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硫化氢排放源、法规及去除技术综述

期刊:rev chem engDOI:10.1515/revce-2017-0004

本文档属于类型b,即一篇科学综述论文。以下是针对该文档的学术报告:

作者与机构
本文由Omar Abed Habeeb、Ramesh Kanthasamy*、Gomaa A.M. Ali、Sumathi Sethupathi和Rosli Bin Mohd Yunus共同撰写。作者分别来自马来西亚彭亨大学(Universiti Malaysia Pahang)的化学与自然资源工程学院、工业科学与技术学院,以及埃及艾资哈尔大学(Al-Azhar University)的化学系和纳米科学与应用中心(ACNA)。此外,Sumathi Sethupathi来自马来西亚拉曼大学(Universiti Tunku Abdul Rahman)的环境工程系。

发表时间与期刊
本文发表于2017年,收录于期刊《Reviews in Chemical Engineering》(Rev Chem Eng),DOI为10.1515/revce-2017-0004。文章于2017年2月1日收到,并于2017年8月10日被接受。

主题与背景
本文的主题是石油精炼厂废水中硫化氢(H₂S)的排放源、法规及其去除技术的综述。H₂S是一种有害、恶臭且危险的气体化合物,主要来源于石油精炼过程中的废水处理。由于其高毒性和腐蚀性,H₂S的排放对环境和人类健康构成严重威胁。因此,开发高效的H₂S去除技术具有重要意义。本文旨在总结近年来在H₂S去除领域的最新技术,并比较物理化学、化学、生物和电化学方法的优缺点,为相关领域的研究者提供参考。

主要观点与论据
1. H₂S的毒性及其法规
H₂S是一种剧毒气体,即使在低浓度下也对人体健康有害。美国职业安全与健康管理局(OSHA)规定,工作场所中H₂S的暴露限值为20 ppm,最高允许浓度为50 ppm,持续暴露时间不超过10分钟。H₂S的毒性主要表现在对神经系统、呼吸系统和眼睛的刺激,高浓度暴露甚至可能导致昏迷或死亡。此外,H₂S还是一种强腐蚀性气体,能够腐蚀金属和混凝土管道,导致基础设施损坏。美国环境保护署(EPA)和其他国际机构制定了严格的法规,要求石油精炼厂在处理废水时严格控制H₂S的排放。

  1. H₂S的排放源
    H₂S的排放源可分为自然源和人为源。自然源包括火山、温泉和湿地等,而人为源主要来自石油精炼、天然气加工、煤炭气化等工业过程。在石油精炼过程中,H₂S主要通过脱硫反应生成,并在废水处理过程中释放。此外,硫酸盐还原菌(SRB)在厌氧条件下将硫酸盐还原为H₂S,也是H₂S的重要来源之一。本文详细列举了不同来源的H₂S排放浓度及其对环境的影响。

  2. H₂S去除技术
    本文综述了四种主要的H₂S去除技术:物理化学法、化学法、生物法和电化学法。

  • 物理化学法:吸附法是最常用的物理化学方法,尤其是活性炭(AC)吸附。活性炭具有高比表面积和丰富的孔隙结构,能够有效吸附H₂S。此外,复合材料和金属氧化物也被广泛应用于H₂S的去除。研究表明,活性炭表面功能基团和孔隙结构对H₂S的吸附能力有显著影响。
  • 化学法:化学法主要包括碱性吸收和氧化反应。常用的化学试剂包括氢氧化钠(NaOH)、次氯酸钠(NaOCl)和过氧化氢(H₂O₂)等。化学法能够快速去除H₂S,但成本较高且可能产生二次污染。
  • 生物法:生物法利用微生物将H₂S氧化为硫或硫酸盐。常用的微生物包括硫氧化细菌(如Thiobacillus和Pseudomonas)。生物法具有环保、成本低的优点,但处理效率较低且对操作条件敏感。
  • 电化学法:电化学法通过电化学反应将H₂S氧化为硫或硫酸盐。该方法适用于低浓度H₂S的去除,但设备复杂且能耗较高。
  1. 吸附技术的进展
    吸附技术是H₂S去除领域的研究热点。本文详细讨论了活性炭、复合材料和金属氧化物等吸附剂的性能及其影响因素。研究表明,活性炭的表面化学性质(如含氧功能基团)和孔隙结构对H₂S的吸附能力有显著影响。此外,通过添加过渡金属(如铜、锌、铁)可以进一步提高吸附剂的性能。本文还总结了不同吸附剂的H₂S吸附容量及其应用场景。

  2. 未来展望与建议
    本文指出,吸附法因其高效、低成本和环境友好性,是H₂S去除领域最有前景的技术。未来的研究应关注低成本、高吸附容量的吸附剂的开发,以及吸附剂的再生和稳定性问题。此外,生物法和电化学法在特定场景下也具有应用潜力,但需要进一步优化以提高处理效率和降低成本。

意义与价值
本文系统地总结了H₂S的排放源、毒性及其去除技术,为石油精炼厂和相关工业领域的废水处理提供了重要的参考依据。通过对不同去除技术的比较,本文为研究者提供了技术选择的指导,并指出了未来研究的方向。此外,本文强调了吸附技术在H₂S去除领域的重要性,为开发新型吸附剂提供了理论支持。

总结
本文是一篇关于H₂S去除技术的全面综述,涵盖了H₂S的毒性、排放源、去除技术及其未来发展方向。通过详细分析物理化学法、化学法、生物法和电化学法的优缺点,本文为相关领域的研究者提供了宝贵的参考信息。吸附技术因其高效、低成本和环境友好性,被认为是H₂S去除领域最有前景的技术。未来的研究应关注低成本、高吸附容量的吸附剂的开发,以及吸附剂的再生和稳定性问题。

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