二氧化硫(化學式:SO2)是最常見的硫氧化物。無色氣體,有強烈刺激性氣味。大氣主要污染物之一。火山爆發時會噴出該氣體,在許多工業過程中也會產生二氧化硫。由於煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃燒時會生成二氧化硫。當二氧化硫溶於水中,會形成亞硫酸(酸雨的主要成分)。若把SO2進一步氧化,通常在催化劑如二氧化氮的存在下,便會生成硫酸。這就是對使用這些燃料作為能源的環境效果的擔心的原因之一。
化學品簡介
管制信息
該品不受管制。
名稱
中文名稱:二氧化硫
中文
別名:亞硫酸酐
英文別名:Sulfur Dioxide
編碼信息
技術說明書編碼:41
CAS No.:7446-09-5
EINECS號:231-195-2
InChI:InChI=1/O2S/C1-3-2
結構
基本結構
SO2是一個
彎曲的
分子,其
對稱點群為C2v。硫原子的氧化態為+4,形式電荷為0,被5個電子對包圍著,因此可以描述為超價分子。從分子軌道理論的
觀點來看,可以認為這些價電子大部分都參與形成S-O鍵。
二氧化硫的三種共振結構
SO2中的S-O鍵長(143.1 pm)要比一氧化硫中的S-O鍵長(148.1 pm)短,而O3中的O-O鍵長(127.8 pm)則比
氧氣O2中的O-O鍵長(120.7 pm)長。SO2的平均鍵能(548 kJ mol)要大於SO的平均鍵能(524 kJ mol),而O3的平均鍵能(297 kJ mol)則小於O2的平均鍵能(490 kJ mol)。這些證據使化學家得出
結論:二氧化硫中的S-O鍵的鍵級至少為2,與
臭氧中的O-O鍵不同,臭氧中的O-O鍵的鍵級為1.5。
分子結構與極性:V形分子,極性分子。
無色,常
溫下為無色有刺激性氣味的有
毒氣體,
密度比
空氣大,易
液化,易溶於水(約為1:40)密度2.551g/L。(氣體,20攝氏度下)
熔點:-72.4℃(200.75K)
沸點:-10℃(263K)
溶解度:
22 g/100mL(0℃) | 15 g/100mL(10℃) |
11 g/100mL(20℃) | 9.4 g/100mL(25 ℃) |
8 g/100mL(30℃) | 6.5 g/100mL(40 ℃) |
5 g/100mL(50℃) | 4 g/100mL(60℃) |
3.5 g/100mL(70 ℃) | 3.4 g/100mL(80 ℃) |
3.5 g/100mL(90 ℃) | 3.7 g/100mL(100℃) |
二氧化硫可以在
硫磺燃燒的條件下生成
S(s) +O2(g) =點燃= SO2(g)
硫化氫可以燃燒生成二氧化硫
2H2S(g) + 3O2(g) ==點燃= 2H2O(g) + 2SO2(g)
加熱硫鐵礦,閃鋅礦,硫化汞,可以生成二氧化硫
二氧化硫漂白品紅溶液
4FeS2(s) + 11O2(g) === 2Fe2O3(s) + 8SO2(g)
2ZnS(s) + 3O2(g) === 2ZnO(s) + 2SO2(g)
HgS(s) + O2(g) === Hg(g) + SO2(g)
應用:用於生產硫以及作為
殺蟲劑、
殺菌劑、
漂白劑和
還原劑。在大
氣中,二氧化硫會氧化而成硫酸霧或
硫酸鹽氣溶膠,是環境酸化的重要前驅物。大氣中二氧化硫
濃度在0.5ppm以上對
人體已有潛在影響;在1~3ppm時多數人開始感到刺激;在400~500ppm時人會出現
潰瘍和
肺水腫直至
窒息死亡。二氧化硫與大氣
實驗步驟
中的煙塵有
協同作用。當大氣中二氧化硫濃度為0.21ppm,煙塵濃度大於0.3mg/lL,可使
呼吸道
疾病發病率增高,慢XX
患者的
