Nghiên cứu loại bỏ khí h2s trong biogas bằng hỗn hợp bentonite và zeolite thải từ nhà máy lọc dầu dung quất

..

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


HUỲNH THANH PHI

NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÍ H2S TRONG BIOGAS
BẰNG HỖN HỢP BENTONITE VÀ ZEOLITE THẢI
TỪ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2019


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


HUỲNH THANH PHI

NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÍ H2S TRONG BIOGAS
BẰNG HỖN HỢP BENTONITE VÀ ZEOLITE THẢI
TỪ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
Mã số: 8520301

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. NGUYỄN THỊ THANH XUÂN

Đà Nẵng – Năm 2019


LỜI CẢM ƠN
Với tình cảm chân thành và trân trọng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến
q Thầy, Cơ trong Khoa Hóa, cũng như các Cán bộ giảng viên - Trường Đại học
Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng và phía Trường Đại học Phạm Văn Đồng – Quảng
Ngãi đã tạo điều kiện cho tơi hồn tất khóa đào tạo Thạc sĩ và định hướng, hồn thành
nghiên cứu Luận văn này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Cán bộ Hướng dẫn khoa học TS. Nguyễn Thị Thanh
Xuân đã trực tiếp và tận tụy hướng dẫn để tôi hồn thành đề tài Luận văn này.
Khơng thể khơng kể đến sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy Võ Anh Vũ – Giảng
viên Khoa Cơ khí giao thơng, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng; sự hỗ trợ và tạo
điều kiện thuận lợi của Trại chăn ni Hịa Tiến, huyện Hịa Vang, thành phố Đà Nẵng
để tơi hồn thành các cơng đoạn trong q trình nghiên cứu, thực nghiệm và hoàn
thành đề tài.
Trân trọng!


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu loại bỏ khí H2S trong biogas bằng hỗn
hợp Bentonite và Zeolite thải từ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất” là cơng trình nghiên
cứu của riêng tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu khoa học nào khác.

Tác giả

Huỳnh Thanh Phi


TĨM TẮT
NGHIÊN CỨU LOẠI BỎ KHÍ H2S TRONG BIOGAS BẰNG HỖN HỢP
BENTONITE VÀ ZEOLITE THẢI TỪ NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT
Học viên: Huỳnh Thanh Phi Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học
Mã số: 8520301 Khóa: K35 Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN
Tóm tắt: Hiện nay việc xử lý phế phẩm trong chăn nuôi bằng hầm Biogas và sử dụng nguồn khí
Biogas dùng để làm khí đốt, máy phát điện đối với người dân đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên việc
sử dụng nguồn nguyên liệu này vẫn còn một số vướng mắc cần giải quyết:
– Hàm lượng khí H2S có trong Biogas xử lý chưa được triệt để, gây ăn mịn các thiết bị, phát
thải mùi hơi thối ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người dân.
– Chi phí đầu tư về trang thiết bị và cơ sở hạ tầng vẫn là vấn đề gây khó khăn đối với người
dân.
Từ ý nghĩa thực tiễn trên đây, sự cần thiết phải nghiên cứu tìm kiếm loại vật liệu hấp phụ
phù hợp dễ tìm, chi phí xử lý thấp nhưng mang lại hiệu quả đáng kể trong việc loại bỏ thành phần
hợp chất có trong Biogas đặc biệt là khí H2S. Theo đó Đề tài đã nghiên cứu sử dụng hỗn hợp
Bentonite và Zeolite thải từ Nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm vật liệu hấp phụ khí H2S trong
Biogas mang lại hiệu quả kinh tế và có ý nghĩa về mặt mơi trường.
Từ khóa: Hấp phụ, zeolite, bentonite, biogas, lỗ xốp.

STUDY FOR H2S REMOVAL FROM BIOGAS BY MIXTURE OF
BENTONITE AND SPENT ZEOLITE WHICH IS DISPOSED FROM THE
DUNG QUAT REFINERY
Abstract: Currently, the waste product treatment in the livestock industry by cellar of biogas
that is used for fuel gas and power generation are popularly. However, this fuel using is facing
to some difficult issues as following:
– H2S content in Biogas treatment is not completed yet causes the equipment corrosion,

bad smell that negatively affects to environment and human health.
– High investment cost for cellar, equipment.
Bases the practical signification mentioned above, it is necessary to study suitable popular
adsorbents with low treatment cost and high economic efficiency for biogas treatment, H2S
specially. Therefore, this study uses the mixture of Bentonite and spent Zeolite that is disposed
from the Dung Quat Refinery as adsorbent to removing H2S in Biogas with high economic
efficiency and environmental signification.
Key words: Absoption, zeolite, bentonite, biogas, pore.


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
LỜI CAM ĐOAN
TÓM TẮT
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài...................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu............................................................................................. 2
3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 4
1.1. Tổng quan về biogas .................................................................................................4
1.1.1. Định nghĩa, thành phần và tính chất của Biogas.............................................4
1.1.2. Quá trình sản xuất biogas ................................................................................5
1.1.3. Tình hình sử dụng biogas trên thế giới và Việt Nam ......................................7
1.1.4. Các lợi ích và hạn chế khi sử dụng biogas.................................................... 10

1.2. Tổng quan các biện pháp xử lý H2S trong biogas ................................................... 11
1.2.1. Tác hại của H2S ............................................................................................. 11
1.2.2. Các phương pháp loại bỏ H2S trong biogas ..................................................14
1.2.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu loại bỏ H2S bằng phương pháp hấp phụ ...16
1.3. Chọn giải pháp lọc H2S trong biogas làm nhiên liệu cho động cơ tĩnh tại ............18
1.3.1. Lý thuyết hấp phụ ......................................................................................... 18
1.3.2. Giới thiệu vật liệu sử dụng để hấp phụ H2S..................................................21
1.4. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................29
1.4.1. Tiềm năng sản xuất và sử dụng biogas tại tỉnh Quảng Ngãi ........................ 29
1.4.2. Vì sao tái sử dụng xúc tác RFCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất để xử
lý H2S trong biogas ........................................................................................................30
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM....................................................... 32
2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 32
2.1.1. Nguồn khí khảo sát ....................................................................................... 32
2.1.2. Vật liệu hấp phụ ............................................................................................ 32


