp hóa học ............................................................... 11

1.1.5.1a. Q trình rắn-khí (q trình khơ) ........................................... 12
1.1.5.1b. Q trình lỏng-khí (q trình ướt): ........................................ 14
1.1.5.2. Phương pháp sinh học ............................................................. 18
1.1.5.3. Phương pháp màng .................................................................. 18
1.1.6. Tình hình nghiên cứu và triển khai cơng nghệ loại bỏ H2S ............ 19
1.1.6.1. Tình hình nghiên cứu và triển khai công nghệ loại bỏ H2S trên
thế giới .................................................................................................. 19
1.1.6.2. Tình hình nghiên cứu và triển khai công nghệ loại bỏ H2S tại
Việt Nam .............................................................................................. 21
1.2. Tổng quan vật liệu.................................................................................. 22
1.2.1. Sắt (III) oxit ............................................................................... 22
1.2.2. Vật liệu MgO .............................................................................. 24
1.2.3. Khoáng sét bentonit ................................................................... 26
1.2.4. Vật liệu nanocomposit Fe 2 O3/MgO/bentonit ............................... 29


CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .................................................31
2.1. Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu ............................................................ 31
2.1.1. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm ................................................. 31
2.1.2. Tổng hợp nanocomposit Fe 2O3/MgO/ bentonit ............................ 31
2.1.2.1. Điều chế -Fe2O3 ..................................................................... 31
2.1.2.2. Tổng hợp Fe2O3/bentonit .......................................................... 31
2.1.2.3. Tổng hợp MgO ....................................................................... 32
2.1.2.4. Tổng hợp nanocomposit Fe/MgO ........................................... 32
2.1.2.5. Tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit bằng phương pháp trộn cơ
học (mẫu F1BM) ................................................................................... 33
2.1.2.6. Tổng hợp vật liệu bằng phương pháp kết tủa trong dung dịch
(Mẫu F2BM) ......................................................................................... 33
2.1.2.7. Phương pháp tạo hạt vật liệu ................................................... 33
2.2. Xác định các đặc trƣng cơ bản của vật liệu ......................................... 33

2.3. Xác định hiệu quả xử lý H2S của vật liệu nano composite Fe/MgO/
bentonit sử dụng công nghệ khô .................................................................. 34
2.3.1. Phương pháp thực nghiệm ........................................................... 34
2.3.2. Vật liệu ....................................................................................... 38
2.3.3. Phương pháp xác định hàm lượng H2S trong dịng khí ................ 38
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 42
3.1. Tổng hợp vật liệu nanocomposit Fe/MgO/bentonit ............................ 42
3.1.1. Điều chế  - Fe2O3 ..................................................................... 42
3.1.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ .......................................................... 43
3.1.1.2. Ảnh hưởng của thời gian ủ mẫu .............................................. 43
3.1.2. Tổng hợp Fe2O3/bentonit từ dung dịch FeCl 3 (Mẫu FB) .............. 44
3.1.3. Tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit bằng phương pháp trộn cơ học
(mẫu F1BM) ......................................................................................... 46
3.1.4. Tổng hợp vật liệu Fe/MgO/bentonit bằng phương pháp kết tủa
(mẫu F2MB) ......................................................................................... 48


3.2. Xác định hiệu quả xử lý H2S của vật liệu nano composite
Fe/MgO/bentonit sử dụng công nghệ khô ................................................... 52
3.2.1. Khả năng xử lý H2S của vật liệu Fe/MgO/bentonite ...................... 53
3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tầng rỗng quá trình loại bỏ H2S ........... 54
3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ khí H2S ban đầu đến khả năng loại bỏ H2S............ 56
3.2.4. So sánh hiệu quả loại bỏ H2S của vật liệu F2MB với vật liệu
thương mại Trung Quốc ........................................................................ 57
3.2.5. Khảo sát thời gian sống của vật liệu khi hệ thống vận hành ở chế
độ gián đoạn với tái sinh riêng biệt ....................................................... 58
KẾT LUẬN .................................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................62
PHỤ LỤC ............................................................................................. 68

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Ảnh hưởng của khí H2S theo nồng độ .............................................. 6
Bảng 1.2. Một số cơng nghệ hóa học xử lý H2S phổ biến hiện nay ............... 20
Bảng 2.1 Các điều kiện đo phổ F-AAS của Pb ............................................... 41
Bảng 3.1. Các thông số cấu trúc xốp của hai mẫu Fe/MgO/bentonit ............. 51
Bảng 3.2. Hiệu quả loại bỏ H2S của vật liệu Fe/MgO/bentonit ...................... 53
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tầng rỗng đến quá trình loại bỏ H2S .. 55
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ khí đầu vào tới hiệu quả loại bỏ H2S ...... 57
Bảng 3.5. So sánh khả năng xử lý H2S của vật liệu F2MB và vật liệu thương
mại Trung Quốc tại cùng một điều kiện khảo sát ........................................... 58
Bảng 3.6. Khả năng sống của vật liệu sau khi hoàn nguyên........................... 59


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế ăn mịn của H2S ..................................................................................... 8
Hình 1.2. Hệ thống xử lý H2S cho biogas và vật liệu nhập khẩu từ Trung Quốc ......22
Hình 1.3. Sắt(III) oxit ........................................................................................................22
Hình 1.4. Cấu trúc tinh thể hematit ..................................................................................23
Hình 1.5.a- Magie oxit, b- Cấu trúc tinh thể MgO .........................................................24
Hình 1.6. Mơ hình cấu trúc của montmorillonite và phản ứng trao đổi cation............27
Hình 2.1. Thiết bị thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D6646-03...............................35
Hình 2.2. Mơ hình thí nghiệm xác định hiệu quả làm việc của vật liệu ở dạng khơ...38
Hình 2.3. Đồng hồ đo khí iBrid Multi Gas Monitor ......................................................39
Hình 3.1. Giản đồ XRD của mẫu -Fe2O3 với nhiệt độ phản ứng khác nhau ............43
Hình 3.2. Giản đồ XRD của các mẫu α-Fe2O3 với thời gian ủ khác nhau .................44
Hình 3.3. Sơ đồ tổng hợp vật liệu xốp nano composite với chất mang bentonite......45
Hình 3.4. Giản đồ XRD của các mẫu vật liệu: a- Fe/bentonit trước khi nung,............46
Hình 3.5. Giản đồ XRD của mẫu F1BM ........................................................................47
Hình 3.6. Phổ FTIR của mẫu FB và mẫu F1BM ...........................................................48

