ضریب شکست: ۱/۴۳۱ در ۲۰ درجه سانتیگراد
فشار بحرانی: ۵۴/۲ بار
دمای بحرانی: ۲۲۵/۵ درجه سانتیگراد
۶- روش های تخریب ترکیبات سولفوره فرار
جدول ۲ ویژگیهای برخی از ترکیبات سولفیدی را بطور خلاصه نشان می دهد [۴]. حذف این ترکیبات بعلت آستانه بوزایی پایین، سمیت بالا و اثر خورندگی ذاتی مورد توجه خاص است [۳۱]. روش های گوناگونی برای تصفیه ضایعات گازی حاوی ترکیبات آلی فرار و ترکیبات آلی فرار سولفوره توسعه یافته است. در بیشتر مواقع روش های فیزیکی شیمیایی متداول برای درمان گازهای آلی رضایت بخش نیستند. دلیل اصلی این است که ترکیبات آلی ممکن است از فاز گاز به دیگر فازها منتقل شده و همچنان بطور کامل تخریب نشده باشند. در مقایسه با این روش ها، تیمار بیولوژیک بعنوان یک روش قابل قبول برای حذف اینگونه ترکیبات از ضایعات گازی مورد تأیید می باشد که این مسأله بعلت هزینه های عملیاتی و سرمایه ای پایین و نیازهای حداقلی انرژی می باشد. علاوه بر این با درمان بیولوژیک در شرایط بهینه، آلاینده های قابل تخریب می توانند به محصولات نهایی بی ضرر، بدون تجمع واسطه ها یا متابولیتهای دیگر، تبدیل شوند. مزیت مهم دیگر این روش قابلیت تخریب همزمان چند آلاینده می باشد [۳,۳۰].
در این بخش روش های فوق الذکر برای تخریب ترکیبات حاوی سولفور بطور خلاصه توضیح داده
می شوند. در جدول ۳، فرایندهایی که کاهش ترکیبات سولفیدی از جریانهای گازی را ممکن می سازند، بطور خلاصه بیان شده اند [۴].
۶-۱- روش های فیزیکی شیمیایی
زمانی که سولفید هیدروژن و ترکیبات سولفیدی با غلظت کم در ضایعات گازی حضور دارند، معمولا حذف شده یا به انواع کم ضررتر یا با بوی کمتر تبدیل شده و دفع می شوند. فرایندهای مختلفی برای رسیدن به این هدف مورد استفاده قرار می گیرند:
۶-۱-۱ – اکسیداسیون حرارتی[۳۶]
اکسیداسیون حرارتی معمولا برای ضایعات گازی که حاوی گازهای قابل احتراق بی ارزش به مقدار زیاد هستند یا در کارخانه هایی که نیاز به منبع اضافی انرژی بصورت حرارت یا بخار دارند، بکار گرفته
جدول ۲- ویژگیهای ترکیبات بودار مربوط به تصفیه پساب ] ۴ [
می شود. در این حالت، نیازی به افزودن سوخت اضافه نیست و انرژی حاصله مورد استفاده قرار می گیرد. این روش در مورد ضایعات صنایع شیمیایی کاربرد دارد. این روش همچنین در مورد ضایعات مضر و بدبو ولو در غلظت های کم کاربرد دارد. البته در این حالت ممکن است به سوخت اضافی نیاز باشد و این مسأله این روش را غیر اقتصادی می سازد. یکی از مشکلات اصلی این روش تشکیل NOx بعلت واکنش گرمازای بین نیتروژن و اکسیژن هواست. سرعت واکنش برگشت که منجر به تخریب NO به نیتروژن می شود، آنقدر پایین است که NO قادر به تبدیل به N2 بدون حضور ترکیبات کاهنده نمی باشد. اکسیداسیون حرارتی ترکیبات آلی، همچنین مقداری CO تولید می کند (بسته به ترکیب خوراک، دما و زمان اقامت). شکل ۱، شمایی از یک واحد احتراق با جریان برگشتی را نشان می دهد.