病情迅速惡化。如倫敦煙霧事件、馬斯河谷事件和多諾拉等煙霧事件,都是這種協同作用造成的危害。
按照Claude Ribbe在《拿破崙的罪行》一書中的
記載,二氧化硫在19世紀早期被一些在海地的君主當作一種毒藥來鎮壓奴隸的反抗。
二氧化硫對
食品有漂白和
防腐作用,使用二氧化硫能夠達到使
產品外觀
光亮、
潔白的效果,是
食品加工中常用的漂白劑和
防腐劑,但必須嚴格按照國家有關範圍和
標準使用,否則,會影響人體
健康。國內工商部門和
質量監督部門曾多次查出部分地方的
個體商販或有些食品生產企業,為了追求其產品具有良好的外觀
色澤,或延長食品包裝期限,或為掩蓋劣質食品,在食品中違規使用或超量使用二氧化硫類添加劑
[1]。
其它性質
SO2+H2O=H2SO3(亞硫酸)
SO2可以自偶電離:2SO2===(可逆)SO2++SO32-
2SO2+O2 === 2SO3(加熱,五氧化二釩做
催化劑,可逆;在
大自然中,也可由空氣中塵埃催化)
2H2S+SO2 === 3S↓+2H2O
SO2+Cl2+2H2O === 2HCl+H2SO4
SO2+2NaOH === Na2SO3+H2O(SO2少量)
SO2+NaOH === NaHSO3(SO2過量)
Na2SO3+SO2+H2O === 2NaHSO3
CaO+SO2====CaSO3 2CaSO3+O2====2CaSO4(加熱)
SO2+2FeCl3+2H2O===2FeCl2+H2SO4+2HCl
SO2+H2O2===H2SO4
SO2+Na2O===Na2SO3
SO2可以使
品紅溶液褪色,加熱后顏色還原,因為SO2的漂白原理是SO2與被漂白物
反應生成無色的不
穩定的化合物,加熱時,該化合物
分解,恢複原來顏色。
生產方法
工業製備
二氧化硫(SO2)
制取二氧化硫的方法有:焚燒硫磺;
焙燒硫鐵礦或有色金屬硫化礦;焚燒含硫化氫的氣體;煅燒
石膏或磷石膏;加熱分解廢硫酸或
硫酸亞鐵;以及從燃燒含硫燃料的煙道氣中回收(見硫酸原料氣)。
生產
液體二氧化硫時通常先制得純二氧化硫氣體,然後經壓縮或冷凍將其液化。重要的工業生產方法有:
①哈涅希-希洛特法。此法始創于1884年,以水作
吸收劑,吸收二氧化硫后的溶液以蒸汽解吸,解
吸氣經
冷凝、乾燥后液化。現在
發展了加壓水吸收法。
②氨-硫酸法。此法常用於一次轉化的接觸法硫酸廠中尾氣二氧化硫的回收。以
氨水為原始吸收劑,用硫酸分解吸收液,制得純二氧化硫氣體。
③溶液吸收法。以無機或有機溶液吸收低濃度二氧化硫氣體,然後將吸收液加熱再生,制得純二氧化硫。主要的吸收劑有
碳酸鈉、
檸檬酸鈉、鹼式
硫酸鋁、有機胺類等的溶液。
④直接冷凝法。以冷凍法從含二氧化硫的氣體中將其部分冷凝
分離,直接制得液體二氧化硫,未冷凝的二氧化硫返回硫酸生產系統。
⑤
三氧化硫-硫磺法。使液體硫磺與三氧化硫在反應器中進行反應,制得純二氧化硫氣體。
實驗室製備
實驗室通常用
亞硫酸鈉與
濃硫酸反應制取二氧化硫
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2(g)+H2O
或用銅與濃硫酸加熱反應
Cu+2H2SO4=△=CuSO4+SO2(g)+2H2O
尾氣
處理:通入氫
氧化鈉溶液
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
其它方法
二氧化硫可以在硫磺燃燒的條件下生成
S(s)+O2(g) → SO2(g)
硫化氫可以燃燒生成二氧化硫
2H2S(g) +3O2(g) → 2H2O(g) +2SO2(g)
加熱硫鐵礦,閃鋅礦,硫化汞,可以生成二氧化硫
4FeS2(s) +11O2(g) → 2Fe2O3(s) +8SO2(g)
