Khí H2S Hydro Sulfide (Hydrogen Sulfide)

Sơ lược về H2S

Hydrogen hay còn gọi là khí hidro, một nguyên tố phong phú cung cấp năng lượng cho mặt trời và tạo thành các hợp chất đa dạng trên trái đất như nước hay hydro sunfua. H2S và H2O có cấu trúc tương tự như nhau nhưng lực liên phân tử trong H2S yếu hơn so với H2O. Vì thế khiến hydro sunfua sôi ở nhiệt độ thấp hơn nước. Khí núi lửa, dầu mỏ chưa tinh chế, khí tự nhiên và ngay cả cơ thể con người đều chứa hydro sunfua. Các nhà máy chế biến thực phẩm, nhà máy giấy và các ngành công nghiệp khác cũng có thể tạo ra H2S như một sản phẩm phụ trong quy trình sản xuất của họ. H2S nặng hơn không khí nên chúng thường tích tụ ở những nơi trũng thấp.

Khí H2S đến từ đâu

Hydrogen Sulfide thường xuất hiện tự nhiên trong một số nơi (giếng khí, suối lưu huỳnh, đầm lầy, v.v.). Nó cũng có thể được liên kết với các trang trại chăn nuôi, nhà máy công nghiệp, cống rãnh hoặc nhà máy xử lý nước thải. H2S không màu, có mùi hôi đặc trưng, nó hình thành khi vi khuẩn phân huỷ xác động vật và thực vật chết trong nước tù dọng ít oxy. Hydrogen Sulfide xuất hiện tự nhiên trong nước ngầm do hoạt động của vi khuẩn khử lưu huỳnh. Những vi khuẩn này ăn một lượng nhỏ lưu huỳnh trong nước và phát triển mạnh trong môi trường oxy thấp. Đôi khi khí H2S có thể ở trong máy nước nóng. Trong trường hợp này, các phản ứng hóa học bên trong máy nước nóng có thể là nguyên nhân gây ra mùi trứng thối. Máy nước nóng được lắp một thanh magie để ức chế sự ăn mòn của bình nóng lạnh. Thanh magie có thể khử sunfat về mặt hóa học để tạo thành hydro sunfua. Ở nồng độ cao, hydro sunfua có thể dễ cháy. Mặc dù H2S gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng ở mức độ phơi nhiễm cao, nhưng nó có một số ứng dụng thương mại quan trọng, từ luyện kim đến sản xuất.

Làm thế nào khi bạn tiếp xúc khí H2S

Hydro Sulfide là một phần của môi trường tự nhiên; có thể bạn đã tiếp xúc với H2S. Việc giải phóng hydro sunfua từ một nguồn cụ thể không phải lúc nào cũng dẫn đến sự phơi nhiễm của con người. Tiếp xúc trực tiếp với nó bằng cách hít vào, ăn hoặc uống thứ gì đó bị nhiễm khí hoặc khi nó chạm vào da của bạn. Bất kỳ nguồn hydro sunfua được hấp thụ nào đều không tích tụ trong cơ thể vì nó được chuyển hóa nhanh chóng ở gan và bài tiết qua nước tiểu. Hydrogen sulphide thường bị phân hủy trong không khí và do đó việc tiếp xúc lâu dài nếu có một nguồn toả liên tục.

Vậy bạn sẽ phát hiện khí H2S bằng cách nào? Bất kỳ ai cũng có thể ngửi thấy mùi hydro sunfua ngay cả ở nồng độ rất thấp trong không khí, từ 0,0005 đến 0,3 phần triệu (ppm). Các nồng độ này trong không khí không nguy hiểm và sẽ không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe. Cần lưu ý rằng không có cách nào để nhận biết nồng độ hydro sunfua thấp hay cao chỉ bằng mùi; trên thực tế, nồng độ khoảng 100ppm sẽ tạm thời loại bỏ khả năng ngửi thấy khí của một người. Bạn không thể dựa vào mũi để biết có bao nhiêu khí hydro sunfua tại đó! Nồng độ hydro sunfua có thể thay đổi dựa trên một số yếu tố như biến động từ nguồn phát ra hoặc do thay đổi thời tiết (hướng gió).

Khí H2S ảnh hưởng đến sức khoẻ như thế nào

- Tiếp xúc với nồng độ hydro sunfua thấp có thể gây kích ứng mắt, mũi hoặc cổ họng. Nó cũng có thể gây khó thở cho người mắc bệnh hen suyễn. Nồng độ hydro sunfua thấp có thể gây đau đầu, giảm trí nhớ, mệt mỏi và giữ thăng bằng.