عکس مرتبط با اقتصاد

شکل ۱- شمایی از واحد احتراق با جریان برگشتی ] ۴ [
سولفید هیدروژن و ترکیبات آلی حاوی سولفید مولکولهای قابل احتراق هستند، لذا می توانند در هوا در دماهای بالای ۱۰۰۰ درجه کلوین بسوزند. در این حالت لزوما اتم گوگرد، SO2 تولید می کند که بوی بد کمتری داشته ولیکن آستانه تشخیص بسیار بالاتری نسبت به ترکیبات سولفیدی دارد. علاوه بر این، دی اکسید سولفور نیز یک ترکیب سمی است. از طرف دیگر، SO2 دلیل اصلی باران اسیدی است. لذا، اکسیداسیون حرارتی تنها در حالتی که غلظت SO2 حاصله کمتر از حدود مجاز باشد برای سوزاندن ضایعات حاوی سولفور قابل استفاده است [۴].
۶-۱-۲- احتراق کاتالیستی[۳۷]
احتراق کاتالیستی برای تخریب جریانهای حاوی ترکیبات آلی فرار با غلظتهای بالا بکار می رود و علاوه بر این امکان بازیافت گرما را نیز فراهم می سازد. مزایای این روش انتشار کمتر NOx و نیاز به سوخت
جدول ۳ – خلاصه ای از فرایندهای تصفیه گازها از ترکیبات سولفیدی ] ۴ [
اضافی کمتر می باشد که هر دو بخاطر کمتر بودن دمای احتراق در حضور کاتالیست است (۶۰۰-۸۰۰ درجه کلوین). مشکلات روش احتراق کاتالیستی عبارتند از: طراحی پیچیده تر راکتور، قیمت بالا و عمر نسبتا کوتاه کاتالیست. کاتالیستهای بکار رفته می توانند توسط ترکیبات حاوی سولفور، نیتروژن و کلر موجود در خوراک غیر فعال شوند. بنابراین باید بطور متناوب احیا شوند تا فعالیت کاتالیستی همیشه در حد بالایی حفظ شود. علاوه بر این، آلاینده های آلی می توانند بطور جزئی اکسید شوند و این امر غلظت کم گونه های جزئی اکسید شده را در جریان خروجی افزایش می دهد که می توانند بسیار سمی باشند. نهایتا شرکت های فروشنده یا تولید کننده کاتالیست، فرمولاسیون های متفاوتی را برای احتراق آلاینده های مختلف پیشنهاد می کنند که این مسأله ممکن است محدودیتی برای این روش باشد. در حالت خاصی که ضایعات شامل سولفور باشند، دو مشکل عمده وجود دارد. مشکل اول که در مورد احتراق حرارتی متداول است، تشکیل SO2 در نتیجه اکسیداسیون اتم سولفور است. لذا، احتراق کاتالیستی در مورد ضایعات با میزان سولفور اندک قابل استفاده است. مشکل دوم سمی شدن احتمالی کاتالیست ها[۳۸] با اتم های سولفور است. تولید کننده های کاتالیست ها، استفاده از کاتالیست هایی که بطور ویژه برای احتراق گازهای حاوی سولفور طراحی شده اند را پیشنهاد
می کنند. شکل ۲ شمایی از واحد احتراق کاتالیستی را نشان می دهد [۴] .
۶-۱-۳- اسکرابینگ[۳۹]
این روش بطور گسترده در تصفیه خانه ها برای بازیافت سولفید هیدروژن از گازهای حاصل از فرایندهای سولفورزدایی بکار می رود. این روش برای گازهای حاوی غلظت های بالا از H2S به منظور بازیافت سولفور عنصری در طی اکسیداسیون قابل استفاده است. برای گازهای رقیق تر، این روش زیاد مناسب بنظر نمی رسد. درمان با حلال هایی نظیر اتانول آمین ها، غلظت H2S باقیمانده را در حد چند ppmv باقی
می گذارد. این بدین معناست که بوزدایی بدون رقیق سازی یا تصفیه بیشتر، حاصل نمی شود. این روش همچنین ممکن است امکان بازیافت مرکاپتان ها یا دیگر ترکیبات حاوی سولفور نظیر دی سولفید کربن و سولفید کربونیل را فراهم سازد. حذف بهتر با بهره گرفتن از محلول های سوزآور (خورنده) حاصل می شود. ولیکن
شکل۲- شمایی از واحد احتراق کاتالیستی ] ۴ [
در این حالت، بازیابی محلول نیازمند اکسیداسیون دوباره به سولفات در اسکرابرهای اکسیدکننده است. اکسیدکننده ای نظیر سدیم هیپوکلریت و کاتالیستی نظیر یک اکسید مخلوط جامد در یک بستر ثابت، امکان تبدیل کاملا انتخابی سولفید هیدروژن به یون سولفات را فراهم می سازد. محلول حاوی سولفات که به این روش تولید می شود باید بعنوان پسماند دور ریخته شود. اکسیداسیون سولفید به سولفور عنصری بصورت میکروبیولوژیکی یا شیمیایی قابل انجام است. سولفور با یک محلول سوزآوز که می تواند بازگشت داده شود، جدا می شود. این روش در شکل ۳ نشان داده شده است [۴].