2ZnS(s) +3O2(g) → 2ZnO(s) +2SO2(g)
HgS(s) +O2(g) → Hg(g) +SO2(g)
危險性概述
三星級
侵入途徑
通過
呼吸系統
實驗步驟
健康危害
易被
濕潤的
粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。
對眼及
呼吸道粘膜有強烈的刺激作用。大量
吸入可引起肺水腫、
喉水腫、
聲帶痙攣而致窒息。
輕度中毒時,發生
流淚、
畏光、
咳嗽,咽、喉
灼痛等;嚴重中毒可在數小時內發生肺水腫;極高濃度吸入可引起反XX性
聲門痙攣而致窒息。
皮膚或眼接觸發生
炎症或
灼傷。
慢性影響:長期低濃度接觸,可有
頭痛、
頭昏、
乏力等全身
癥狀以及
慢性鼻炎、
咽喉炎、
支氣管炎、
嗅覺及
味覺減退等。少數工人有
牙齒酸蝕症
[2]。
環境危害
對大氣可造成嚴重污染。
燃爆危險
該品不自燃,有毒,具
強刺激性。
皮膚接觸
立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗。就醫。
眼睛接觸
提起
眼瞼,用流動清水或
生理鹽水沖洗。就醫。
吸入
迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如
呼吸困難,給
輸氧。如呼吸停止,立即進行
人工呼吸。就醫。
食入
用水漱口,飲
牛奶或生
蛋清。就醫。
消防措施
危險特性
不燃。若遇
高熱,容器內壓XX,有
開裂和爆炸的危險。
二氧化硫檢測儀
有害燃燒產物:氧化硫。
滅火方法
該品不燃。消防人員必須佩戴
過濾式防毒面(全
面罩)或隔離式
呼吸器、穿全身防火防毒服,在上風向滅火。
切斷氣源。噴水
冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。滅火劑:霧狀水、泡沫、
二氧化碳。
應急處理:迅速撤離泄漏污染區人員至上風處,並立即進行隔離,小泄漏時隔離150m,大泄漏時隔離
生成二氧化硫
450m,嚴格
限制出入。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服。從上風處XX現場。盡可能切斷泄漏源。用工業覆蓋層或
吸附/ 吸收劑蓋住泄漏點附近的下
水道等地方,防止氣體XX。合理
通風,加速
擴散。
噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,用一捉捕器使氣體通過
次氯酸鈉溶液。漏氣容器要
妥善處理,
修復、
檢驗后再用。
操作處置與儲存
嚴加密閉,提供充分的
局部排風和全面通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防毒面具(全面罩),穿
聚乙烯防毒服,戴
橡膠手套。遠離易燃、可燃物。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、還原劑接觸。
搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損。配備泄漏應急處理設備。
儲存注意事項
儲存于陰涼、通風的
庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30℃。應與易(可)燃物、氧化劑、還原劑、食用化學品分開存放,切忌混儲。儲區應備有泄漏應急處理設備。
接觸控制/個體防護
中國MAC(mg/?):15
前蘇聯MAC(mg/?):10
TLVTN:OSHA 5PPM,13mg/?,ACGIH 2PPM,5.2mg/?
TLVWN:ACGIH 5PPM,13mg/?