Hình 3.7. Ảnh SEM của tất cả các mẫu vật liệu: a--Fe2O3, b-FB, c-F1BM và dF2BM ..................................................................................................................................50
Hình 3.8. Giản đồ XRD của mẫu F2BM ........................................................................51
Hình 3.9. Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc tầng rỗng đến quá trình loại bỏ H2S......56


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

H2S:

Hydro sunfua

SRB:

Vi khuẩn khử sunfat

M:

Vật liệu MgO

FB:

Vật liệu Fe2O3/bentonite

FM:

Vật liệu Fe2O3/MgO

F1BM:

Vật liệu nanocomposite Fe2O3/MgO/bentonite tổng hợp bằng

phýõng pháp trộn cõ học
F2MB:

Vật liệu nanocomposite Fe2O3/MgO/bentonite tổng hợp bằng

phýõng pháp kết tủa trực tiếp
EBCT:

Thời gian tiếp xúc theo tầng rỗng

MMT:

Montmorillonit


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường

MỞ ĐẦU
Hydro sunfua (H2S) là một khí độc hại, khơng màu sắc nhýng có mùi
khó chịu (mùi trứng thối) phát thải vào khí quyển từ các nguồn tự nhiên và
nhân tạo... Hydro sunfua được coi là một chất độc phổ rộng. Nó có thể đầu độc
một số hệ thống khác nhau trong cơ thể, đặc biệt là hệ thống thần kinh. Chỉ với
nồng độ 300 ppm trong khí quyển, H2S đã có thể gây chết người sau 20 phút
tiếp xúc. H2S khi cháy khơng hồn tồn tạo ra SO2 cũng là khí rất độc đối với
con người và môi trường. Hydro sunfua với nồng độ thấp khoảng 1ppm đã có
khả năng ăn mịn. Đây chính là nguyên nhân gây ra gây hư hỏng và giảm tuổi
thọ của của các thiết bị điện, thiết bị vận chuyển và xử lý nước thải, các đường
ống dẫn khí, dầu… Do những tác hại trên mà việc loại bỏ H2S là yêu cầu hàng
đầu và bắt buộc.

Công nghệ xử lý H2S đã ra đời và phát triển qua hơn một thế kỷ với rất
nhiều bài báo, nhiều cơng trình khoa học được cơng bố. Nhìn chung, mỗi cơng
nghệ xử lý H2S đều có thế mạnh riêng, hiệu quả với những qui mô, điều kiện
cụ thể. Đồng thời chúng cũng đều có những bất lợi, nhược điểm và những vấn
đề cần được tiếp tục giải quyết. Chính vì vậy, công nghệ xử lý H2S đã, đang và
vẫn luôn luôn được các nhà nghiên cứu cũng như nhiều công ty, tập đồn cơng
nghiệp trên thế giới quan tâm chú ý.
Hiện nay trên thế giới một xu hướng nghiên cứu đang được quan tâm là
phát triển các vật liệu xúc tác trên cơ sở các muối hoặc oxit kim loại như Fe,
Co trên các loại chất mang khác nhau (các oxit, cacbon, bentonite). Trong số
đó, người ta chú ý nhiều đến các vật liệu trên nền sắt và các hợp chất của sắt
hoặc tổ hợp composite của chúng với các thành phần khác bởi những ưu điểm
của nó như: năng lượng bề mặt và diện tích bề mặt lớn, nhiều dạng hợp chất
của sắt như Feo, -FeOOH, -Fe2O3, -Fe2O3, Fe3O4,…có hoạt tính hóa học,

1


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
đặc biệt là khả năng hấp phụ/ xúc tác rất cao, nguyên liệu rẻ, thân thiện với mơi
trường, khơng khó khăn trong việc chế tạo. Vật liệu xúc tác oxit sắt Fe2O3 trên
một số chất mang là các oxit MgO, Al2O3, SiO2, ZrO2 đã được tổng hợp và
khảo sát khả năng oxi hóa loại H2S. Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu
Fe/MgO thể hiện hoạt tính cao nhất khi thực hiện quá trình loại H2S ở nhiệt độ
thường. Với những ưu điểm này, vật liệu Fe/MgO nhận được sự quan tâm ngày
càng tăng của các nhà nghiên cứu. Bên cạnh đó với sự phát triển của khoa học
nano, bentonit được xem là chất nguồn lý tưởng để chế tạo các loại vật liệu
nano composite.
Trên cơ sở những phân tích trên, đề tài được lựa chọn là “Nghiên cứu
tổng hợp vật liệu nanocomposit Fe2O3/MgO/Bentonit, ứng dụng xử lí khí

H2S” với mục tiêu và nội dung nghiên cứu như sau:
Mục tiêu nghiên cứu
- Tổng hợp vật liệu nanocomposit Fe2O3/MgO/bentonit (có thể được viết là
Fe/MgO/bentonit)
- Xây dựng quy trình cơng nghệ xử lý hiệu quả H2S trên cơ sở sử dụng vật
liệu đã chế tạo.
Nội dung nghiên cứu
- Tổng hợp vật liệu nano composite Fe/MgO/bentonit
- Đánh giá các đặc trưng cơ bản của vật liệu chế tạo được.
- Xây dựng mơ hình thí nghiệm và đánh giá hiệu quả loại bỏ H2S của vật
liệu nanocomposit Fe/MgO/bentonit

2


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.