۶-۱-۴- جذب روی سطح جامد[۴۰]
جذب روی سطح جامد یک روش متداول در بازیافت ترکیبات فرار از هوا یا گازهای آلوده است. احیاء جاذب مصرفی در فشار پایین[۴۱] ( PSA ) یا تحت خلاء[۴۲] (VPSA ) یا در دمای بالا [۴۳] (TSA ) یا نهایتا تصفیه با
شکل ۳- شمایی از واحد تصفیه ضایعات گازی بروش اسکرابینگ ] ۴ [

یک حلال یا استریپینگ با یک گاز (معمولا بخار یا نیتروژن) قابل انجام است . کربن فعال وغربال های مولکولی کربن، بطور عمده برای این منظور استفاده می شوند. غربال های مولکولی زئولیت یا مواد معدنی میکرو پروس دیگر (سیلیکا[۴۴] ) نیز قابل استفاده اند. مطالعات نشان می دهد که غربال های مولکولی زئولیت برای جریان های خشک کارایی بهتری دارند، در حالی که کربن فعال در مورد جریان های مرطوب بهتر عمل می کند. برخی اکسیدها نظیر اکسید روی و فریت روی با سولفید هیدروژن واکنش می دهند. جاذب از طریق اکسیداسیون می تواند احیاء شود که در نتیجه جریان های حاوی اکسیدهای سولفور تولید می شود. در واقع، این مواد هم در جذب سولفید هیدروژن و هم در تبدیل کاتالیستی سولفید هیدروژن به SO2 یا سولفور عنصری فعال هستند و این مسأله سبب حذف مؤثر سولفید هیدروژن می شود. این روش امکان سولفورزدایی و بوزدایی از جریان های رقیق با غلظت کمتر از ۵ ppm از H2S را فراهم می سازد. مواد ترکیبی مانند فریت روی با پایه کربن نیز مطرح شده اند [۴] .
۶-۲- روش های بیولوژیک
سه روش در این بخش مورد توجه هستند: بیو اسکرابینگ[۴۵] ، بیوفیلتراسیون بستر چکنده[۴۶] و بیوفیلتراسیون[۴۷] . این روش ها ابتدا در اروپا توسعه یافته و امروزه بطور گسترده در دیگر کشورهای صنعتی نظیر ایالات متحده و ژاپن مورد پذیرش و استفاده هستند. در ادامه، مختصرا به این روش ها اشاره می شود.
۶-۲-۱- بیواسکرابینگ
در این روش آلاینده در یک فاز آبی جذب شده و سپس در مرحله دوم در یک بیوراکتور مورد درمان بیولوژیک قرار می گیرد (شکل ۴). جریان خروجی از راکتور به ستون جذب بازگردانده می شود. این روش زمانی که آلاینده های گازی حلالیت بالایی در آب داشته باشند، مناسب است. مزایای اصلی این روش به شرح زیر است:
۱- شستشوی محصولات واکنش به بیرون، از اثرات بازدارندگی احتمالی آنها جلوگیری می کند.
۲- کنترل فرایند بیولوژیک بواسطه کنترل ترکیب محیط کشت، آسان است.
۳- ظرفیت تطبیق زیستی بیومس میکروبی با توجه به ترکیب گاز مورد درمان، مطلوب است.
مشکل اصلی این روش لزوم حل آلاینده های گازی در فاز آبی ست که با توجه به زمان اقامت کوتاه فاز گاز در ستون جذب، ممکن است مشکل انتقال گاز پیش آید. لذا این روش برای آلاینده های گازی با ثابت هنری کمتر از ۰/۰۱مورد توجه است [۲۹]. این مسأله با توجه به اینکه بیشتر آلاینده های موردنظر فرار هستند و حلالیت کمی در آب دارند، حائز اهمیت است. این مشکل احتمالا یکی از دلایل محبوبیت کمتر این روش در مقایسه با بیوفیلتراسیون می باشد، اگرچه نمونه های موفق متعددی از این روش گزارش شده است.