2.1.3. Mơ hình thực nghiệm .................................................................................... 35
2.2. Các phương pháp phân tích .................................................................................... 37
2.2.1. Phương pháp đánh giá đặc trưng của vật liệu ...............................................37
2.2.2. Phương pháp phân tích thành phần khí ......................................................... 42
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 46
3.1. Kết quả phân tích đặc trưng của các loại vật liệu ................................................... 46
3.1.1. Kết quả theo phương pháp hấp phụ BET...................................................... 46
3.1.2. Kết quả phân tích bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ....................... 47
3.2. Hiệu quả loại bỏ H2S của hỗn hợp vật liệu............................................................. 50
3.3. Ảnh hưởng của phương pháp tạo hình (ve viên/ ép đùn) lên khả năng loại bỏ
H2S trong biogas của vật liệu lọc ..................................................................................51
KẾT LUẬN ..................................................................................................................55
TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên đầy đủ

BEN

Bentonite

FCC

Fluid Catalytic Cracking

MMT

Montmorillonite

PSA

Presure swing adsorption

RFCC

Residue Fluid Catalytic Cracking

SBU

Secondary Building Unit

ZEO

Zeolite


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1.

Thành phần các chất có trong biogas

4

1.2.

Các tính chất vật lý của H2S

12

1.3.

Cơng nghệ ứng dụng Biogas và các yêu cầu xử lý

13

3.1.

Diện tích bề mặt BET

46

3.2.

Số liệu trung bình các chỉ số sau các lần đo của hai hỗn hợp
B7Z3 và B5Z5 kích thước 1-2mm x 10mm:

53


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

1.1.

Cơ chế sinh hóa trong lên men yếm khí chất hữu cơ

6

1.2.

Xây dựng hầm biogas quy mơ nhỏ (vịm cố định) ở VN

9

1.2.

Cấu trúc tứ diện SiO4 và bát diện MeO6

22

1.3.

Cấu trúc tinh thể 2:1 của MMT

23

1.4.

Quá trình xâm nhập cation vào trong khoảng giữa hai lớp MMT

23

1.5.

Bentonite dạng bột

25

1.6.

Mơ phỏng sự hình thành cấu trúc tinh thể của zeolite Y

26

1.7.

Cấu trúc mạng tinh thể faujasit

26

1.8.

Sự phụ thuộc đường kính hạt xúc tác vào nhiệt độ

28

1.9.

Hình ảnh cấu trúc Zeolite thải

28

1.10.

Cấu trúc bên trong của zeolite thải

28

2.1.

Bentonite

33

2.2.

Zeolite thải từ quá trình RFCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất

33

2.3.

Mẫu vật liệu hấp phụ ở dạng ve viên (a) và ép đùn (b)

34

2.4.

Máy ép đùn tạo hạt hấp phụ

35

2.5.

Sơ đồ quy trình xử lý khí H2S bằng phương pháp hấp phụ

36

2.6.

Mơ hình cột lọc

37

2.7.

Thiết bị ASAP 2020 Micromeritics

39

2.8.

Đo góc quay θ nhiễu xạ tia X.

40

29.

Thiết bị Rigaku SmartLab X-ray Diffractometer.

41

2.10.

Túi chứa khí

43

2.11.

Máy dị khí Waterproof Multi 4 gas Detector

44

2.12.

Thiết kế máy phân tích khí hồng ngoại của Kozo Ishida

44

3.1.

Đường đẳng nhiệt hấp phụ - nhả hấp phụ isotherm

46

3.2.

Phân bố kích thước mao quản

47

3.3.

Mẫu XRD của bentonite trong nghiên cứu này (a) và so sánh
với nghiên cứu của Ravindra và cộng sự (b)

48

3.4.

Phổ XRD của mẫu 100% bentonite ép đùn

48

3.5.

So sánh phổ XRD của mẫu B100 khô và B100 ép đùn

49

3.6.

Phổ XRD của mẫu Z100

49

3.7.

So sánh hiệu suất loại bỏ H2S của các mẫu vật liệu học

50


Số hiệu
hình
3.8.

3.9.

Tên hình
Hiệu suất loại bỏ H2S của các mẫu vật liệu lọc được tạo hình
theo cách thức ép đùn, kích thước 0.8cmx2cm
So sánh hiệu suất loại bỏ H2S của 2 mẫu vật liệu lọc B100 và
B7Z3 được tạo hình theo 2 cách thức vê viên và ép đùn

Trang
52
52


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Phong trào xây dựng các hầm biogas qui mơ gia đình và các hộ chăn nuôi gia
súc ở nước ta đang được phát triển. Biogas hiện nay được dùng phổ biến nhất dưới
dạng chất đốt để đun nấu, nhưng lượng tiêu thụ rất hạn chế. Vì vậy ở những nơi có
hầm biogas tương đối lớn, lượng biogas dư thừa phải thải ra ngoài trời hay đốt bỏ.
Điều này một mặt gây lãng phí năng lượng và mặt khác làm tăng nồng độ chất khí gây
hiệu ứng nhà kính trong bầu khí quyển (CH4 có tác hại gây hiệu ứng nhà kính gấp 23
lần so với CO2). Việc tận dụng nguồn biogas phù hợp với qui mô sản xuất đa dạng là
rất cần thiết.
Trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi trong những năm qua, hầm khí sinh học (biogas)
đã được triển khai tại nhiều địa phương trong tỉnh và đã phát huy hiệu quả thiết thực,
góp phần giải quyết vấn đề vệ sinh môi trường trong chăn ni ở vùng nơng thơn.
Chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam được triển khai tại tỉnh
Quảng Ngãi từ năm 2007 đến năm 2011, toàn tỉnh đã có 1.649 cơng trình được xây