- Tiếp xúc ngắn với nồng độ hydro sunfua cao (lớn hơn 1000 ppm) có thể gây bất tỉnh. Trong hầu hết các trường hợp, người đó sẽ tỉnh lại mà không có bất kỳ ảnh hưởng nào khác. Tuy nhiên, ở một số người, có thể ảnh hưởng vĩnh viễn hoặc lâu dài như đau đầu, khả năng tập trung kém, trí nhớ kém và chức năng vận động yếu.

Công dụng của H2S Hydrogen Sulfide

Công dụng chính của hydro sunfua là sản xuất axit sunfuric và nguyên tố lưu huỳnh. Các nhà sản xuất sử dụng natri hydrosulfua, natri sulfua và các sulfua vô cơ tương tự để tạo ra thuốc trừ sâu, da, thuốc nhuộm và dược phẩm. H2S được sử dụng để điều chế các sunfua vô cơ mà bạn cần để tạo ra các sản phẩm đó. Là thuốc thử và chất trung gian, H2S mang nhiều lợi ích vì nó có thể điều chế các loại hợp chất lưu huỳnh khử khác.

Một số nhà máy điện hạt nhân sử dụng hydro sunfua để sản xuất nước nặng, một loại nước thay thế nước thông thường cho phép các lò phản ứng hạt nhân sử dụng nhiên liệu uranium thông thường thay vì uranium cô đặc. Nông dân sử dụng H2S làm chất khử trùng nông nghiệp và bạn sẽ tìm thấy nó trong một số loại dầu cắt gọt, chất làm mát và chất bôi trơn được thiết kế đặc biệt cho các quy trình gia công kim loại. Hydrogen sulfide cũng được sử dụng trong chiến tranh hóa học. Nhiều cơ sở công nghiệp, chẳng hạn như lò luyện sắt, bãi chôn lấp, nhà máy chế biến thực phẩm và nhà máy bia sử dụng hydro sunfua.

Cách tạo H2S tại nhà

Mặc dù các nguồn tự nhiên cung cấp lượng hydro sunfua đáng kể, nhưng bạn có thể tạo ra nó trong phòng thí nghiệm bằng cách thêm axit, chẳng hạn như axit sunfuric đậm đặc vào sunfua (natri sunfua). Chưng cất dầu mỏ cũng tạo ra khí. Bạn có thể mua H2S nếu không muốn tự làm, nhưng các quy định có thể ảnh hưởng đến việc bán nó. H2S thuộc loại hóa chất gây ngạt như xyanua và carbon monoxide, cực kỳ độc hại. Do đó, điều quan trọng là giảm thiểu tiếp xúc với khí này; từ kích ứng mắt đến tử vong.

Nếu bạn ngửi thấy mùi H2S trong nước của mình thì sao? Rò rỉ khí Hydro Sulphide?

Mùi “trứng thối” của hydro sunfua và vị “lưu huỳnh” đi kèm sẽ xuất hiện trong nước ở nồng độ thấp. Ngay cả khi ít, nước cũng trở nên khó chịu về mặt mùi vị và hầu hết mọi người sẽ tránh uống nước vào thời điểm đó. Hydrogen sulfide cũng có thể gây ăn mòn kim loại trong hệ thống đường ống dẫn nước và nó gây ra vết dầu mỡ màu vàng hoặc đen trên đồ đạc, bên trong đường ống khi nó tạo thành sulfua kim loại. Mùi có thể dễ bốc lên nhiều hơn khi nước nóng chảy vì nhiệt đẩy khí vào không khí, gây ra mùi đặc biệt khó chịu khi tắm. Hiện nay có nhiều cách xử lý nước với khả năng loại bỏ nó. Thử nghiệm hydro sunfua phải được thực hiện tại nhà hoặc mẫu phải được ổn định về mặt hóa học trước khi gửi đến phòng thử nghiệm.

Cách loại bỏ H2S

1. Loại bỏ Hydrogen Sulfide khỏi nước nóng

Nếu có mùi trứng thối trong nước nóng, bạn chỉ cần xử lý đơn giản bằng cách tháo thanh magie ra khỏi máy nước nóng. Thanh này thường cung cấp chất xúc tác hóa học để sản xuất hydro sunfua từ sunfat tự nhiên trong nước. Thanh magie có mặt trong bình nước nóng như một thiết bị chống ăn mòn. Việc loại bỏ có thể làm gia tăng sự ăn mòn và giảm tuổi thọ của máy nước nóng và có khả năng sẽ làm mất thời gian bảo hành của nhà sản xuất. Việc thay thế thanh magie bằng thanh nhôm sẽ loại bỏ mùi trứng thối đồng thời duy trì khả năng chống ăn mòn cho thiết bị này.