شکل ۴- اساس طراحی بیواسکرابر ] ۱۰ [
از طرفی پیشرفت های اخیر بیانگر توجه به این روش است چرا که بنظر می رسد سولفورزدایی بیولوژیک ریتهای بسیار زیاد جریانهای گازی (تا ۲×۱۰۶ مترمکعب بر ساعت) در بیواسکرابرها امکان پذیر است و این روش یکی از چند نمونه درمان بی هوازی ضایعات گازی است [۱۰].
۶-۲-۲ – بیوفیلتراسیون بستر چکنده
درمان ضایعات گازی در بیوفیلترهای بستر چکنده شامل یک فیلتر بیولوژیکی است که بطور پیوسته با محیط کشت مایع تغذیه می شود و با یک پایه (معمولا سنتزی) انباشته شده که بیوفیلم بر روی آن رشد
می کند. گاز آلوده از میان بستر بطور همسو یا ناهمسو با فاز متحرک مایع که مواد مغذی را برای میکروارگانیسم ها تأمین می کند، می گذرد (شکل ۵). محیط کشت تازه که وارد راکتور می شود ممکن است با آب مخلوط شده و به سیستم بازگردانده شود. پایه هایی که معمولا استفاده شده و در متون گزارش شده اند شامل پایه های پلاستیکی یا سرامیکی، سلیت[۴۸] ، کربن فعال یا مخلوطی از مواد متفاوت می باشند.

شکل ۵- اساس طراحی بیوفیلتر بستر چکنده ] ۱۰ [
بیوفیلترهای بستر چکنده مزایایی مشابه بیواسکرابرها دارند:
۱- خروج آسان محصولات واکنش با شستشو به بیرون
۲- کنترل آسان فرایند بیولوژیکی
۳- ظرفیت تطبیق مناسب بیومس فعال
مشکل اصلی بیواسکرابرها، انتقال گاز است که ناشی از لزوم حل شدن آلاینده های گازی در فاز آبی است. در اینجا این مشکل کم اهمیت تر است زیرا بیوفیلترهای بستر چکنده می توانند بطور مؤثر برای درمان ترکیباتی که ضریب تفکیک آّب/هوا آنها کمتر از ۰/۱ است، استفاده شوند. کاهش ریت جریان آبی (محیط کشت) می تواند ناحیه مرطوب پایه فیلتر را که ناحیه فعال را تخمین می زند، کاهش دهد. طبق یک قاعده کلی، در یک راکتور بستر آکنده، ناحیه مرطوب کمتر از نصف کل سطح مخصوص موجود می باشد. لذا، انتظار
می رود که راندمان حذف با افزایش ریت جریان مایع افزایش یابد اگرچه این مسأله هزینه های عملیاتی را هم افزایش می دهد. از طرف دیگر تحقیفات اخیر نشان داده که با کاهش میزان مایع در حد حداقل نیازهای میکروبی، راندمان بهتری حاصل شده است. ریت جریان مایع که امکان حداکثر ظرفیت حذف را فراهم می کند، باید بطور تجربی مورد ارزیابی قرار گیرد. مشکل دیگری که ممکن است در بیوفیلترهای بستر چکنده پیش آید، رشد بیش از حد بیوفیلم در سطح پایه است که در ادامه حجم خالی پایه را کاهش داده و ممکن است سبب افزایش ناخواسته افت فشار شود. رشد بیوفیلم می تواند سبب گرفتگی کامل بستر فیلتر شود. این مسأله اهمیت طراحی دقیق پایه را روشن می سازد. اطلاعات کمی در مورد فاکتورهای مؤثر بر روی گرفتگی یا راه های مؤثر برای جلوگیری از آن، موجود است. روش هایی برای محدود کردن گرفتگی موجود است که از آن جمله محدودیت رشد بیومس، شستشوی مرتب بستر فیلتر یا محدود کردن میزان جریان مایع می باشد. با محدودیت میزان مایع، افزایش افت فشار و میزان گرفتگی در طی یک دوره عملیات هفتاد و چهار روزه، مشاهده نشده است. ولیکن، کاهش میزان مایع نهایتا تأثیر منفی بر فعالیت میکروبی داشته و راندمان حذف را کاهش
می دهد. شستشوی معکوس[۴۹] بستر بیوفیلتر با محیط کشت دو بار در هفته و هر بار به مدت یک ساعت، راهکار مؤثری برای جلوگیری از تجمع بیومس اضافی است. رشد بیومس با کاهش میزان مواد مغذی، محدود می شود اگرچه این راه ممکن است بتدریج کارایی راکتور را کاهش دهد. کربن، هیدروژن یا اکسیژن معمولا محدودکننده نیستند مگرآنکه میزان بار آلودگی به شدت متغیر باشد. لذا برای کنترل بیومس با میزان نیتروژن، فسفر، نمکهای خنثی یا فلزات اندک مقدار[۵۰] ملزوماتی مورد نیاز است. بازده بیومس تابعی از طبیعت مواد مغذی موجود است، مثلا نیترات بعنوان منبع ازت بیومس کمتری نسبت به آمونیوم تولید می کند. یک ساختار بیوفیلم خوب با مشخص کردن قدرت یونی، بدست می آید. این مشاهدات نشان می دهد که پیدا کردن تعادل بهینه بین محدودیت رشد بیومس یا گرفتگی و راندمان حذف، حائز اهمیت است. در حال حاضر قاعده کلی برای این منظور ارائه نشده است و الزام بر این است که شرایط عملیاتی بهینه برای هر حالت خاص بطور تجربی مشخص شود [۱۰].