鹽酸副
玫瑰苯胺比色法;
甲醛緩衝液-鹽酸副玫瑰苯胺
分光光度法工程式控制制
嚴加密閉,提供充分的局部排風和全面通風。提供安全
淋浴和洗眼設備。
呼吸系統防護:空氣中濃度超標時,佩戴自吸過濾式防毒面具(全面罩)。緊急事態
搶救或撤離時,建議佩戴正壓自給式呼吸器。
眼睛防護
呼吸系統防護中已作防護。
穿聚乙烯防毒服。
手防護
戴橡膠手套。
其他防護
工作現場禁止
吸煙、進食和飲水。工作完畢,淋浴
更衣。保持良好的
衛生習慣。
理化特性
主要成分:含量:工業級 一級≥99.9%;二級≥99.0%。
外觀與
性狀:無色氣體,有刺激性氣味。
pH:2/3的二氧化硫溶於水生成亞硫酸(H2SO3),溶液的pH值變成2或3
方程式:SO2+H2O ←→ H2SO3
熔點(℃):-75.5
沸點(℃):-10
相對密度(水=1):1.43
相對蒸氣密度(空氣=1):2.26
飽和蒸氣壓(kPa):338.42(21.1℃)
燃燒熱(kJ/mol):無意義
臨界溫度(℃):157.8
臨界壓力(MPa):7.87
閃點(℃):無意義
引燃溫度(℃):無意義
爆炸
上限%(V/V):無意義
爆炸下限%(V/V):無意義
溶解性:溶於水、
乙醇。
溶解度:1:40 (溶於水)
主要
用途:用於製造硫酸和保險粉等。
穩定性和反應活性
禁配物:強還原劑、
強氧化劑、易燃或可燃物
褪色原理:SO2與品紅結合生成一種不穩定的無色或淺色
物質,可逆且褪色效果差;加熱后可變回
紅色
氯水:漂白(氧化)不可逆
過氧化鈉:與水反應生成
雙氧水,漂白(氧化)不可逆
活性炭:疏鬆多孔結構,吸附性。
急性毒性:LD50:無資料
LC50:6600mg/Kg,1小時(
大鼠吸入)
亞急性和
慢性毒性:
刺激性:
家兔經眼:6PPM/4小時/32 天,輕度刺激。
生態學資料
其它有害作用:燃燒煤可生成二氧化碳和二氧化硫等物質,二氧化硫
酸雨腐蝕后的森林
可嚴重污染大氣,由其形成的酸雨對植物的危害尤為嚴重。
廢棄處置
把廢氣通入純鹼溶液中,加
次氯酸鈣中和,然後用水沖入廢水系統。
運輸信息
危險貨物編號:
23013
UN編號:1079
包裝標誌:
包裝類別:O52
包裝方法:
鋼質氣瓶;
安瓿瓶外普
通木箱。
運輸注意事項:
該品鐵路運輸時限使用耐壓液化氣企業自備罐車裝運,裝運前需報有關部門批准。鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規則》中的危險貨物配裝表進行配裝。採用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放,並應將瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超過車輛的防護欄板,並用三角木墊卡牢,防止滾動。嚴禁與易燃物或可燃物、氧化劑、還原劑、食用化學品等混裝混運。夏季應早晚運輸,防止日光曝曬。公路運輸時要按規定路線行駛,禁止在居民區和人口稠密區停留。鐵路運輸時要禁止溜放。
能使酸性
高錳酸鉀溶液褪色。
化學危險物品安全管理條例 (1987年2月17日國務院發布),化學危險物品安全管理條例實施細則 (化勞發[1992] 677號),工作場所安全使用化學品規定 ([1996]勞部發423號)等法規,針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定;常用危險化學品的分類及標誌 (GB 13690-92)將該物質划為第2.3 類有毒氣體;劇