Tổng quan khí H2S [47]

1.1.1. Khí H2S
Hydro sunfua có cơng thức hóa học là H2S, là chất khí khơng màu, có mùi
hơi đặc trưng của trứng thối, rất độc và có tính ăn mịn. H2S thường là kết quả
từ quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí như
trong các đầm lầy và rác thải…
Hydro sunfua nặng hơn khơng khí nên nó thường tập trung tại các vị trí
thấp, gần mặt đất mà không khuếch tán lên cao được, điều này càng gây nguy
hiểm khi vào các khu vực có nhiễm khí H2S. Hỗn hợp của H2S và khơng khí có

thể gây nổ. H2S và O2 khi cháy cho ngọn lửa màu xanh, sản phẩm tạo thành là
lưu huỳnh dioxit (SO2)- một loại khí độc và gây mùi khó chịu.... Thơng
thường, H2S hoạt động như một chất khử. Ở nhiệt độ cao hoặc có chất xúc tác,
SO2 có thể phản ứng với H2S tạo thành lưu huỳnh và nước. Tính chất này được
khai thác trong quá trình Claus xử lý H2S. Đây là con đường chính để chuyển
đổi H2S thành lưu huỳnh. Hydro sunfua khi hòa tan trong nước tạo thành
hydrosulfua acid hoặc axit sulfua hydric là một axit yếu.
Hydro sunfua phản ứng với các ion kim loại để tạo thành muối sunfua hoặc
cũng có thể gọi là các muối của hydrogen sufua. Các muối sulfua thường có
màu sẫm. Chì (II) acetate được sử dụng để phát hiện hydro sunfua do có xuất
hiện kết tủa màu đen PbS. Các muối sulfua phản ứng với axit mạnh giải phóng
H2S. Hydro sunfua phản ứng với rượu để hình thành thiol, một phần quan trọng
của các hợp chất organosulfua.
1.1.2. Các nguồn phát sinh H2S
1.1.2.1. Nguồn tự nhiên [47]
Khoảng 90% khí H2S phát thải vào khơng khí là bắt nguồn từ tự nhiên.
H2S là một nhân tố chính tham gia trong chu trình sinh địa hố của lưu huỳnh
3


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
trên trái đất, nó là sản phẩm của sự phân hủy người chết, động thực vật, chất
thải động vật… đặc biệt là khi điều này xảy ra trong điều kiện ẩm ướt, oxy hạn
chế. Trong điều kiện thiếu ôxy, vi khuẩn lưu huỳnh khử sulfat, sunfua lấy năng
lượng từ q trình oxy hóa hydro hoặc phân tử hữu cơ bằng cách chuyển lưu
huỳnh hoặc sulfat thành H2S. Các vi khuẩn khác giải phóng H2S từ các axit
amin chứa lưu huỳnh, điều này làm phát sinh mùi của trứng thối.
Trong các đầm lầy, hồ phú dưỡng hoặc vùng chết của đại dương...ở điều
kiện oxy thấp (hoặc thiếu oxy), vi khuẩn khử sunfat sẽ lấy sunfat có trong nước
để oxy hóa các chất hữu cơ và tạo ra H2S giải phóng ra ngồi mơi trường. Bên

cạnh đó một lượng H2S cũng sẽ phản ứng với các ion kim loại trong nước tạo
ra các muối sunfua, chẳng hạn như FeS, PbS thường là màu đen hoặc nâu tạo
nên màu đen của bùn.
Núi lửa và một số suối nước nóng (cũng như suối lạnh) cũng phát ra một
lượng H2S, do q trình thủy phân của các khống chất sunfua:
MS + H2O → MO + H2S
Hydro sunfua có thể xuất hiện tự nhiên trong nước giếng…thường là do vi
khuẩn khử sulfat.
1.1.2.2. Nguồn nhân tạo [35, 44, 47]
Khoảng 10% tổng lượng phát thải toàn cầu của H2S là do hoạt động của
con người, chủ yếu là từ việc khai thác và tinh chế dầu, khí tự nhiên. Ngồi ra
cịn có các con đường phát sinh H2S từ các lị luyện than cốc, từ các nhà máy
giấy và các ngành thuộc da, các nhà máy xử lý nước thải, các dây chuyền xử lý
phế thải sinh hoạt, nông nghiệp, công nghiệp, các bãi rác chôn lấp, bể phốt....
H2S phát sinh từ bất kỳ chất hữu cơ nào, đặc biệt là khi ở nhiệt độ cao.
Hydro sunfua là một thành phần tự nhiên của dầu thơ và khí tự nhiên. Dầu
mỏ, khí thiên nhiên là những sản phẩm chuyển đổi nhiệt của các chất hữu cơ
mục nát - được gọi là kerogen, bị mắc kẹt trong đá trầm tích. Kerogen giải

4


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Mơi trường
phóng H2S trong q trình phân hủy, do đó nó có trong thành phần của dầu và
khí đốt.
Trong thực tế, hydro sunfua là tạp chất chủ yếu trong khí tự nhiên. Tùy
theo hàm lượng của H2S trong thành phần khí mà người ta phân biệt ra khí
chua, khí ngọt. Theo cơ quan Bảo vệ Mơi trường (EPA) phân loại khí thiên
nhiên là khí chua khi H2S có mặt với số lượng lớn hơn 5,7 mg/m3. Khoảng 1525% khí đốt tự nhiên ở Mỹ có thể chứa hydro sunfua, trong khi trên tồn thế
giới, con số này là 30%. Khí chua sau khi khai thác từ các giếng khoan khai

