CS268203B1 - Způsob separace rtuti ze vzduchu a plynů kontaminovaných Jejími parami - Google Patents

Abstract

Navržený,způsob separace rtuti je určen k odstraňování par a aerosolu rtuti z kontaminovaného vzduchu nebo plynu z provozů pracujících a kovovou rtutí, jako např. z odtahů destilač- ních aparatur na výrobu a čištění rtuti, z výfuku vývěv čerpacích automatů rtuťových výbojových světelných zdrojů, z filtro-ventilačníoh zařízení elektrolyzérů s Hg katodami, výroby rtuťových teploměrů atd. Řešeným problémem je dosažení vysoké účinnosti a spolehlivosti separace rtuti z kontaminovaného odpadního vzduchu nebo plynu při malém aerodynamickém odporu separačního zařízení. Podstata řešení spočívá ve využití vzájemné reaktivity par a aerosolu rtuti β parami Jodu v plynné fázi za vzniku pevného Jodidu rtuťnatého.

Description

Vynález se týká způsobu separace rtuti ze vzduchu a plynů kontaminovaných jejími parami nebo aerosolem. Vynález řeší problém účinného odstraňování par a/nebo aerosolu rtuti z kontaminovaného odpadního vzduchu nebo plynu z provozů pracujících s kovovou rtutí, jako např. z odtahu destilačníoh aparatur na výrobu a čištění·rtuti, z výfuku vývěv čerpacích automatů rtuťových výbojových svételných zdrojů, z odtahů elektrolyzéřů a Hg katodami, z filtroventilačních zařízení výroby rtuťových teploměrů a tlakoměrů atd.

Problematice čištění vzduchu a odpadních plynů od par rtuti a aerosolu byla věnována, vzhledem k četnosti zdrojů produkujících výše uvedené emise a k vysoké toxicitě par rtuti, značná pozornost. Proto je v současné době známo několik různých způsobů jejího řešení. Z postupů založených na čistě fyzikálním principu je nejběžnější vymražování. Jeho základní nevýhodou je nutnost dosažení nízké teploty v celém objemu kontamiηnvπn4ho vzduchu nebo plynu, protože i při teplotě -25 °C dosahuje tenze par rtuti ve stacionárním stavu hodnoty odpovídající rovnovážné koncentraci 0,1 mg Hg/m^ vzduchu nebo plynu, což je horní mez najvyšší přípustné koncentrace par rtuti uváděná v hygienických předpisech ve většině vyspělých států. Proto je v omezeném rozsahu používáno pouze v systémech s velmi malým průtokem silně kontaminovaného vzduchu nebo plynu, a to většinou jako první stupen, který zajišťuje zvýšení sorpční kapacity druhého stupně separace rtuti založeného obvykle na fyzikálně-chemických pochodech. U metod využívajících fyzikálně-chemické principy je plynná rtuť zachytávána na pevných sorbentech nebo v kapalině, často za její současné chemické přeměny na vhodnou, stabilní sloučeninu. K jejímu záchytu na pevných sorbentech jsou používány běžné nosiče, např. aktivní uhlí, zeolity, oxid hlinitý, oxid křemičitý, preparované látkami schopnými vázat páry rtuti. K preparaci nosičů byla navržena řada látek, z nichž se nejčastěji aplikuje polysulfid vápenatý, trijodid draselný, kyselina sírová a vybrané sloučeniny selenu. Do této skupiny způsobů separace rtuti je možno zařadit i záchyt jejích par na jemně práškových kovech tvořících snadno amalgamy. Nejčastěji voleným kovem je zinek, protože poskytuje se rtutí amalgam v přijatelných teplotních intervalech. Aplikace dalších použitelných kovů, jako např. stříbra a zlata, se pro jejich vysokou cenu neujala v praxi, a to ani v případě zvětšení účinného povrchu kovu jeho nanesením na inertní nosič v tenké vrstvě. Nevýhodou sorpce par rtuti na filtrech z pevných sorbentů bývá jejich vysoký aerodynamický odpor, nižší spolehlivost, která je dána mechanizmem záchytu a snadnou dezaktivací účinného povrchu sorbentů např. vyloučením oleje a nečistot na něm, chemickou přeměnou nestabilních aktivních složek atd., a v některých případech i nedostatečná účinnost. K separaci rtuti z kontaminovaného vzduchu nebo plynu mokrými procesy realizovanými např. formou clon, sprch, promývaČek, praček, se používá různých, nejčastěji vodných, roztoků látek, schopných chemické reakce se rtutí v kovovém stavu. Jako účinné látky těchto roztoků byly navrženy polysulfid vápenatý, peroxodisíran amonný, thiosíran sodný, thiokyanatan draselný v prostředí HjSO^, zředěná směs kyseliny sírové a chlorovodíkové, měňnaté soli...