dựng và đưa vào vận hành, tập trung ở những hộ có quy mơ chăn ni lớn tại các
huyện như Bình Sơn, Sơn Tịnh, Tư Nghĩa, Nghĩa Hành, Mộ Đức, Đức Phổ và thành
phố Quảng Ngãi. Với kết cấu khép kín và sử dụng triệt để nguồn chất thải trong chăn
nuôi và sinh hoạt, hầm biogas đã góp phần giải quyết một trong những vấn đề bức xúc
hiện nay ở các vùng nông thôn là tình trạng ơ nhiễm mơi trường, đồng thời nâng cao
sức khoẻ người dân thông qua việc giảm mùi hôi, ô nhiễm nguồn không khí, cải tạo
nhà vệ sinh và chuồng trại chăn ni.
Biogas có rất nhiều ứng dụng: đun nấu, thắp sáng, làm nhiên liệu chạy động cơ
đốt trong chạy các loại động cơ đốt trong nhằm mục đích kéo các máy công tác như
bơm nước, máy xay xát, máy phát điện,…Phụ phẩm biogas dung làm phân bón cho
đồng ruộng và hoa màu, giúp cây trồng tăng sản lượng rõ rệt, giảm chi phí sản suất tạo
ra sản phẩm an toàn cung cấp cho thị trường. Như vậy, nếu được sử dụng phù hợp và
triệt để, biogas chính là nguồn năng lượng hữu hiệu cải thiện đời sống của người dân
nông thôn Việt Nam.
Tuy nhiên trong thành phần biogas có chứa khí H2S, dù chỉ chiếm một tỉ lệ rất
nhỏ, nhưng là khí có hại nhất. Khi sử dụng để nấu bếp, H2S gây ăn mòn các ống dẫn,
bếp nấu, thời gian sử dụng ngắn, và làm cho biogas có mùi hơi khó chịu. Khi sử
dụng để thắp sáng, các dây coton tẩm kim loại của đèn mạng cũng bị ăn mịn, có độ
bền rất thấp. H2S khi cháy tạo thành SOx cũng là khí độc hại đối với sức khỏe con
người. Khi sử dụng cho động cơ, H2S gây ăn mòn các chi tiết của đường ống nạp-thải


2
và buồng cháy, làm giảm tuổi thọ của động cơ, chi phí bão dưỡng lớn. Vì vậy việc lọc
H2S ra khỏi biogas là một việc làm thiết thực và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Nhiều phương pháp tinh lọc biogas đã được nghiên cứu và triển khai trên thế
giới: phương pháp hấp phụ, hấp thụ, lọc màng,… Tuy nhiên trong điều kiện sản xuất
biogas ở quy mô vừa và nhỏ như ở Việt Nam, đặc biệt chủ yếu là quy mơ hộ gia đình
như ở các vùng nơng thơn Việt Nam nói chung và tỉnh Quảng Ngãi nói riêng, phương
pháp hấp phụ được chứng minh là phương pháp hiệu quả nhất, vừa rẻ tiền lại vừa phù

hợp với mọi quy mô sản xuất.
Với mục tiêu nghiên cứu lựa chọn loại vật liệu hấp phụ đạt hiệu quả lọc khí H2S
là cao nhất và phù hợp với điều kiện kinh tế của người sử dụng, Luận văn xin được lựa
chọn nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu loại bỏ khí H2S trong biogas bằng hỗn hợp
bentonite và zeolite thải từ Nhà máy lọc dầu Dung Quất”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp bentonite và zeolite thải làm vật liệu hấp phụ để
loại bỏ H2S trong biogas thông qua :
• Khảo sát hiệu quả loại bỏ H2S của hỗn hợp này với các tỷ lệ phối trộn khác
nhau.
• Khảo sát các phương pháp tạo hạt hấp phụ để đạt hiệu quả sử dụng cao nhất.
3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu
 Nội dung nghiên cứu :
 Tổng quan lý thuyết về biogas và các phương pháp tinh lọc biogas, phương
pháp hấp phụ.
 Tìm hiểu về các loại vật liệu được sử dụng để loại bỏ H2S trong biogas, đặc
biệt là khoáng bentonite và zeolite thải từ phân xưởng RFCC của nhà máy lọc dầu
Dung Quất.
 Thực nghiệm khảo sát hiệu quả loại bỏ H2S của hỗn hợp này với các tỷ lệ
phối trộn khác nhau cũng như với cách thức tạo hạt hấp phụ khác nhau.
 Đánh giá hiệu quả tinh lọc biogas của hỗn hợp khoáng bentonite và zeolite
thải
 Phạm vi nghiên cứu:
 Nghiên cứu lý thuyết
 Nghiên cứu thực nghiệm.
4. Phương pháp nghiên cứu
• Dựa trên lý thuyết và tài liệu chuyên ngành về phương pháp tinh lọc biogas,
phương pháp hấp phụ.

3
• Dựa trên lý thuyết về các phương pháp đánh giá đặc trưng của vật liệu hấp
phụ.
• Nghiên cứu thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• Ý nghĩa khoa học: Nâng cao hiểu biết về sử dụng hiệu quả biogas.
• Ý nghĩa thực tiễn: Loại bỏ H2S trong biogas bằng phương pháp đơn giản, rẻ
tiền, phù hợp với quy mơ hộ gia đình nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng biogas trên địa
bàn tỉnh Quảng Ngãi, góp phần cải thiện đời sống của người dân.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về biogas
1.1.1. Định nghĩa, thành phần và tính chất của Biogas
1.1.1.1. Định nghĩa
Biogas là hỗn hợp khí sinh học hình thành từ sự phân hủy những hợp chất hữu
cơ dưới tác dụng của vi khuẩn trong mơi trường yếm khí. Các chất hữu cơ dưới tác
dụng của vi sinh vật yếm khí sẽ bị phân hủy thành các chất hịa tan và các chất khí.
Trong quá trình phản ứng phần lớn cacbon, hydro, oxy bị chuyển hóa chủ yếu thành
khí methane và khí cacbonic. Khí methane có thể cháy được nên biogas cũng là chất
khí cháy được. Nó là một nguồn năng lượng tái tạo không bao giờ cạn kiệt. Sự sản
sinh ra biogas trong thiên nhiên là một phần quan trọng của chu trình cacbon sinh hoá.
Khoảng 90% methane sản sinh trong tự nhiên có nguồn gốc sinh học, tức là sự phân
huỷ của sinh khối, phần cịn lại có nguồn gốc hố thạch. Ngồi thành phần chính là
methane và CO2 trong biogas cịn có mặt một số khí khác như H2S, CO, NH3, hơi
nước,… Các khí này được xem như tạp chất cần phải loại bỏ trong quá trình sử dụng
biogas.