thác khí được vận chuyển bằng đường ống dẫn khí tới các nhà máy tinh lọc và
xử lý để làm ngọt bằng cách loại bỏ H2S. Do đó trong q trình khai thác và
vận chuyển, nếu khơng đảm bảo đúng kĩ thuật thì H2S có thể rỉ vào khí quyển,
ngồi ra cịn rị rỉ từ giếng nhàn rỗi hoặc các giếng đã khơng cịn khai thác.
Trong cơng nghiệp lọc dầu, q trình sunfua hóa bằng hidro đã làm giải
phóng một lượng lớn lưu huỳnh từ dầu mỏ. Dầu khí khi đưa vào sử dụng có thể
sinh ra H2S khi khai thác, lưu trữ, vận chuyển, hoặc giai đoạn chế biến. Trong
quá trình khai thác, hydro sunfua có thể phát tán vào khơng khí tại đầu giếng,
máy bơm, đường ống, thiết bị tách, lưu trữ dầu bình, bể chứa nước. Vì khí H2S
khơng có giá trị về mặt kinh tế nên nó thường được xử lý bằng cách đốt bỏ.
H2S khi cháy tạo ra lưu huỳnh dioxit (SO2), nhưng trong trường hợp cháy
khơng hồn tồn, H2S có thể được phóng vào khí quyển.
Khí sinh học - biogas (sau đây gọi là biogas) là sản phẩm của quá trình
phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Biogas sinh ra từ
các bể phân hủy yếm khí trong dây chuyền xử lý phế thải sinh hoạt, nông
nghiệp, công nghiệp… chứa các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học hoặc tại
các đầm phá và các bãi chơn lấp. Khí biogas bao gồm chủ yếu là khí methan
CH4 (50-60%) có ích, CO2 (40-50%), lượng nhỏ (cỡ 0,1 đến 2-3%) khí H2S (và
một số hợp chất chứa lưu huỳnh khác như mercaptan, SO2), NH3, hơi nước,
5


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
một số hợp chất halogen, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi….Tuy chỉ chiếm một
phần rất nhỏ trong thành phần biogas nhưng H2S lại gây ra rất nhiều khó chịu
về mùi và tính ăn mịn của nó [41].
1.1.3. Độc tính và đặc tính ăn mịn của H2S
1.1.3.1. Độc tính của H2S [22, 35]
H2S là chất khí cực độc, độc tính ngang với HCN và cao hơn CO từ 5 đến
6 lần. Bảng 1.1 phân loại các ảnh hưởng của khí H2S theo nồng độ:

Bảng 1.1. Ảnh hưởng của khí H2S theo nồng độ

Vì hydro sunfua có mùi trứng thối đặc trưng nên nó có thể phát hiện ngay
khi ở nồng độ thấp (từ 0,5 ppm). Tuy nhiên ở nồng độ trên 150 ppm cơ thể sẽ
khơng thể nhận biết H2S vì nó nhanh chóng làm suy yếu khứu giác, dẫn đến vơ
hiệu hóa các cảm giác về mùi, nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe và đe dọa tính
mạng của con người là rất cao.
Hầu hết các ảnh hưởng của hydro sunfua cho con người đều xảy ra với
đường hô hấp, mặc dù tiếp xúc thường cũng ảnh hưởng đến mắt. H2S được coi
là một chất độc có phổ rộng. Các cơ quan tiếp xúc dạng niêm mạc (mắt, mũi)
6


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường

và những bộ phân có nhu cầu oxy cao (phổi, não) là những mục tiêu chính của
hydro sunfua. H2S hoạt động tương tự như HCN, nó tạo thành một mối liên kết
phức tạp với sắt trong các enzym cytochrome ty lạp thể ức chế sự hô hấp của tế
bào, dẫn đến tế bào thiếu oxy và chết. Cơ thể con người giải độc H2S bằng cách
ơxi hóa thành sulfat hoặc thiosunfat bởi các hemoglobin liên kết với oxy trong
máu hoặc men gan. Độc tính gây chết người xảy ra khi H2S có mặt trong nồng
độ đủ cao vượt quá khả năng giải độc của cơ thể.
Ở các cấp độ lên đến 100- 150 ppm, hydro sunfua là một chất kích thích tế
bào, gây viêm kết giác mạc và kết mạc, kích thích các cơ quan hô hấp với các
triệu chứng như chảy nước mắt và ho. Kích ứng da cũng là một triệu chứng phổ
biến. Giảm tức thời của ý thức, nhanh chóng ngưng thở (chậm lại hoặc tạm thời
ngừng thở), và cái chết có thể do tiếp xúc cấp tính với mức trên 1000 ppm. Các
hiệu ứng khơng gây chết người có thể được tóm tắt như:
-

Các triệu chứng liên quan đến thần kinh: chóng mặt, kích động, lú

lẫn, đau đầu, buồn ngủ, buồn nôn, nôn mửa, co giật, giãn đồng tử và bất tỉnh
-

Các triệu chứng liên quan đến hô hấp - phổi: ho, tức ngực, khó thở

(thở nhanh), tím tái (chuyển sang màu xanh do thiếu oxy), ho ra máu (nhổ
nước bọt hoặc ho ra máu), phù phổi (dịch trong phổi), và ngưng thở với các
hiệu ứng tim mạch thứ cấp.
Ảnh hưởng sức khỏe con người tiếp xúc với hydro sunfua phụ thuộc nồng độ
của khí và thời gian tiếp xúc. Giá trị giới hạn của khí H2S là 10 ppm. Các hoạt
động khi có sự tồn tại của khí H2S với hàm lượng cao hơn không được phép kéo
dài quá 8 giờ. Hầu hết những thông báo chỉ dẫn đều nhấn mạnh 6 - 7 ppm là hàm
lượng tối đa mà khí H2S được phép tồn tại, nhưng khơng q 12 giờ.
1.1.3.2. Đặc tính ăn mịn [19, 26]
Bên cạnh tính độc, H2S cịn có tính chất gây hại khác, đó là tính ăn mịn.
Q trình ăn mịn của H2S đối với các vật liệu có thể giải thích qua 2 cơ chế:

7


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
- Do kết quả của q trình biến đổi sinh học từ khí H2S thành axit H2SO4
trong mơi trường khơng khí ẩm.
- Do phản ứng hóa học với kim loại như đồng, sắt và bạc… với khí H2S.
Cơ chế ăn mịn thứ nhất là ngun nhân chính cho sự ăn mịn bên trong của
các đường ống nước thải, các đường ống thép…Trong tự nhiên luôn tồn tại ion
sunfat, khi ion sunfat kết hợp với chất nền hữu cơ trong quá trình trao đổi chất của
vi khuẩn khử sunfat (SRB- Sulfate Reducing Bacteria) hình thành ion HS- và CO2

SO42- + chất nền hữu cơ → HS- và CO2
SRB đã khử ion sunfat thành axit hydrosunfua. Axit hydrosunfua ăn mòn thép tạo
thành FeS. FeS sinh ra tạo cặp pin với thép, dẫn đến sắt bị hòa tan. Điện tử từ bề
mặt FeS sinh ra được SRB lấy đi làm cho q trình ăn mịn điện hóa này diễn ra dễ
dàng và liên tục. Bên cạnh đó, vi khuẩn có khả năng oxy hóa H2S thành H2SO4 có
mặt khắp nơi trong tự nhiên và trong cả nước thải, cũng sẽ chuyển H2S trong
khơng khí, cùng với độ ẩm có sẵn thành axit sunfuric và ăn mịn đường ống, bê
tơng....

Hình 1.1. Cơ chế ăn mịn của H2S

Cơ chế ăn mịn thứ hai của H2S giải thích cho việc phá hỏng nhanh chóng
của các thiết bị điện, các hệ thống máy móc, thiết bị để vận chuyển và xử lý
nước thải, khí tự nhiên, khí biogas… Người ta có thể gọi ăn mịn do khí H2S

8


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
gây ra là ăn mịn chua. Khí H2S trong mơi trường ẩm hoặc hòa tan trong nước
tạo thành axit hydrosunfua.
HS + H2O → HS- + H+
HS- + H2O → S2-+ H+
Fe + S2- → FeS
Cũng theo như giải thích ở trên, H2S tác dụng với thép tạo thành FeS, khi đó
FeS trở thành catot có điện tích (+) và thép là anot tạo thành pin ăn mịn, nên
càng thúc đẩy q trình ăn mòn thép do H2S gây ra. Hơn nữa, trong quá trình
ăn mịn kim loại do H2S gây ra cịn có sự tái sinh khí H2S nên q trình ăn mịn
H2S gây ra hầu như không giảm dần theo thời gian, nghĩa là sự phá hủy này
diễn ra liên tục trong các thiết bị. Đối với các thiết bị, đường ống khí… làm từ

Cu, Ag, Sn, q trình ăn mịn này cũng xảy ra tương tự.
1.1.4. Hiện trạng ô nhiễm H2S trong môi trƣờng tại Việt Nam
Theo Bộ Tài nguyên và Mơi trường, hiện nước ta có đến 68% dân số
sống ở nông thôn. Đa số người dân làm nghề nông hoặc sản xuất nhỏ tại các
làng nghề. Hoạt động các làng nghề rất đa dạng, trong đó một số loại hình sản
xuất có đặc thù phát thải nhiều loại khí độc hại như: làng nghề tái chế kim loại,
giấy, nhựa, đúc đồng, làng nghề sản xuất vật liệu xây dựng …Theo báo cáo về
dự án “Kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường làng nghề” giai đoạn 2009 - 2012 của
Cục Kiểm sốt ơ nhiễm (Tổng cục Mơi trường), kết quả quan trắc mơi trường
khơng khí thực hiện tại 46 làng nghề thuộc các lĩnh vực cho thấy, có 45/46 làng
nghề (chiếm 97,8%) có chỉ tiêu quan trắc chất lượng khơng khí vượt quy chuẩn
cho phép từ 1,1 – 4,3 lần. Cụ thể, làng nghề lụa Vạn Phúc (Hà Đơng) có nồng
độ H2S vượt tiêu chuẩn cho phép từ 2,8 – 3,1 lần. Theo báo cáo của Bộ Tài
nguyên và Môi trường, hoạt động tại nhiều làng nghề thời gian qua đã phát
triển mạnh, ngày càng mở rộng về quy mô và diện tích, khiến lượng chất thải
hầu như khơng được xử lý đúng kỹ thuật, xả thải trực tiếp ra môi trường, đã

9


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
gây ô nhiễm môi trường đất, nước mặt, nước ngầm. Đặc biệt, nhiều làng nghề
chăn ni và giết mổ cịn phát sinh ơ nhiễm mùi do quá trình phân hủy các chất
hữu cơ trong nước thải và các chất hữu cơ trong chế phẩm thừa thải ra tạo nên
các khí: H2S, NO2, NH3 …
Bên cạnh đó, hoạt động sản xuất nơng nghiệp cũng thường phát sinh ra
khí H2S và một số khí độc hại khác do trong q trình trồng trọt có sử dụng các
loại phân bón và thuốc trừ sâu. Trong chăn nuôi, phân và nước thải tuy chứa
các thành phần NPK rất hữu ích cho cây trồng, nhưng chính các chất này lại
sản sinh ra các loại khí CH4, H2S, CO2, NH3... gây ơ nhiễm khơng khí và mơi