بیوفیلترهای بستر چکنده نسبت به بیوفیلترهای معمولی کمتر استفاده می شوند. بیوفیلتراسیون ارزانتر و ساده تر از دیگر روش های بیولوژیک است. بیوفیلتراسیون بستر چکنده و اسکرابینگ شیمیایی زمینه های کاربرد مشابه دارند و اسکرابینگ کم هزینه تر است. بیوفیلترهای بستر چکنده بعلت کنترل مناسب افت فشار،pH و میزان مواد مغذی، عملیات پیوسته را تسهیل کرده و شرایط پایدارتری را فراهم می کنند. علاوه بر این، این نوع بیوفیلترها در مقایسه با دیگر روش های بیولوژیک بعلت قابلیت خردسازی مولکولی[۵۱] بویژه برای غلظت های بالا از آلاینده های اسیدی شامل جریان های گازی حاوی ترکیبات سولفور، کلورین یا نیتروژن ارجح هستند. ترکیبات آلی سولفوره فرار منفرد نظیر متان تیول یا دی متیل دی سولفید می توانند بطور مؤثر در بیوفیلترهای بستر چکنده تخریب شوند [۳۱].
۶-۲-۳- بیوفیلتراسیون
بیوفیلتر شامل یک بستر است که معمولا از مواد آلی (پیت[۵۲]، کمپوست[۵۳]، خاک اره[۵۴] و …) ساخته شده و هم بعنوان پایه ای برای بیومس فعال و هم بعنوام منبع مواد مغذی بکار می رود. آلاینده های حاضر در هوای آلوده در حین عبور از بستر فیلتر توسط بیومس فعال تخریب می شوند (شکل ۶). یکی از ویژگیهای مهم فرایند عدم وجود یک فاز متحرک است (جدول ۴) که در نتیجه آن بیوفیلترها برای درمان آلاینده های کم محلول در آب مناسب می باشند. بیوفیلتراسیون برای درمان آلاینده هایی که ضریب تفکیک آب/هوا کمتر از ۱ دارند، مناسب است. نمونه های متعددی از کاربرد صنعتی موفق این روش در متون یافت می شود و امروزه برخی کارخانه های صنعتی جریان های گازی تا ۲۰۰,۰۰۰ متر مکعب بر ساعت را با این روش درمان
می کنند [۱۰] .
بیوفیلترها، بیوفیلترهای بستر چکنده و بیواسکرابرها شامل سه فاز، در تماس نزدیک با هم می باشند: فاز جامد، فاز مایع و فاز گاز. هر سه فاز ممکن است شامل موادی برای تخریب باشند. در حذف ترکیبات بودار، مواد از فاز گاز متقل می شوند. میزان جذب یا تخریب بیولوژیکی مواد ممکن است بسته به نوع بستر یا شرایط عملیاتی نظیر دما و pH تغییر کند. برخی تبدیلات بیولوژیک که در بیوفیلتراسیون ترکیبات بودار مهم هستند همراه با باکتری های متداول مسؤول در انجام این تبدیلات در جدول ۵ نشان داده شده است [۱۵].
جدول ۴- ویژگیهای متفاوت سه روش اصلی درمان بیولوژیک آلاینده های گازی ] ۱۰ [

جهت دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

حق انحصاری © 2021 مطالب علمی گلچین شده. کلیه حقوق محف