1.1.1.2. Thành phần
Thành phần của biogas phụ thuộc vào loại chất thải bị phân hủy, thời gian lưu
trong đó chất thải trải qua quá trình phân hủy. Thành phần điển hình của biogas như
sau:
Bảng 1.1. Thành phần các chất có trong biogas [13]
Thành phần

Hàm lượng (%)

CH4

60 ÷ 80

CO2

15 ÷ 25

H2 S

0,5 ÷ 2

H2 O

3 ÷ 10

Các thành phần khác

0÷3

1.1.1.3. Tính chất

Biogas có khối lượng riêng khoảng 0,9 ÷ 0,94 kg/m3. Khối lượng riêng này thay
đổi do sự thay đổi tỷ lệ khí methane (CH4) so với các khí khác trong hỗn hợp.
Trong biogas, CH4 là thành phần chủ yếu, chiếm tỷ lệ cao nhất. CH4 là chất khí
khơng màu, khơng mùi, nhẹ hơn khơng khí. Ở điều kiện nhiệt độ 20oC, áp suất 1atm
thì 1m3 khí CH4 có khối lượng 0,716 kg. Nhiệt trị cháy thấp của CH4 khoảng 5.500 ÷
6000 kcal/m3.


5
Thành phần chủ yếu thứ hai của biogas là khí cacbonic (CO2). Khí này khơng
màu, khơng mùi, khơng cháy được, khơng duy trì sự sống, nặng gấp rưỡi khơng khí.
Tỷ lệ khí CO2 cao sẽ làm giảm chất lượng của biogas.
Trong thành phần biogas cịn có khí hydro sulfua (H2S), là khí khơng màu, có
mùi trứng thối. Khí H2S cũng là khí cháy được nên khi đốt thì biogas sẽ hết mùi hơi.
Khí H2S có tính độc, nếu ngửi nhiều sẽ gây đau đầu, buồn nôn, không phân biệt được
các mùi khác nhau. H2S là một khí gây ăn mịn mạnh đối với các bộ phận kim loại của
các hệ thống động cơ và thiết bị. Vì vậy cần có biện pháp loại bỏ hợp chất H2S.
Biogas là một khí ướt vì nó chứa hơi nước bão hịa bay hơi từ dịch phân giải.
Hơi nước sẽ ngưng tụ trong đường ống và cần được tháo đi.
Nhiệt trị cháy của biogas chủ yếu được xác định bằng hàm lượng khí CH4 có
trong biogas:
QBiogas = QCH4× %CH4
1.1.2. Q trình sản xuất biogas
1.1.2.1. Các loại nguyên liệu sản xuất biogas
Nguyên liệu để sản xuất biogas được chia thành hai loại:
– Nguyên liệu có nguồn gốc từ động vật:
Chất thải gia súc, gia cầm dễ phân hủy và nhanh chóng tạo thành biogas. Tuy
vậy, thời gian phân hủy của các loại chất thải này ngắn (khoảng 2÷3 tháng) và tổng
sản lượng khí thu được từ 1 kg chất thải là không lớn [29]
– Nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật:

Các nguyên liệu thực vật gồm phụ phẩm cây trồng như rơm rạ, thân lá ngô,
khoai đậu, vỏ củ sắn... và các loại cây xanh hoang dại như bèo, các cây cỏ sống ở dưới
nước, các loại cây xanh...
Các nguyên liệu thực vật có lớp vỏ cứng rất khó bị phân huỷ. Vì vậy nguyên
liệu càng già càng khó phân huỷ. Để cho quá trình phân huỷ được thuận lợi, những
nguyên liệu thực vật cần được xử lý trước (chặt, băm, đạp nhỏ và ủ sơ bộ hiếu khí) để
phá vỡ lớp vỏ cứng và tăng diện tích bề mặt cho vi khuẩn tấn cơng. Q trình phân
hủy của ngun liệu thực vật dài (có thể tới hàng năm) [29].
1.1.2.2. Các giai đoạn phân hủy
Quá trình phân hân hủy các hợp chất hữu cơ là một q trình phản ứng sinh hóa
rất phức tạp bao gồm những phản ứng với sự tham gia của các hợp chất khác nhau,
mỗi một hợp chất được thủy phân bởi một enzym cụ thể hoặc là chất xúc tác riêng
biệt. Phản ứng đơn giản của quá trình này là:
Các chất hữu cơ phân hủy yếm khí
CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S
Quá trình này được chia làm 3 giai đoạn:


6
 Phân hủy các chất hữu cơ
 Tạo axit
 Tạo methane

Hình 1.1. Cơ chế sinh hóa trong lên men yếm khí chất hữu cơ [30]
- Giai đoạn 1: Phân hủy các chất hữu cơ
Các chất hữu cơ phần lớn là các chất hữu cơ cao phân tử như chất béo,
carbohydrates, cellulose, lignin. Một vài loại ở dạng khơng hịa tan. Ở giai đoạn này,
các chất hữu cơ cao phân tử bị phân hủy bởi các enzyme (sản sinh bởi các vi khuẩn).
Sản phẩm của giai đoạn này là các chất hữu cơ có phân tử nhỏ, hịa tan được sẽ làm
nguyên liệu cho các vi khuẩn ở giai đoạn 2.