毒物品分級、分類與品名編號(GA 57-93)中,該物質的液化或壓縮品被划為
第一類 A級無機劇
毒品。
二氧化硫具有酸性,可與空氣中的其他物質反應,生成微小的
亞硫酸鹽和硫酸鹽
顆粒。當這些顆粒被吸入時,它們將聚集於
肺部,是呼吸系統癥狀和疾病、呼吸困難,以及過早死亡的一個原因。如果與水
混合,再與皮膚接觸,便有可能發生
凍傷。與眼睛接觸時,會造成
紅腫和
疼痛。
二氧化硫是大氣中主要污染物之一,是衡量大氣是否遭到污染的重要標誌。世界上有很多城市發生過二氧化硫危害的嚴重事件,使很多人中毒或死亡。在中國的一些城鎮,大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴重。
二氧化硫XX呼吸道后,因其易溶於水,故大部分被阻滯在
上呼吸道,在濕潤的粘膜上生成具有
腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽,使刺激作用增強。上呼吸道的
平滑肌因有
末梢神經感受器,遇刺激就會產生窄縮反應,使氣管和支氣管的管腔縮小,
氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這種阻留作用,在一定程度上可
減輕二氧化硫對肺部的刺激。但XX
血液的二氧化硫仍可通過血液
循環抵達肺部產生刺激作用。
二氧化硫可被吸收XX血液,對全身產生毒
副作用,它能破壞酶的
活力,從而明顯地影響
碳水化合物及
蛋白質的
代謝,對
肝臟有一定的
損害。動物
試驗證明,二氧化硫
慢性中毒后,機體的
免疫受到明顯
抑制。
二氧化硫濃度為10~15ppm時,呼吸道纖毛運動和粘膜的
分泌功能均能受到抑制。濃度達20ppm時,引起咳嗽並刺激眼睛。若每天吸入濃度為100ppm8小時,支氣管和肺部出現明顯的刺激癥狀,使肺
組織受損。濃度達400ppm時可使人產生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入,飄塵氣溶膠
微粒可把二氧化硫帶到肺部使毒性增加3~4倍。若飄塵表面吸附金屬微粒,在其催化作用下,使二氧化硫氧化為硫酸霧,其刺激作用比二氧化硫增強約1倍。長期生活在大氣污染的環境中,由於二氧化硫和飄塵的
聯合作用,可促使
肺泡纖維
增生。如果增生範圍波及廣泛,形成纖維XX變,發展下去可使纖維
斷裂形成
肺氣腫。二氧化硫可以加強
致癌物苯並(a)芘的
致癌作用。據動物試驗,在二氧化硫和苯並(a)芘的聯合作用下,動物
肺癌的發病率高於單個
因子的發病率,在短期內即可
誘發肺部
扁平細胞癌。
大氣中的形成
二氧化硫主要來源於煤和石油的燃燒,濃度高時使人呼吸困難,甚至死亡。
分析方法:煙氣中可以使用煙氣分析儀,如ecom J2KN.
過程裝置中使用SIGNAL 7000 GFC NDIR技術方法
二氧化硫制取三氧化硫
先將硫黃或黃鐵礦在空氣中燃燒或焙燒,以得到二氧化硫氣體。將二氧化硫氧化為三氧化硫是生產硫酸的關鍵,其反應為:
2SO2+O2→2SO3(可逆)
這個反應在室溫和沒有催化劑存在時,實際上不能進行。根據二氧化硫轉化成三氧化硫途徑的不同,製造硫酸的方法可分為接觸法和硝化法。接觸法是用負載在
硅藻土上的含
氧化鉀或