2. Clo hóa và lọc liên tục

Oxy hóa là hình thức xử lý phổ biến nhất được sử dụng để loại bỏ hydro sunfua. Trong quá trình này, một hóa chất được sử dụng để chuyển đổi khí hydro sunfua hòa tan thành các dạng lưu huỳnh có thể dễ dàng lọc ra khỏi nước. Clo thường được sử dụng làm hóa chất oxy hóa để chuyển khí hydro sunfua thành lưu huỳnh không hòa tan (chất rắn màu vàng). Sau đó lưu huỳnh không hòa tan có thể được lọc cơ học bằng cát hoặc lõi lọc. Clo hóa được sử dụng để loại bỏ bất kỳ nồng độ H2S nào nhưng nó thường được áp dụng nhất mức nồng độ hydro sunfua vượt quá 6,0 mg/L. Một máy bơm hóa chất nhỏ được sử dụng để cấp dung dịch clo (thường là natri hypoclorit hoặc canxi hypoclorit) vào nước đầu nguồn. Bể trộn hoặc đường ống phải có kích thước để đáp ứng thời gian tiếp xúc ít nhất 20 phút, cho phép oxy hóa hết hydro sunfua. Một bộ lọc than hoạt tính bổ sung sẽ cần thiết để loại bỏ clo dư có trong nước đã xử lý và để loại bỏ bất kỳ lượng nhỏ khí hydro sunfua chưa bị oxy hóa nào.

3. Thuốc tím

Giống như quá trình khử trùng bằng clo được mô tả ở trên, dung dịch thuốc tím được bơm vào nước bằng một máy bơm cấp hóa chất nhỏ được lắp đặt phía trước bể chứa cung cấp thời gian tiếp xúc ít nhất 15 phút. Các hạt lưu huỳnh bị oxy hóa sau đó có thể được loại bỏ bằng cách sử dụng bộ lọc zeolit hoặc cát mangan. Giống như khử trùng bằng clo, phương pháp này là tuyệt vời đối với nồng độ hydro sunfua cao trên 6,0 mg/L. Tuy nhiên, thuốc tím là chất gây kích ứng và chất độc phải được xử lý và bảo quản theo quy trình tiêu chuẩn.

4. Các chất oxy hóa khác

Các chất oxy hóa khác có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp với phương pháp xử lý bổ sung để loại bỏ hydro sunfua khỏi nước. Oxy già công nghiệp hydrogen peroxide là một chất oxy hóa tuyệt vời cho H2S, nhưng việc sử dụng nó trong các hệ thống cá nhân riêng lẻ đã bị hạn chế. Ozon hóa cũng có thể được sử dụng để oxy hóa hydro sunfua cũng như các thiết bị sục khí khác nhau.

5. Than hoạt tính

Khi nước chứa một lượng nhỏ hydro sunfua nhỏ hơn khoảng 1,0 mg/L, quá trình lọc bằng than hoạt tính sẽ hiệu quả. Than hoạt tính loại bỏ nhiều chất gây ô nhiễm nước, bao gồm cả hydro sunfua, bằng cách hấp thụ khí trên diện tích bề mặt của các hạt carbon. Chi phí và yêu cầu bảo trì thấp nhưng than hoạt tính cần được thay thế định kỳ.

6. Sục khí

Vì hydro sunfua tồn tại dưới dạng khí trong nước nên có thể loại bỏ nó về mặt vật lý bằng cách bơm không khí vào nước và để khí thoát ra. Các thiết bị sục khí có thể hoạt động bằng cách xếp tầng, sủi bọt hoặc tách khí ra khỏi nước. Sục khí có thể thuận lợi vì nó không thêm hóa chất vào nước. Chi phí bảo trì thấp đối với các thiết bị sục khí nhưng chi phí mua ban đầu thường cao hơn so với các lựa chọn xử lý khác. Sục khí thường không đủ hiệu quả để loại bỏ tất cả mùi khó chịu ở nồng độ hydro sunfua cao; do đó, nó thường không được sử dụng khi nồng độ hydro sunfua vượt quá khoảng 2 mg/ L.

7. Trao đổi ion (IE)

Trao đổi ion để loại bỏ H2S hoạt động giống như một chất làm mềm nước thông thường bằng cách trao đổi ion này với ion khác. Trong trường hợp này, hydro sunfua được loại bỏ khỏi nước và clorua được bổ sung vào vị trí của nó. Thiết bị phải được tái sinh bằng dung dịch natri clorua và quá trình xử lý sẽ làm tăng lượng clorua trong nước được xử lý. Chất rắn lơ lửng và sắt kết tủa cũng có thể làm tắc nghẽn thiết bị IE.