Trong giai đoạn này, biến đổi các protein thành các amino axit, carbohydrates
thành các đường đơn, chất béo thành các axit béo chuỗi dài. Tuy nhiên, các chất hữu
cơ như là cellulose, lignin rất khó phân hủy thành các chất hữu cơ đơn giản đây là một
giới hạn của quá trình phân hủy yếm khí. Bởi vì, lúc đó các vi khuẩn ở giai đoạn 1 sẽ
hoạt động chậm hơn các vi khuẩn ở giai đoạn 2 và 3. Tốc độ phân hủy phụ thuộc vào
nguyên liệu nạp, mật độ vi khuẩn trong hầm và các yếu tố môi trường như là pH và
nhiệt độ.
– Giai đoạn 2: Tạo axit
Các monomer được hình thành trong quá trình thủy phân trong giai đoạn 1 sau
đó được biến đổi thành CH3COOH, H2, CO2 bằng vi khuẩn hình thành axit (axit
togenicbacteria). Các axit béo bay hơi hình thành, được coi như là sản phẩm cuối cùng
của quá trình trao đổi chất của vi khuẩn đối với protit, chất béo, carbonhydrate, mà các
axit như acetic, propionic, lactic là sản phẩm chính. Khí CO2 thải trong quá trình dị


7
hóa carbonhydrate, với các rượu CH3OH, và các rượu đơn giản, các sản phẩm trung
gian trong việc phá vỡ các carbonhydrate.
- Giai đoạn 3: Tạo methane
Các sản phẩm trong giai đoạn 2 cuối cùng biến đổi thành CH4 do nhóm vi sinh
vật gọi là methogen thực hiện. Vi khuẩn methogen phát triển trong điều kiện yếm khí,
tốc độ tăng trưởng chậm so với các vi khuẩn trong giai đoạn 1 và giai đoạn 2. Vi
khuẩn methogen sử dụng các axit acetic, CH3OH (methanol), hoặc CO2 và H2 để sản
xuất CH4. Axit acetic đóng vai trị quan trọng như là chất dinh dưỡng để hình thành
CH4, khoảng 70% hình thành từ axit acetic, còn lại được sản xuất từ CO2 và H2. Một
số chất cũng tham gia quá trình hình thành CH4 như axit focmic nhưng đóng vai trị
khơng quan trọng trong q trình lên men yếm khí.
1.1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất biogas
Hiệu quả của q trình sinh khí methane phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong
đó cơ bản những yếu tố sau:

 Điều kiện yếm khí
 Nhiệt độ
 Độ pH
 Độ ẩm
 Thành phần dinh dưỡng
 Hàm lượng chất rắn
 Các loại nguyên liệu sinh biogas
 Các chất độc hại gây trở ngại quá trình lên men
1.1.3. Tình hình sử dụng biogas trên thế giới và Việt Nam
1.1.3.1. Trên thế giới
Hiện nay trên thế giới, biogas được sử dụng một cách khá phổ biến. Biogas
được sử dụng chủ yếu để cấp nhiệt, điện và một phần dùng làm nhiên liệu xe ở các
nước phát triển, dùng để nấu ăn, sưởi ấm, chạy máy phát điện ở các vùng nông thôn
của các nước đang phát triển.
Biogas dùng để sản xuất nhiệt – điện
Biogas dùng để sản xuất nhiệt – điện chủ yếu phát triển mạnh ở các nước phát
triển châu Âu, Mỹ, Trung Quốc, Ấn Độ và các nước phát triển khác. Tính đến cuối
năm 2009, năng lượng sinh khối sản xuất được 87,4 TWh, trong đó năng lượng sinh
khối sinh ra từ chất rắn sản xuất 62,2 TWh – chiếm 71% và biogas chiếm phần còn lại
[31].
Đến đầu năm 2010, sản xuất biogas ở châu Âu tăng lên đáng kể (tăng 18%) [31]
nhờ các chính sách hỗ trợ thúc đẩy phát triển. Do có nhiều nguyên nhân như: đánh


8
thuế nhiên liệu hóa thạch cao, giảm phát thải CO2, các quy định yêu cầu giảm chôn lấp
các chất hữu cơ, … Ba nước phát triển biogas hàng đầu ở châu Âu là Đức, Thụy Điển
và Anh. Riêng Đức, trong năm 2009, sản xuất biogas chiếm khoảng 50% biogas của
châu Âu và gần 30% tổng sản lượng điện của châu Âu sản xuất từ sinh khối [31].
Trong tương lai, sử dụng biogas để sản xuất điện sẽ tăng mạnh ở các nước Ý, Pháp,

Tây Ban Nha và Anh và các thị trường mới nổi lên như Cộng hòa Séc, Hungary và
Slovakia.
Ở châu Á biogas dùng để sản xuất điện – nhiệt cũng tăng khá nhanh, cụ thể như
ở Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Malaysia, … Năm 2010, tại Thái Lan
công suất năng lượng sinh khối chỉ tăng thêm 0,003 GW, trong khi đó, cơng suất sử
dụng biogas tăng nhanh, năm 2009 tăng 0,005 GW đến năm 2010 tăng lên 37% (0,007
GW) [31]. Malaysia cũng đang mở rộng tiềm năng biogas sản xuất điện.
Các nước ở châu Mỹ La-tinh như Bazil, Costa Rica, Mexico và Uruguay dùng
biogas sản xuất điện – nhiệt cũng tăng nhanh. Hay châu Phi và Trung Đông, xây dựng
dự án biogas (đặc biệt biogas sinh ra từ các bãi rác) ở Nam Phi, Ai Cập, Tunisia,
Jordan và một số nơi khác, đã được thúc đẩy một phần bởi Nghị định thư Kyoto.
Biogas làm nhiên liệu xe
Các xe sử dụng khí tự nhiên địi hỏi chất lượng khí khơng đổi, đặc biệt liên
quan đến chỉ số Wobbe và hàm lượng CH4. Biogas sử dụng nhiên liệu xe chủ yếu
được lưu trữ ở áp suất cao, do đó có các quy định chặt chẽ về hàm lượng nước. Hiện
nay chưa có một tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế quy định về biogas, nhưng có một số
nước phát triển đã đưa ra tiêu chuẩn kỹ thuật. Có một tiêu chuẩn của Thụy Điển (SS
155438) [23] về biogas làm nhiên liệu động cơ được điều chỉnh để đảm bảo xe sử
dụng khí tự nhiên cũng có thể sử dụng biogas mà động cơ không cần chuyển đổi.
Biogas đưa vào mạng lưới khí tự nhiên
Biogas được đưa vào mạng lưới khí đốt tự nhiên khi biogas có thành phần
methane giống với khí tự nhiên.
Ở một số nước như Thụy Điển, Thụy Sĩ, Đức và Pháp đã có tiêu chuẩn cho
biogas để đưa vào mạng lưới khí tự nhiên. Các tiêu chuẩn được đưa ra để tránh ơ
nhiễm khí của mạng lưới hoặc cho mục đích sử dụng cuối cùng. Tiêu chuẩn thường có
các giá trị giới hạn hàm lượng các cấu tử như lưu huỳnh, oxy, bụi và điểm sương nước.
Hầu hết các q trình nâng cấp hiện có có thể loại bỏ các cấu tử trên tới giới hạn quy
định. Trong một số trường hợp biogas sinh ra từ các bãi chơn lấp khó đạt được tiêu
chuẩn này vì hàm lượng nitơ lớn.
1.1.3.2. Tại Việt Nam