硫酸鉀(助催劑)的五氧化二釩V2O5作催化劑,將二氧化硫轉化成三氧化硫。硝化法是用氮的氧化物作遞氧劑,把二氧化硫氧化成三氧化硫:
SO2+N2O4+H2O→H2SO4+2NO
根據所採用設備的不同,硝化法又分為鉛室法和塔式法,現在鉛室法已被淘汰;塔式法生產的硫酸濃度只有76%;而接觸法可以生產濃度98%以上的硫酸;採用最多。
接觸法生產工藝:接觸法的基本原理是應用固體催化劑,以空氣中的氧直接氧化二氧化硫。其生產過程通常分為二氧化硫的製備、二氧化硫的轉化和三氧化硫的吸收
三部分。
二氧化硫的製備和
凈化:
以硫鐵礦等其他原料製成的原料氣,含有礦塵、氧化砷、
二氧化硒、
氟化氫、
氯化氫等
雜質,需經過凈化,使原料氣質量符合轉化的要求。為此,經回收餘熱的原料氣,先通過乾式凈化設備(旋風
除塵器、靜電除塵器)除去絕大部分礦塵,然後再由濕法凈化系統進行凈化。
經過凈化的原料氣,被
水蒸氣所飽和,通過噴淋93%硫酸的填料乾燥塔,將其中
水分含量降至0.1g/?以下。
二氧化硫的轉化:二氧化硫于轉化器中,在釩催化劑存在下進行催化氧化:
SO2+(1/2)O2 === SO3 ΔH=-99.0kJ
釩催化劑是典型的液相負載型催化劑,它以五氧化二釩為主要活性組分,鹼金屬氧化物為助催化劑,硅藻土為
催化劑載體,有時還加入某些金屬或非金屬氧化物,以滿足
強度和活性的特殊需要。通常製成直徑4~6mm、長5~15mm柱狀顆粒。近年來,丹麥、美國和中國相繼開發了球狀、環狀催化劑,以降低催化床阻力,減少能耗。
釩催化劑須在某一溫度以上
才能有效地發揮催化作用,此溫度稱為起燃溫度,通常略高於400℃。近年來,研製成功的低溫活性型釩催化劑,其起燃溫度降低到370℃左右,因而
提高了二氧化硫轉化率。轉化器進口的原料氣溫度保持在釩催化劑的起燃溫度之上,通常為410~440℃。
由於原料氣經過濕法凈化系統后降溫至40℃左右,所以必須通過
換熱器,以轉化反應后的
熱氣體間接加熱至反應所需溫度,再XX轉化器。二氧化硫經氧化反應放出的
熱量,使催化劑層溫度升高,二氧化硫平衡轉化率隨之降低,如溫度超過650℃,將使催化劑
損壞。為此,將轉化器分成3~5層,層間進
行間接或直接冷卻,使每一催化劑層保持適宜反應溫度,以同時獲得較高的轉化率和較快的反應速度。
現代硫酸生產用的兩次轉化工藝,是使經過兩層或三層催化劑的氣體,先XX中間
吸收塔,吸收掉生成的三氧化硫,餘氣再次加熱后,通過
後面的催化劑層,進行第二次轉化,然後XX最終吸收塔再次吸收。由於中間吸收移除了反應生成物,提高了第二次轉化的轉化率,故其總轉化率可達99.5%以上,部分老廠仍採用傳統的一次轉化工藝,即氣體一次通過全部催化劑層,其總轉化率最高僅為98%左右。
三氧化硫的吸收:轉化工序生成的三氧化硫經冷卻后在填料吸收塔中被吸收。吸收反應雖然是三氧化硫與水的結合,即:
SO3+H2O→H2SO4ΔH=-132.5kJ
但不能用水進行吸收,否則將形成大量酸霧。工業上採用98.3%硫酸作吸收劑,因其液面上水、三氧化硫和硫酸的總蒸氣壓最低,故吸收效率最高。出吸收塔的硫酸濃度因吸收三氧化硫而升高,須向98.3%硫酸吸收塔循環槽中加水並在乾燥塔與吸收塔間相互串酸,以保持各塔酸濃度恆定。成品酸由各塔
循環系統引出。
吸收塔和乾燥塔頂設有金屬絲網除沫器或玻璃纖維除霧器,以除去氣流中夾帶的硫酸霧沫,保護設備,防止