trường sống của con người và động vật. Theo ước tính của ngành chức năng,
tổng khối lượng chất thải chăn nuôi ở Nam Định mỗi năm khoảng trên 1 triệu
tấn. Tình trạng người chăn nuôi thiếu ý thức cộng đồng, vứt xác gia súc, gia
cầm chết vì dịch bệnh ra mơi trường cũng đang là vấn đề nhức nhối gây nguy
hại cho môi trường, làm lây lan dịch bệnh. Trong nuôi trồng thủy sản, tình
trạng ơ nhiễm mơi trường xảy ra do thức ăn dư thừa phân hủy thối rữa kết hợp
với phân và các loại rác thải khác đọng lại dưới đáy ao ni. Ngồi ra, cịn các
hóa chất, kháng sinh được sử dụng trong q trình ni tồn dư trong nước và
đáy ao, đầm mà khơng được xử lý. Việc hình thành lớp bùn đáy do tích tụ lâu
ngày của các chất hữu cơ, cặn bã là nơi sinh sống của các vi sinh vật gây thối,
các vi sinh vật sinh các khí độc như NH3, NO2, H2S, CH4...; các vi sinh vật gây
bệnh như: Vibrio, Aeromonas, Ecoli, Pseudomonas, Proteus, Staphylococcus...
cùng nhiều loại nấm và nguyên sinh động vật. Việc xả bừa bãi nước thải không
những gây ô nhiễm môi trường mà còn khiến dịch bệnh phát sinh, lây lan trên
diện rộng cho các vùng ni.
Tình trạng ơ nhiễm tại các bãi rác đang trở nên ngày một nghiêm trọng
và ảnh hưởng đến đời sống dân cư xung quanh vùng có bãi rác. Các bãi rác tại
Việt Nam đều sử dụng biện pháp chơn lấp. Tuy nhiên, có tới 85-90% các bãi

10


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
chôn lấp không hợp vệ sinh, có nguy cơ gây ơ nhiễm mơi trường cao đặc biệt
là mơi trường khơng khí. Do q trình phân hủy các chất hữu cơ đã sản sinh ra
các loại khí H2S, CH4… gây mùi hơi thối và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe
của cộng đồng dân cư xung quanh đó.
Hàng ngày, hàng giờ người dân đang phải tiếp xúc với các loại mùi ô
nhiễm do rác thải, khí than, hóa chất độc hại được thải ra từ những nhà máy, cơ
sở sản xuất… gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe. Khoảng 3 năm trở lại

đây, hàng trăm người dân phường Tiên Cát và Thọ Sơn (TP Việt Trì, Phú Thọ)
ln lo lắng mảnh đất mình đang sinh sống sẽ trở thành “làng ung thư” do phải
chịu đựng mùi hôi thối được phát ra từ hệ thống nước thải của cơng ty Miwon
(có vốn đầu tư của Hàn Quốc) đóng trên địa bàn. Nước thải sinh ra từ quá trình
sản xuất lên men mật, rỉ đường và tinh bột sắn. Trong quá trình lên men và
phân giải, các chất hữu cơ vi sinh vật sẽ gây nên mùi khó chịu. Ngành cơng
nghiệp giấy hàng năm cũng thải ra một lượng lớn khí H2S, SO và bụi (natri
sulphate, natri cacbonate) thốt ra từ các hóa chất trong qui trình cơng nghệ,
phát tán từ các q trình nghiền bột hóa học cùng với chất hữu cơ bay hơi ở các
mức thấp, từ nguyên liệu sợi (như các chất chiết suất) và các sản phẩm phản
ứng (như các sulfide hữu cơ) từ các hóa chất và thành phần gỗ. Một vấn đề
quan trọng nữa về chất lượng khơng khí là sự phát tán các hợp chất mùi hôi
thối, hoặc độc hại từ qui trình cơng nghệ nghiền bột bằng sulphat.
1.1.5. Các phƣơng pháp loại bỏ H2S [15, 21, 31, 44]
Có rất nhiều phương pháp để loại bỏ H2S, tuy nhiên ta có thể phân thành
ba nhóm phương pháp chính: phương pháp hóa học, phương pháp sinh học,
phương pháp màng.
1.1.5.1. Phương pháp hóa học
Đối với các phương pháp hóa học người ta thường chia ra làm hai quá
trình: quá trình rắn- khí hay cịn được gọi là q trình khơ và quá trình lỏng-

11


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Mơi trường
khí hay cịn gọi là q trình ướt.
1.1.5.1a. Q trình rắn- khí (q trình khơ)
Loại bỏ H2S trong biogas bằng q trình rắn-khí (q trình khơ) được thực
hiện bằng cách cho dịng khí đi qua thiết bị chứa tác nhân xử lý H2S là các vật
liệu ở dạng rắn. Thực chất của quá trình này là: hoặc H2S phản ứng với tác

nhân hóa học ở dạng rắn, hoặc chúng bị hấp phụ lên trên bề mặt vật liệu rắn.
Các tác nhân dạng rắn thường được sử dụng là các oxit của kim loại có ái lực
mạnh với H2S như: các oxit sắt (Fe2O3, Fe3O4) và oxit kẽm, các chất kiềm rắn
(Ca(OH)2, NaOH) hoặc trong trường hợp hấp phụ là các vật liệu như zeolite và
than hoạt tính.


Vật liệu trên cơ sở oxit sắt

Phương pháp xử lý H2S có lịch sử lâu đời nhất và cho đến nay vẫn còn
được sử dụng trong thực tế là dùng oxit sắt tương tác chọn lọc với H2S. Oxit
sắt loại bỏ lưu huỳnh bằng cách hình thành sunfua sắt khơng hịa tan. Có thể
kéo dài thời hạn sử dụng của vật liệu bằng cách thêm một lượng xác định
khơng khí cùng với biogas để tái sinh một phần vật liệu nhờ chuyển sắt sulfua
thành sắt oxit và lưu huỳnh nguyên tố dưới tác dụng của oxy. Tuy nhiên, cuối
cùng vẫn dẫn đến vật liệu bị bão hòa dung lượng hoặc bị bít tắc bởi lưu huỳnh
nguyên tố và phải thay thế. Sản phẩm oxit sắt đầu tiên là "sắt xốp”, sau đó là
SulfaTreat®, Sulfur-Rite®, và Media-G2®, Sulfa-Bind®... Các sản phẩm này có
bản chất là các vật liệu composite của oxit sắt (thường là Fe2O3) trên nền các
chất mang khác nhau.
Cơ chế loại bỏ H2S cho nhóm vật liệu này theo các phương trình sau:
Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O ΔH = -22 kJ/g-mol H2S
2Fe2S3 + O2 → 2Fe2O3 + 3S2

ΔH = -198 kJ/g-mol H2S

Phương trình đầu cho thấy về lý thuyết 1kg Fe2O3 loại bỏ được 0,64 kg
H2S. Phương trình thứ hai là phản ứng tái sinh tỏa nhiệt cao của oxit sắt hình

12

Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
thành lưu huỳnh ngun tố khi tiếp xúc với khơng khí. Do sự tích tụ của lưu
huỳnh nguyên tố và mất nước hydrat hóa, hoạt động của các vật liệu loại này
thường giảm sau khi tái sinh. Do đó, việc tái sinh thường chỉ một số lần sau đó
vật liệu cần thiết phải thay thế.