Có hai xu hướng chính sản xuất ứng dụng biogas tại Việt Nam: sử dụng biogas


9
phục vụ đun nấu, phát điện cho chiếu sáng ở quy mơ hộ gia đình và sử dụng biogas
cho phát điện và làm nhiên liệu/sưởi ở một quy mô lớn hơn (quy mơ cơng nghiệp).
Ở quy mơ hộ gia đình, hiện nay có khoảng 500.000 hầm phân hủy biogas [32].
Tuy nhiên, hầu hết các hầm này đều có quy mơ nhỏ (dưới 10m3) được xây dựng bởi
các hộ gia đình.
Riêng chương trình khí sinh học cho ngành chăn ni Việt Nam được chính phủ
Hà Lan tài trợ, tính đến năm 2011 đã xây được 15.678 hầm quy mô nhỏ [27]. Mặc dù
khơng có con số chính thức, nhưng người ta ước tính rằng, có chưa đến 100 hầm
biogas thương mại, với dung tích khồng 100÷200m3, trong số đó hầu hết đều được
khai thác bởi các trang trại nuôi lợn.
Hiện nay có khoảng 17.000 trang trại lợn (với hơn 500 con lợn mỗi trang trại),
và dưới 0,3% trong số đó có hầm biogas [32]. Do việc thi hành luật vệ sinh môi trường
nghiêm ngặt hơn, nhiều trang trại trong số này sẽ cần đến các hầm phân hủy biogas tại
chỗ trong tương lai [27].
Xét về mặt công nghệ, hầu hết các hầm ủ nhỏ là loại hầm vòm cố định. Đối với
các hầm ủ trung bình và lớn hơn, phổ biến nhất là các hồ kỵ khí phủ bạt có thể tích
nằm trong khoảng 300 - 190.000 m3 [27]. Các hồ phủ bạt kỵ khí này thường được sử
dụng bởi các trang trại lớn, các nhà máy công nghiệp, hoặc các khu chứa rác thải đơ
thị.

Hình 1.2. Xây dựng hầm biogas quy mơ nhỏ (vịm cố định) ở VN [33]
Ở quy mô lớn hơn (quy mô công nghiệp), người ta ước tính rằng có hàng chục
nhà máy sản xuất biogas trên khắp Việt Nam [32]. Mục đích chính của sản xuất biogas
là phát điện phục vụ cho tự dùng của nhà máy, hoặc để sấy sản phẩm (mục đích sử
dụng nhiệt).

10
Cho đến nay, vẫn chưa có nhà máy sản xuất biogas nào được nối lưới vào lưới
điện quốc gia.
1.1.4. Các lợi ích và hạn chế khi sử dụng biogas
1.1.4.1. Lợi ích khi sử dụng biogas
Biogas là một nhiên liệu có giá trị cao nên được sử dụng chủ yếu phục vụ mục
đích năng lượng. Ngồi ra nó cịn được sử dụng vào các mục đích phi năng lượng
khác.
Lợi ích về năng lượng
Khí sinh học là một nhiên liệu có thể dùng vào các mục đích năng lượng sau:
 Đun nấu
 Thắp sáng
 Chạy các động cơ cung cấp động lực kéo các máy công tác như máy bơm,
máy phát điện, máy xay sát, xe ô tô...
 Sấy chè, ấp trứng, sưởi ấm trong chăn nuôi, chạy tủ lạnh, hàn cắt kim loại
v.v...
Lợi ích khác
 Đèn biogas được dùng để chiếu sáng ni tằm vì nó tạo ra ánh sáng và nhiệt
độ thích hợp với sự phát triển của tằm.
 Biogas còn được dùng để diệt sâu bọ trong việc bảo quản ngũ cốc hoặc dùng
để bảo quản rau quả như cam, xoài v.v... cho hiệu quả kinh tế cao.
1.1.4.2. Lợi ích về sử dụng phụ phẩm từ khí biogas
Sản phẩm thứ hai từ việc sử dụng biogas không kém giá trị so với khí được gọi
chung là phụ phẩm. Trước đây sản phẩm này được gọi là bã thải, nay tiêu chuẩn ngành
của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT) đề nghị dùng từ “phụ
phẩm” thay cho từ “bã thải” vì nó khơng phải là sản phẩm thải đi. Phụ phẩm dạng lỏng
gọi là nước xả, dạng đặc gồm 2 phần gọi là bã cặn và váng. Sử dụng phụ phẩm đem lại
lợi ích kinh tế có khi còn cao hơn so với biogas. Sau đây là một số lợi ích to lớn của
việc sử dụng phụ phẩm.

