178468. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a környezetet szennyező hulladék gázok nitrogén-oxid tartalmának eltávolítására
3 178468 4 A nitrogén-oxidok elnyeletése a fölöslegben levő levegő jelenlétében az (1-5) reakcióegyenletek szerint történik: 2CaC03+3NOí+H20= (1) = Ca(HC03)2 + Ca(N02)2 + NO Ca(HC03)2 +3N02 = = Ca(N03)2 + 2C02 + NO + H20 (2) 2NO + 02 = 2N02 (3) 4CaC03 +4N02 +2H20 = = 2Ca(HC03)2 + Ca(N03)2 + Ca(N02)2 (4) 2Ca(HC03)2 +4N02 = = Ca(N03)2 + Ca(N02)2 + 2C02 + 2H20 (5) Míg a nitrogén-dioxid lúgos közegben nitrát és nitrit keletkezése közben nyelődik el, addig savas közegben salétromsav képződik és NO fejlődik. Az NO aránylag gyorsan N02-vé oxidálódik a fölöslegben levő levegő hatására és újra elnyelethető. A fenti sztöchiometria szerint a nitrogén-oxid tartalom minden ciklusban a harmadára csökken. A kalciumés/vagy magnézium-karbonát tartalmú zagy közel semleges kémhatású, tehát mindkét fajta diszproporcionálódással számolni kell. így a nitrát mellett kevés nitrit is keletkezik, de nagy előny a lúgos elnyeletéshez képest, hogy lényegesen kevesebb a nitrit részaránya. Kísérleteink során azt tapasztaltuk, hogy ez tovább csökkenthető, ha a 0,01—0,1% mennyiségben réz(ll)- vagy molibdén(VI)-sót, illetve a két anyag különböző arányú, célszerűen 1 : 1 mólarányú keverékét adjuk az elnyelető zagyhoz. Vizsgálataink szerint a meglepően gyors és hatékony gázelnyelés oka a karbonát tartalmú szuszpenzió ama előnyös tulajdonságában keresendő, hogy a folyadékban történő abszorpcióval párhuzamosan lehetőség van az igen aktív, nagy felületű szilárd részecskéken történő adszorpcióra is. A szilárd részecskékben történő széndioxid fejlődés kedvezően befolyásolja az aktív felület nagyságát, mert növeli a diszperzitás fokát. Az elnyeletés során a karbonát tartalmú vizes szuszpenzió oldott ionkoncentrációja fokozatosan növekszik, miközben a szilárd rész mennyisége állandóan csökken. Az ionkoncentráció csökkenése természetszerűleg az elnyelető folyadék vezetőképességének növekedésével jár. így az elnyelető zagy elhasználódásának mértéke egyrészt a szilárd fázis csökkenésének megfigyelésével, másrészt a vezetőképesség mérésével állapítható meg. A találmány szerinti gáztisztító eljárás kivitelezésénél előnyös a minél magasabb diszperzitás fokú zagy alkalmazása. Az 1—100 mikron méretű részecskéket tartalmazó zagy megfelelő. Ebben a tartományba esik a cukorgyári és az ammóniagyári hulladék mésziszap részecskemérete is. Fontos szempont, hogy megfelelő hosszú legyen a gáz és az elnyelető zagy együtt tartózkodásának ideje, mert csak így van lehetőség a diszproporcionálódás során képződő NO újraoxidádójára és elnyelődésére akár 2-3 ciklusban is. Szobahőmérséklet és 80 °C közötti tartományban 10-30 másodperc tartózkodási időt találtunk megfelelőnek. A nitrogén-dioxid elnyeletése közben a zagy erőteljesen habzik. Különösen a cukorgyári mésziszap alkalmazásakor észlelhető ez a nem kívánatos jelenség, amiért a mésziszapbán levő mintegy 10-15% szerves anyag tartalom a felelős. A habzás azért lehet káros, mert a gázelvezetőcsövek eldugulhatnak. Megfelelő habzásgátlók alkalmazásával mint pl. Struktol J 647, Struktol J 652, Siliconöl PL, Siliconöl L-50 stb. a habzás kiküszöbölhető. A katalizátorként ajánlott réz-sóknaít ugyancsak jelentős habzásgátló hatásuk van, mivel a mésziszapbán jelenlevő peptidekkel kevéssé oldódó komplexeket képeznek. Lényeges, hogy az elnyelető zagy sűrűsége megfelelő legyen, mert ha az túl nagy, az elnyeletés közben a zagy megszilárdul, a gázáram elakad. A túlságosan híg oldat pedig ezért nem kívánatos, mert kicsi a fajlagos elnyelő kapacitása, gazdaságtalanul tárolható, szállítható. Ezek figyelembevételével olyan zagyot célszerű alkalmazni, amelynek szárazanyag tartalma 5—50% között van. A kimerült lé elnyelőképessége friss mésziszappal vagy dolomitporral, vagy hegyi krétával megújítható és újra felhasználható, ezáltal a kísérő víz mennyisége csökkenthető. A kimerült elnyelető lé főleg kalcium és/vagy magnéziumnitrát tartalmú oldat, amely molibdén és réz nyomokat is tartalmaz. Előnyösen használható mezőgazdasági területek kezelésére. A találmányban javasolt eljárás tehát jelentősen előnyösebb mint az eddig alkalmazottak, mert megakadályozza a légkör nitrogén-dioxid szennyeződését, megmenti a mezőgazdaság számára fontos nitrogénvegyületet és ehhez többnyire hasznavehetetlen ipari hulladékokat használ. A találmány szerinti eljárás gyakorlati kiviteli módjait közelebbről a következő példák szemléltetik: 1. példa Levegő-nitrogén-dioxid gázelegy N02 tartalmának megkötése víz-dolomit szuszpenzióban. Két egymással sorbakapcsolt, zsugorított üvegszűrős gázbevezetővel ellátott gázmosópalackba 50-50 súlyrész vizet és 20-20 súlyrész dolomit port töltöttünk. 20 súlyrész nitrogén-dioxid és 200 súlyrész levegő elegyét 20 másodperces tartózkodási időt számítva vízsugárszivattyú segítségével átszívattuk az elnyelető oldatokon. Az elnyelető hőmérséklete kezdetben 20 °C, majd 30 °C-on állandósult. Az eredeti N02 tartalom 90%-a elnyelődött, miközben az első gázmosóban levő zagy csaknem teljesen kitisztult, a másodikban levő szilárd fázis mennyisége is észrevehetően csökkent. Az abszorbeálódott N02 12— 15%^a nitrit, a többi nitrát alakban van jelen az oldatban. Az elnyelető zagy újabb 20 súlyrész dolomitpor hozzáadásával egy alkalommal megújítható, az elnyelető kapacitás megegyezik az eredetivel. 2. példa Levegő nitrogén-dioxid gázelegy N02 tartalmának megkötése víz-dolomit szuszpenzióban réz(II)-szulfát katalizátor alkalmazásával. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