環境污染。兩次轉化工藝的最終吸收塔出口尾氣中的二氧化硫濃度小於500×10-6,尾氣可直接排入大氣;而一次轉化工藝的吸收塔尾氣中的二氧化硫濃度高達2000×10-6~3000×10-6,故須設置尾氣處理工序,以使排氣符合
環境保護法規。氨水吸收法是應用最廣的尾氣處理方法。
對工人危害及防範措施
1、SO2 對人體的危害
SO2 被人體吸入呼吸道后,因易溶於水,故大部分被阻滯在上呼吸道。在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸,一部分進而氧化為硫酸,使刺激作用增強,如果人體每天吸入濃度為100 ppm的SO2,8 h 后支氣管和肺部將出現明顯的刺激癥狀,使肺組織受到
傷害。有色金屬冶煉過程中不但產生SO2 氣體,還會產生大量的粉塵。SO2 和粉塵的聯合作用,對產業工人的身體健康造成了重大的損害。因為SO2 隨飄塵氣溶膠微粒XX人體肺部深層,毒性將增加3~4 倍,導致肺泡壁纖維增生。如果增生範圍波及廣泛,形成肺纖維性變,發展下去可使肺纖維斷裂形成肺氣腫。據某冶煉廠統計,300 名接觸SO2 的
職工,有30 %的人患有不同程度的支氣管疾病。
SO2 還可被人體吸收XX血液,對全身產生
毒性作用,它能破壞酶的活力,影響人體
新陳代謝,對肝臟造成一定的損害。慢性毒性試驗
顯示,SO2 有全身性毒性作用。兔吸入18~22 mg/ m3 濃度的SO2,每日2 h,經半年左右,對
傷寒病的免疫反應明顯下降。
小鼠吸入5124 mg/ m3 低濃度SO2,經半年亦能出現免疫反應受抑制的
現象。故長期
接觸者可能會有
呼吸道疾病發病率增加或
感冒后不易痊愈,除由於SO2 的直接刺激作用外,尚可能與免疫反應受抑制有關。
曾經對長期接觸平均濃度在50 mg/ m3 的SO2 的人員進行
調查,發現慢性鼻炎的患病率較高,主要表現為鼻粘XX或
萎縮,
鼻甲肥大,或嗅覺遲鈍等;其次患牙齒酸蝕症;腦通氣功能明顯改變,
時間肺活量及
最大通氣量的均值降低;
肝功能檢查與正常組比較有顯著差異。
SO2 還具有促癌性。動物試驗結果表明10mg/ m3 的SO2 可以加強苯並(a) 芘致癌作用,這種聯合作用的結果,使
癌症發病率高於單
致癌因子的發病率。
2、防治措施
2.1個人防護
首先,應加強勞動保護及安全生產的
教育。操作工人可以將數層
紗布用飽和碳酸鈉溶液及%甘油濕潤后夾在紗布
口罩中以吸收SO2。工作前後應當用2 %碳酸鈉溶液嗽口。
2.2常規處理SO2 方法
在注意工人個人防護的同時,應採取有效措施處理SO2 煙氣。從五十年代開始,中國對有色冶煉煙氣中低濃度SO2 的回收
利用開展了一系列的試驗研究工作,並取得了一定的進展。
亞銨法:採用亞銨法處理SO2 是用氨水吸收SO2,副產品亞銨。雖然亞銨法技術較成熟,但產生的副產品是液體狀態的亞銨,產品的貯存運輸都較困難,只適用於有氨源的小型冶煉廠。
亞硫酸鈉法:中小型的冶煉廠可採用亞硫酸鈉法進行煙
氣脫硫。亞硫酸鈉法是利用燒鹼或純鹼吸收SO2,同時產生副產品亞硫酸鈉。例如,
上海冶煉廠就採用此法處理煙氣。亞硫酸鈉法工藝簡單,操作方便,系統阻力小,投資和操作費用低。脫硫效率高達95 %左右。但需消耗純鹼和燒鹼,每噸
無水亞硫酸鈉消耗純鹼0. 8 t,燒鹼0. 1 t。副產品亞硫酸鈉用途有限,因此不能普遍採用。