Lợi ích về trồng trọt
 Tăng năng suất cây trồng
 Hạn chế sâu bệnh và cỏ dại
 Cải tạo đất
Lợi ích về chăn nuôi gia súc, gia cầm
 Vệ sinh chuồng trại
 Làm thức ăn bổ sung cho gia súc


11
Lợi ích về ni thuỷ sản
Khi phụ phẩm được đưa vào các ao để nuôi thủy, hải sản, các chất dinh dưỡng
kích thích sự phát triển của tảo và các động vật phù du (thủy tức, giáp xác..) là nguồn
thức ăn cho cá, tôm và các vật nuôi khác.
Những lợi ích khác
Người ta còn ứng dụng phụ phẩm vào nhiều việc khác:
 Xử lý hạt giống
 Nuôi giun đất
 Trồng cây khơng dùng đất
 Trồng nấm
1.1.4.3. Lợi ích về vệ sinh
 Xử lý chất thải nông nghiệp và nông thôn (hầm Biogas chủ yếu xử lý chất
thải từ gia súc và người)
 Xử lý chất thải công nghiệp và thành phố (hầm Biogas là một công đoạn
trong dây chuyền xử lý nước thải của các nhà máy, khách sạn, các khu cơng
nghiệp…)
1.1.4.4. Lợi ích về bảo vệ mơi trường
 Bảo vệ rừng: nhờ cung cấp chất đốt nên việc sử dụng biogas đã góp phần bảo
vệ rừng
 Bảo vệ tài nguyên đất: bón phân từ biogas có tác dụng cải tạo đất, làm tăng

độ phì của đất, hạn chế hiện tượng đất bị thối hố, sói mịn. Do đó tài
ngun đất được bảo tồn
 Giảm phát thải khí nhà kính: sử dụng biogas góp phần làm giảm phát thải khí
nhà kính vì thu hồi khí metan do các chất hữu cơ phân huỷ kỵ khí sinh ra,
khơng cho phát thải vào mơi trường và thay thế các nhiên liệu hố thạch
(than đá, xăng dầu...) là nguồn phát thải lớn.
1.1.4.5. Hạn chế khi sử dụng biogas thô chưa qua tinh lọc
Hạn chế của việc sử dụng biogas là do sự có mặt các tạp chất có trong biogas,
chủ yếu là H2S. H2S là một khí rất độc, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe
con người, đồng thời là nguyên nhân chủ yếu khiến cho các bộ phận bằng kim loại của
các hệ thống động cơ, thiết bị, máy móc bị ăn mịn. Do đó cần phải loại bỏ H2S ra khỏi
biogas.
1.2. Tổng quan các biện pháp xử lý H2S trong biogas
1.2.1. Tác hại của H2S


12
H2S là chất khí độc, khơng màu, có mùi trứng thối. Cấu trúc không gian của
phân tử H2S tương tự như phân tử nước. H2S phân cực, khả năng tạo thành liên kết
hydro ở H2S yếu hơn ở H2O. Trong dung dịch nước nó là một axit yếu. Một số tính
chất vật lý của khí H2S được cho trong bảng sau:
Bảng 1.2. Các tính chất vật lý của H2S [34]
Các tính chất vật lý
Khối lượng phân tử (g/mol)
0

Nhiệt độ điểm sơi ( C)
0

Nhiệt độ điểm chảy ( C)

Khả năng hịa tan trong nước ở 400C (mg/ml)
Khối lượng riêng (kg/m3)
Giới hạn nổ (%)

Giá trị
34,082
-60,28
-82,3
2,5
1,363
4,3 - 46

Nhiệt độ tự bốc cháy (0C)

250

Giới hạn cho phép tiếp xúc trong 8 giờ (ppm)

10

Giới hạn cho phép tiếp xúc trong 15 phút (ppm)

15

Ở nồng độ thấp (~5 ppm) H2S gây nhức đầu, khó chịu. Ở nồng độ cao hơn
(>150 ppm) có thể gây tổn thương màng nhầy của cơ quan hô hấp. Ở nồng độ khoảng
500 ppm) H2S gây mất nhận thức, viêm phổi và khi đạt đến nồng độ 700 ÷ 900 ppm,
khí này nhanh chóng xuyên màng túi phổi, thâm nhập vào mạch máu và có thể gây tử
vong [1]. Đối với thực vật, khí H2S làm tổn thương lá cây, làm rụng lá và giảm sinh
trưởng.

Khí H2S là nguyên nhân chủ yếu làm cho các bộ phận bằng kim loại của hệ
thống động cơ, thiết bị, máy móc bị ăn mịn. Vì vậy nhất thiết phải loại bỏ khí này
trong biogas, tránh gây ăn mịn nhanh chóng các chi tiết máy, động cơ, thiết bị sử dụng
biogas.
Khí H2S có mặt trong biogas do q trình phân hủy yếm khí các hợp chất chứa
lưu huỳnh có trong nguyên liệu sản xuất biogas. Hàm lượng H2S trong biogas tùy
thuộc vào nguồn nguyên liệu sản xuất biogas. Nguyên liệu thực vật sinh ra ít H2S trong
khí sinh học. Phân gia cầm phát sinh trung bình đến 0,5 % thể tích H2S, phân gia súc
và phân lợn khoảng 0,3 % thể tích H2S. Chất thải giàu protein (ví dụ hèm rượu, mật
đường ...) có thể sinh ra H2S hàm lượng lớn (lên đến 3% thể tích) trong biogas.
Sulphates vô cơ cũng sinh ra đáng kể H2S.
Tác hại của H2S đến sản xuất và ứng dụng biogas có thể tóm tắt như sau:
Trong hầm sinh khí biogas, H2S hòa tan được chứa trong bùn lên men và ở
trạng thái cân bằng giữa H2S hòa tan và H2S thể khí. H2S hịa tan với nồng độ cao có