Vật liệu kẽm oxit

Bên cạnh các vật liệu oxit sắt được dùng phổ biến, kẽm oxit cũng được sử
dụng trong một số trường hợp chẳng hạn như để loại H2S với nồng độ thấp ở
nhiệt độ cao do tính chọn lọc của kẽm oxit cao hơn so với sắt oxit. Phương
trình phản ứng tương tự như với sắt oxit:
ZnO + H2S = ZnS + H2O
Một ví dụ về sản phẩm thương mại từ kẽm oxit là Puraspec® của Anh.


Vật liệu dạng kiềm rắn:

Sử dụng kiềm rắn, điển hình là Ca(OH)2- Sofnolime-RG®, loại H2S nhờ
phản ứng trung hịa axit-bazơ. Q trình này khơng mang tính chọn lọc, bên
cạnh H2S các thành phần khác đặc biệt là một lượng lớn CO2 cũng tham gia
phản ứng, nên giá thành bị đẩy lên rất cao do chi phí hóa chất.


Các vật liệu hấp phụ:

Với cấu trúc xốp và diện tích bề mặt cao, các chất hấp phụ được sử dụng

rộng rãi để làm sạch tạp chất ra khỏi các nguồn khí. Các chất hấp phụ loại H2S
thường được sử dụng gồm hai dạng chính:
- Zeolite tự nhiên hoặc zeolite tổng hợp có khả năng hấp phụ rất tốt các
chất phân cực nên có thể dùng để loại nước, H2S, mercaptan, NH3... ra khỏi
biogas. Bốn loại zeolite phổ biến là dạng: 3A, 4A, 5A và 13X, trong đó cấu
trúc zeolite 13X là thích hợp nhất để loại H2S.
- Than hoạt tính là vật liệu được dùng phổ biến để loại các chất hữu cơ dễ
bay hơi từ các nguồn khí. Việc sử dụng than hoạt tính để loại H2S thường
khơng hiệu quả, do đó người ta tìm cách biến tính than hoạt tính chủ yếu dùng

13


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
phương pháp ngâm tẩm dạng than hạt với oxit sắt hoặc kiềm (NaOH, Na2CO3,
KOH…). Các vật liệu này được sử dụng trong trường hợp nồng độ H2S thấp.
Một số loại đã thành thương phẩm như FCA® carbon, Sofnocarb KC®, US
filter Westates... với dung lượng 0,1-0,35 kg H2S/kg vật liệu.
Nhận xét về các quá trình khơ
Các q trình khơ có ưu điểm là: Thích hợp với quy mô nhỏ (thường dưới
200 kg H2S/ngày), thiết bị và thao tác đơn giản, dễ điều khiển quá trình.
Tuy nhiên q trình này có một số hạn chế:
- Trong q trình hoạt động ln phải thay thế vật liệu dẫn đến một lượng
lớn chất thải chứa các hợp chất của lưu huỳnh, bị coi là chất thải nguy hại cần
phải xử lý và chơn lấp. Do đó chi phí hoạt động cao và gây vấn đề về mơi
trường.
- Không thu hồi được lưu huỳnh dưới dạng nguyên tố làm nguyên liệu cho
nhiều vĩnh vực khác.
1.1.5.1b. Quá trình lỏng- khí (q trình ướt):
Q trình lỏng-khí, thực chất là q trình vận chuyển và biến đổi hóa học

của các cấu tử thơng qua bề mặt tiếp xúc pha lỏng- khí. Các phương pháp ướt
loại H2S bao gồm oxy hóa trong pha lỏng, dùng dung dịch amin, dung dịch
muối- kiềm và q trình hấp thụ vật lý trong một dung mơi lỏng cũng có thể
xếp vào nhóm phương pháp này.


Q trình oxy hóa trong pha lỏng [23, 36, 38, 44]

Các quá trình oxy hóa pha lỏng loại H2S được phát triển với mong muốn
khắc phục các nhược điểm chính của phương pháp khô là vấn để tiêu tốn vật
liệu và thải loại vật liệu đã qua sử dụng đồng thời dễ dàng hơn trong việc thu
hồi sản phẩm chuyển hóa H2S, dưới dạng lưu huỳnh nguyên tố.
+ Sử dụng huyền phù oxit sắt và kẽm
Sử dụng sắt hoặc kẽm oxit dưới dạng huyền phù để loại H 2S trong pha

14


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Mơi trường
lỏng có q trình hóa học tương tự như trong phương pháp khơ. Tuy nhiên
người ta hy vọng rằng tái sinh vật liệu sẽ dễ dàng hơn nhờ q trình sục khí và
vì thế sẽ khắc phục được vấn đề thay thế vật liệu. Một số quy trình có thể kể đến
là Ferrox (1926), Gluud (1927), Burkheiser (1953), Manchester (1953),
Chemsweet®, Thylox và Giammarco- Vetrocoke, Fischer...[38]. Một số quy
trình cũng đã có những thành công nhất định về thương mại, tuy nhiên ngay từ
ban đầu các quá trình này đã thể hiện những nhược điểm: sử dụng các dung dịch
có tính độc như thioarsenat hay sắt cyanua dẫn đến vấn đề về môi trường, đồng
thời cũng khơng khắc phục được khó khăn khi tách loại lưu huỳnh nguyên tố
(sản phẩm của quá trình oxy hóa khử ở dạng rắn rất mịn nằm lẫn trong huyền
phù của oxit sắt) do đó hiệu quả của hệ thống giảm đi nhanh chóng.