氧化鋅法:對於鉛鋅冶煉廠可採用氧化鋅法處理SO2。如湖南水口山礦務局第四冶煉廠就是採用此法。氧化鋅法是以氧化鋅為吸收劑,生成的亞硫酸鋅渣全部返回鋅精礦沸騰爐焙燒,分解出SO2 氣體可用於制取濃SO2。
V2O5 氧化法:有色金屬冶煉過程中產生的SO2 濃度一般低於315 %,
不適合直接回收製造SO2。瀋陽冶煉廠為了實現SO2 的治理。對生產工藝進行了改革,採用密閉式鼓風爐,同時改造了排煙系統,嚴格控制爐口和煙道的
負壓,降低了漏風率,從而提高了SO2 的濃度(4 %~5 %),達到了制酸的要求。利用V2O5 作催化劑,使SO2 氧化為SO3,利用
稀硫酸吸收SO3,製造H2SO4,反應如下:
2SO2 + O2——SO3
SO3 + H2O——H2SO4
由於煙氣中含有As2O3,致使催化劑中毒,降低了SO2 的轉化率。
2.3活性炭吸咐法處理SO2
針對以上處理方法存在的問題,系統地研究了利用活性碳吸附法處理有色金屬冶煉過程中產生的SO2,克服了以上治理方法的缺點和局限性。
當含SO2 的廢氣與活性炭接觸時,SO2 即被吸附,當有O2 和水蒸汽存在時,伴隨著物理吸附同時發生化學吸附,具體反應如下:
物理吸附:SO2 ——SO2
O2——O2
H2O——H2O
化學吸附:2SO2 + O2——2SO3
SO3 + H2O——H2SO4
H2SO4——H2SO4
當活性炭上吸附了一定量的H2SO4 后,用水
洗法再生活性炭,並得到副產品H2SO4。
SO2 轉化為SO3 是在活性炭的催化作用下完成的,傳統的
活性炭吸附法只是利用了活性炭本身的催化劑性能,催化活性低,反應速度緩慢,設備龐大。而此種活性炭處理法是利用活性炭是催化劑載體的特性,在活性炭上載有某種活性成分,構成了更高活性的活性炭催化劑,使SO2 轉化為SO3 的反應速度大大加快,在此基礎又研究了影響活性炭吸附法處理SO2 的其它影響
因素。
從實驗結果看, 在25 ℃時脫硫效果最好,100 ℃次之。雖然25 ℃脫硫效率最高,但脫硫后的煙氣溫度較低,煙氣的熱
浮力降低,不利於煙氣擴散,煙氣易返回
地面,造成附近地面污染。若採用100 ℃時脫硫,雖然脫硫效果不如25 ℃的好,但脫硫效率已經達到較高的數值,並且脫硫后,煙氣溫度較高,易於排煙,因此,應採用100 ℃溫度
下脫硫。
影響脫硫效率的各種因素相互制約,當脫硫溫度取100 ℃時,H2O/ SO2 = 1~2,O2/ SO2 = 10~14,空速為3 600 h - 1時,脫硫效率可達96 %。
3、結論
在有色金屬冶煉過程中產生的SOx,是對操作工人身體健康影響最大的有毒氣體,必須採取有效的防治措施,以保證工人的身體健康。
用活性炭處理有色金屬冶煉過程中產生的SO2,具有脫硫效率高、工藝簡單、操作易控制、活性炭可再生
重複利用、無
二次污染等特點,克服了亞銨法,亞硫酸鈉法和氧化鋅法在應用上的局限性和缺點,也避免了用V2O5 氧化法的催化劑中毒問題,是一種行之有效且應用前景廣泛的方法。
實驗室製法
二氧化硫 實驗室通常用亞硫酸鈉與濃硫酸反應制取二氧化硫
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2(g)+H2O
或用銅與濃硫酸加熱反應
Cu+2H2SO4=△=CuSO4+SO2(g)+2H2O
尾氣處理:通入
氫氧化鈉溶液
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O