Aplikace mokrých procesů sice potlačuje některé nevýhody sorpce par rtuti na výše uvedených filtrech - snížení aerodynamického odporu, zvýšení spolehlivosti, na druhé straně však klade podstatně vyšší požadavky na konstrukci, údržbu a obsluhu použitého zařízení. Nevýhoda»většiny řešení je nižší, často nedostatečná, účinnost separace, např. vypíráním par rtuti roztokem směsi HjSO^ a HCL se dosáhne snížení koncentrace Hg z hodnoty 30 mg/m^ na hodnotu 1 až 3 mg/m^ vzduchu. Z teoretického hlediska je nejvhodnější separace par rtuti reakcí v plynné fázi za vzniku pevné látky. Tento princip byl aplikován u čištění odpadních plynů od par rtuti plynným sulfanem za vzniku pevného sulfidu rtuťnatého. Základní výhodou tohoto postupu je jeho vysoká účinnost, která je v důsledku přívodu stále čerstvého roakčního média konstantní, a zanedbatelný aerodynamický odpor. Jeho nevýhodou je jedovatost sulfanu a použitelnost při teplotách nad 70 °C, což podstatně omezuje možnosti jeho aplikace.

Nevýhody výše uvedených postupů značně potlačuje námi navržený způsob separace rtuti z plynných odpadů kontaminovaných jejími parami a aerosolem, který je založen na jejich reakci s parami jodu v plynné fázi za vzniku pevného jodidu rtuťnatého.

CS 268 203 B1

Toto řešení umožňuje separovat z kontaminovaného vzduchu nebo plynu páry a aerosol rtuti v teplotním intervalu -20 ⁰ až + 120 °C, a to při zanedbatelném aerodynamickém odporu, velmi vysoké a konstantní účinnosti, Např, v teplotním intervalu 0 až 60 °C je možno navrženým postupem snížit koncentraci rtuti ve výstupním vzduchu na hodnotu nižší než 0,0001 mg/m\ a to nezávisle na konoentraoi rtuti ve vstupním, knntamlnmrwném vzduchu, Základní výhody tohoto Způsobu proti sulfanovému postupu spočívají v možnosti jeho použití k separaci rtuti z kontaminovaného vzduchu nebo plynu o nižší teplotě, např. o teplotě 0 až 40 °C, která je v praxi nejběžnější, a v podstatně nižší toxicitě použitého reakčního média. Proti ostatním jmenovaným postupům navíc poskytuje již výše uvedené výhody, tj. vyšší účinnost nezávislou na přítomnosti dalších látek v emisích, např. olejové mlhy, vyšší spolehlivost, výrazně nižší aerodynamický odpor, použitelnost v širokém intervalu koncentrace rtuti v emisích atd.

Navržený způsob separace je blíže ozřejměn na třech následujících příkladech, kde na obr. 1 až 3 je znázorněno blokové schéma zařízení pro separaci rtuti.

Příklad 1

V tomto příkladu je popsána aplikace navrženého způsobu v Jednoduchém zařízení, které je určeno k separaci konstantního množství par rtuti ze vzduchu. Blokové schéma zařízení je znázorněno na obr. 1.

Vlastní zařízení sestává z přívodu tlakového vzduchu 1,redukčního ventilu 2» zásobníku 2 pevného jodu a vyvíječe jeho par, přívodu kontaminovaného vzduchu £, reakční zóny 2 a separátoru 6.

Redukčním ventilem 2 je přiváděno do zásobníku 2 pevného jodu takové množství vzduchu, které odpovídá odsublimování stechiometrického množství jodu vzhledem k množství rtuti v plynném odpadu za damou časovou jednotku. V reakční zóně 2 dojde k promísení médií a chemické reakci rtuti s jodem ve formě par za vzniku pevného jodidu rtuínatého. Pevný produkt reakce je zachycen v separátoru pracujícím např. na principu sedimentace.

Změnu parametrů kontaminovaného vzduchu na jinou konstantní hodnotu je možno eliminovat změnou průtoku tlakového vzduchu redukčním ventilem 2.

V případě temperace zásobníku 2 na teplotu kontaminovaného vzduchu tento systém automaticky reaguje na změnu koncentrace rtuti v odpadním vzduchu vyvolanou změnou jeho teploty, protože poměr tenzí par rtuti a jódu je v intervalu 20 °C pro danou aplikaci prakticky konstantní.

Zařízení podle příkladu 1 je možno uplatnit např. k separaci rtuti z plynného odpadu z destilačních kolon a výfuku vývěv čerpacích automatů.

Příklad 2

V příkladu je popsána aplikace navrženého způsobu v zařízení, které je určeno k separaci rtuti z kontaminovaného vzduchu o proměnlivých parametrech - průtoku vzduchu a koncentrace rtuti v něm. Blokové schéma zařízení je znázorněno na obr. 2.

V tomto případě je množství potřebného jódu dávkováno změnou průtoku tlakového vzduchu redukčním ventilem 2 řízeného blokem 2 ▼ závislosti na odezvě čidla 8 průtoku vzduchu a/nebo koncentrace rtuti v něm. Postup je vhodný např. k separaci rtuti z kontaminovaného vzduchu filtro-ventilačních zařízení.

Příklad 3

Je analogií příkladu 2 - viz obr. 3 - s tím, že zařízení obsahuje za separátorem 2 navíc Hg analyzátor 8 odpadního vzduchu, který informuje o okamžité účinnosti separace, resp. koncentraci rtuti ve vyčištěném vzduchu, upozorňuje na závadu zařízení, případně zpětnou vazbou upravuje množství plynného jodu vstupujícího do zařízení.

Claims (1)

1. Způsob separace rtuti ze vzduchu a plynů kontaminovaných jejími parami a/nebo aerosolem, vyznačující se tím, že na páry a/nebo aerosol rtuti se působí parami jódu při teplotě -20 až + 120 °C.