13
thể giết chết các vi khuẩn trong bùn, gây ức chế q trình sản xuất khí sinh học và đó
là nguyên nhân gây thay đổi thành phần biogas. Trong trường hợp này cần cấp ít vật
liệu giàu lưu huỳnh vào hầm sinh khí đồng thời pha lỗng ngun liệu bằng nước.
Trong trường hợp ít nghiêm trọng chỉ cần khuấy mạnh nguyên liệu trong hầm để tách
H2S ra khỏi bùn.
Trong quá trình sử dụng, sự hiện diện của khí H2S trong biogas gây ăn mòn các
bộ phận kim loại. Sắt là đối tượng bị tấn công bề mặt, mặc dù không phải là ăn mòn
lớn. Các bộ phận mạ kẽm cũng bị ăn mòn bề mặt tương tự. Các chi tiết được chế tạo
bằng kim loại màu, chẳng hạn như bộ ổn áp áp lực, đồng hồ lưu lượng khí, van và giá
đỡ...bị ảnh nghiêm trọng hơn nhiều. Những vật liệu này bị ăn mịn rất nhanh.
Sản phẩm của q trình cháy của H2S là SO2 khi kết hợp với hơi nước sinh ra
axit, gây ăn mòn các bộ phận động cơ trong buồng đốt, hệ thống thải và các chi tiết
tiếp xúc với khí thải khác nhau. Tác hại càng trầm trọng hơn khi động cơ khởi động

thường xuyên, thời gian hoạt động ngắn và nhiệt độ tương đối thấp khi bắt đầu khởi
động và sau khi dừng động cơ. Thời gian đại tu đầu tiên có thể giảm khoảng 10-15%
đối với động cơ sử dụng biogas có chứa H2S so với động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng.
Mặt khác khi sử dụng biogas có chứa lưu huỳnh làm nhiên liệu, thời gian giữa hai lần
thay dầu bôi trơn động cơ cũng rút ngắn. Do SO2 trong sản phẩm cháy và hơi nước
hịa tan trong dầu bơi trơn nên dầu trở nên có tính axit và bị biến chất, làm mất khả
năng bơi trơn và đơi khi ăn mịn các chi tiết kim loại. Trong điều kiện động cơ sử dụng
nhiên liệu biogas có chứa lưu huỳnh hoạt động liên tục, khoảng thời gian giữa hai lần
thay dầu giảm 200-250 giờ so với khi làm việc bằng nhiên liệu không chứa lưu huỳnh.
Hàm lượng tổng lưu huỳnh cho phép trong biogas (mg/m3 CH4) sử dụng làm
nhiên liệu cho động cơ đốt trong thay đổi theo yêu cầu của nhà chế tạo động cơ
Bảng tổng hợp công nghệ ứng dụng biogas và những yêu cầu về chất lượng khí
sử dụng cho các ứng dụng khác nhau.
Bảng 1.3. Công nghệ ứng dụng Biogas và các yêu cầu xử lý [10]
Công nghệ
Đun nấu (Nồi hơi)
Động cơ đốt trong

Yêu cầu xử lý
H2S<1000 ppm, Áp suất: 0.8-2.5 kPa, loại bỏ cặn
(Đối với bếp nấu: H2S < 10 ppm)
H2S<100 ppm, Áp suất: 0.8-2.5 kPa, loại bỏ cặn, siloxanes
(Động cơ xăng dễ bị tổn hại đối với H2S hơn động cơ diesel)

Microturbines

H2S đạt 70 ppm, Áp suất 520 kPa loại bỏ cặn, siloxanes

Động cơ Stirling

H2S<1000 ppm, Áp suất: 1-14 kPa


14
-4

Nâng cấp thành khí tự H S<4 ppm, CH >95%, CO <2 % thể tích, H O<(1*10 )
2
4
2
2
3
nhiên
kg/mm , loại bỏ cặn, siloxanes, Áp suất >3000 kPa
Trong nghiên cứu này chúng ta quan tâm đến yêu cầu chất lượng Biogas sử
dụng cho động cơ tĩnh tại.
1.2.2. Các phương pháp loại bỏ H2S trong biogas
H2S chiếm tỷ lệ không quá cao nhưng tác hại của nó đối với việc sử dụng
biogas rất lớn nếu không tiến hành tinh lọc tách loại H2S. Tùy thuộc vào mục đích sử
dụng biogas cũng như quy mơ sử dụng mà có những biện pháp tinh lọc H2S khác
nhau. Các phương pháp được trình bày chi tiết dưới đây.
1.2.2.1. Sử dụng oxyt kẽm
Phương pháp này dùng để khử H2S được thể hiện đơn giản [3]. Phản ứng khử
H2S như sau:
ZnO + H2S = ZnS + H2O
Khi oxyt kẽm bão hịa sẽ được thay mới thay vì tái sinh vì hiệu quả kinh tế thấp.
1.2.2.2. Sử dụng oxyt sắt [3]
Phương pháp này được trình bày chi tiết theo phản ứng sau:
Hấp phụ:
Fe2O3 + 3H2S = Fe2S3 + 3H2O

Giải hấp phụ:
2Fe2S3 + 3O2 = 2Fe2O3 +6S
Tốc độ phản ứng hấp phụ H2S của sắt oxyt phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa
khí và bề mặt vật liệu hấp phụ. Do đó để nâng cao tốc độ phản ứng, độ rỗng (xốp) của
vật liệu hấp phụ yêu cầu lớn. Điều kiện lý tưởng để phản ứng hấp phụ H2S bằng oxyt
sắt là nhiệt độ khoảng 28 ÷ 30oC và độ ẩm của vật liệu hấp phụ khoảng 30%.
Ngoài oxyt sắt, có thể sử dụng quặng bùn có chứa sắt (III) hydroxyt để khử H2S
theo phản ứng sau:
3H2S + 2Fe(OH)3 = Fe2S3 +H2O + 62,5 kJ/mol
Phản ứng trên diễn ra tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ 28 ÷ 30oC, độ ẩm vật
liệu khoảng 30%. Sau khi bão hòa, vật liệu hấp phụ được hồn ngun bằng oxy trong
khơng khí với sự tham gia của hơi nước. Kết quả thu được là hydroxyt sắt và lưu
huỳnh đơn chất theo phản ứng:
2Fe2S3 + 3O2 +6H2O = 4Fe(OH)3 + 6S +606 kJ/mol
Thể tích khơng khí cấp cho q trình hồn ngun được điều chỉnh tuỳ theo
nhiệt độ và hàm lượng oxy trong hỗn hợp khí đi vào hệ thống lọc. Vật liệu hấp phụ
được xem là hết tác dụng khi hàm lượng lưu huỳnh chiếm 50% khối lượng vật liệu.
Lưu huỳnh tích tụ trong vật liệu hấp phụ dần dần bao bọc các hạt Fe(OH)3 và gây cản