+ Sử dụng dung dịch quinon và xúc tác vanadi kim loại hoặc muối vanadi
(quá trình Stretford):
Q trình oxy hóa trong pha lỏng đầu tiên được phổ biến rộng rãi và được
chấp nhận trong thương mại là quá trình Stretford. Quá trình này được phát
triển bởi công ty North Western Gas Board và công ty Clayton Anilin ở Anh.
Quá trình diễn ra theo các phương trình sau:

Tuy nhiên, quá trình này bị một số vấn đề cố hữu. Dung dịch có khả năng loại
bỏ sulfua khá thấp (tốc độ phản ứng nhỏ) dẫn đến mức độ lưu chất lỏng lớn và vì
thế, tiêu thụ đo kết quả là tạo ra một lượng đáng kể sản phẩm phụ thiosulfat.
+ Sử dụng dung dịch phức vòng càng của sắt
Ion Fe+3 là một tác nhân oxy hóa tuyệt vời cho việc chuyển đổi H2S thành
S nguyên tố, tuy nhiên nó có độ hịa tan rất thấp trong dung dịch nước. Trong

15


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Mơi trường
q trình CIP, sắt tồn tại trong dung dịch ở dạng Fe+3, chúng liên kết với một
phức chất cấu hình vịng càng, phổ biến là ethylene diaminetetraacetic acid
(EDTA). Quá trình diễn ra trong dung dịch được tóm tắt như sau:

Những qui trình thương mại sử dụng phức vòng càng của sắt phổ biến nhất
cho tới hiện nay là LO-CAT® (US Filter Merichem), SulFerox® (Le Gaz
Integral Enterprise- Pháp). Về kinh tế, các qui trình này được xem là hiệu quả
khi áp dụng ở qui mơ lớn, 100- 20000 kgH2S/ngày (SulFerox®) hoặc trên 200
kgH2S/ngày (LO-CAT®). Do vậy sẽ thích hợp cho xử lý biogas từ các bãi chôn
lấp hoặc các nhà máy xử lý rác thải hơn là đối với qui mô trang trại [44]. Tuy
nhiên cũng như với tất cả các qui trình oxy hóa khử trong pha lỏng khác, lưu
huỳnh nguyên tố sinh ra được tạo ra ở dạng hạt rắn rất mịn, rất khó thu hồi từ

dung dịch và dễ gây bít, tắc trong cột hấp thụ. Chi phí hóa chất rất cao, thiết kế
cấu hình hệ thống phức tạp, chi phí hoạt động cao dẫn đến giá thành hệ thống
cao.
+ Một số q trình oxy hóa trong pha lỏng đang được nghiên cứu phát triển:
Vật liệu xúc tác oxit sắt Fe2O3 trên một số chất mang là các oxit MgO,
Al2O3, SiO2, và ZrO2 đã được tổng hợp và khảo sát khả năng oxy hóa loại H2S.
Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu Fe2O3 trên chất mang SiO2 có khả năng
loại H2S cao nhất ở nhiêt độ cao (khoảng 200oC) trong khi vật liệu Fe/MgO lại
thể hiện hoạt tính cao nhất khi thực hiện quá trình ở nhiệt độ thường [28]. Hiệu
suất oxy hóa H2S của các chất xúc tác Fe/MgO nano tinh thể tổng hợp đã được
16


Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường
kiểm tra bằng cách cho tiếp xúc lỏng- hơi trong tháp đệm. Huyền phù nano
Fe/MgO bột trong nước được sục khơng khí để tái sinh liên tục. Năng lực loại
bỏ H2S của hệ thống được thông báo đạt hiệu suất 100% trong thời gian thử
nghiệm tại nhiệt độ phòng. Đây là hướng nghiên cứu rất có triển vọng, đang
được giới khoa học quan tâm [27, 25, 39].


Sử dụng dung dịch amin:

Việc loại bỏ H2S bằng amin được thực hiện bởi sự kết hợp của q trình
hấp thụ và phản ứng hóa học với tác nhân amin. Các amine thường được sử
dụng

bao

gồm:

monothanolamine

(MEA),

diethanolamine

(DEA),

methyldiethanloamine (MDEA) và diisopropanolamine (DIPA). Quá trình
được thực hiện ở áp suất cao, vật liệu được tái sinh bằng phương pháp tái sinh
nhiệt. Nhược điểm của các hệ sử dụng amin cũng tương tự như với phức sắt là
cấu hình phức tạp, chi phí hóa chất, năng lượng cao, vấn đề thất thốt hóa chất
và xử lý lượng khí …
Một ví dụ thương mại của qui trình amin là Sulfa-Scrub® (cơng ty Quaker
Chemical – Mỹ) với dung dịch chất hấp phụ H2S trên cơ sở triazine.


Sử dụng dung dịch kiềm/muối kiềm:

Cũng như với các kiềm rắn, các khí có tính axit như H2S, CO2, có thể
được xử lý bằng cách cho cho tiếp xúc với các dung dịch kiềm/muối kiềm như
NaOH, Na2CO3… Do H2S hấp thụ vào nước nhanh hơn nên quá trình cũng có
khả năng chọn lọc một phần với H2S khi thiết kế thời gian tiếp xúc ngắn và ở
nhiệt độ thấp. Hiệu quả xử lý H2S đạt 85-95%.


Hấp thụ vật lý trong dung môi lỏng:

Cơ sở của phương pháp là dựa vào độ hòa tan của H2S và CO2 cao hơn so

với độ hòa tan của CH4 trong nước cũng như các dung môi khác ở các áp suất
khác nhau. Ở đây, H2S được hòa tan một cách đơn giản vào dung mơi dưới áp
suất cao sau đó được giải hấp nhờ giảm áp hoặc tái sinh nhiệt. Do giá thành cao

17