化学选修2 硫酸工业中的三废处理及能量利用

清泉州阳光实验学校关于硫酸工业综合经济效益的讨论学习目的1．理解硫酸工业“三废〞的处理和利用。

2．通过对硫酸工业“三废〞、能量的利用以及消费规模、厂址的选择等的讨论，认识环境保护的重要性，培养良好的环境保护意识。

学习过程一、自学探究1．硫酸工业“三废〞的处理和利用：〔1〕尾气中的SO2，用吸收，可得到肥。

反响方程式是。

你认为还可以用等物质吸收，请写出有关的化学反响方程式。

〔2〕污水中含有，可用吸收，反响方程式是。

〔3〕废渣的利用。

2．硫酸消费过程中的三个反响是热反响，请你提出充分利用这些热能的方案。

3．假设要筹建一间硫酸厂，你认为应该考虑哪些因素？4．讨论：学过的化工消费〔如钢铁工业、合成氨、硝酸工业、煤和石油化工、氯碱工业等〕中，应该如何处理环境和综合经济效益等问题？二、总结与评价【总结】随着经济的开展，环境保护问题越来越引起人们的重视，本课就硫酸工业中的环境和综合利用等问题展开讨论，从而培养良好的环境保护意识。

【例题讲解】[例题]SO2是引起大气污染的主要有害气体之一，我国大气质量标准中规定大气中SO2的最高浓度限值如下表：大气中SO2三级标准浓度限值注：“年日平均〞为任何一年的平均浓度均值不许超过的限值；“日平均〞为任何一日的平均浓度不许超过的限值；“任何一次〞为任何一次采样测定不许超过的浓度限值。

〔1〕据报道，1952年2月，某城雾大无风，家庭和工厂排出的烟雾经久不散，大气中SO2的含量高达mg/〔m3空气〕，烟尘达mg/〔m3空气〕，居民普遍受到危害，4天之内死亡人数约4000，流经该城的主要河道也因此而受到污染，引起鱼类死亡。

大气中的SO2将直接危害陆生高等植物的____组织，大气中SO2超标最容易影响人的_______系统而患疾病，而河流中鱼类死亡与SO2造成大气污染所形成______有关。

〔2〕某空气污染监测仪是根据SO2和Br2水的定量反响来测定空气中的SO2含量的。

反响的溴来自一个装有酸性〔稀硫酸〕的KBr溶液的电解池阳极的氧化反响，电解池的阳极室与阴极室是隔开的。

第2课时硫酸工业中的三废处理及能量利用学案【学习目标】1.了解硫酸工业生产中的三废处理的方法，防止环境污染。

2.了解硫酸工业生产中如何实现能量的综合利用。

3.理解硫酸工业的有关计算。

【重点难点】1.理解硫酸工业的有关计算。

2.通过对硫酸工业“三废”、能量的利用以及生产规模、厂址的选择等的讨论，认识环境保护的重要性，培养良好的环境保护意识。

课前预习【情景材料】化工生产中废渣，一般是由未反应的固体原料或是在生产过程中新生成的固体所形成的。

化工废渣属于环境污染物，但许多化工废渣都有一定程度的利用价值。

从可持续发展的大战略上看待化工废渣的合理利用或处理，价值就更高了。

如何处理硫酸工业中的三废及能量利用？【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：一、生产中的三废处理1．尾气吸收硫酸生产的尾气中含有少量，可用吸收，使其生成，再用处理，生成和。

方程式为、；2.污水处理硫酸生产过程中的污水，含有杂质，可用中和法处理。

方程式为。

3.废渣的利用废渣可用来制或制造。

炉渣和矿灰，可作为的原料。

二、能量的充分利用硫酸生产过程中的三个反应都是热反应，如果分利用这些热量，不但可以由硫酸厂自行提供能量，而且还可以，可大大降低生产成本。

一般生产1t硫酸约需消耗的电能。

生产1t硫酸放出的反应热相当于的电能。

如果能够充分利用这些热量，不但可以由硫酸厂自行能量，还可以向外界大量的能量，可大大降低。

预习内容答案一、1.SO2 Ca(OH)2CaSO3H2SO4SO2CaSO4SO2 +Ca(OH)2 =CaSO3+H2O H2SO4+CaSO3= CaSO4+H2O+SO2↑2.酸性石灰乳Ca(OH)2 + H2SO4= CaSO4+2H2O3．砖水泥炼铁二、放向外界输出大量能量100 kW·H 200 k W·H 提供输出生产成本堂中互动【问题探究1】常说的工业三废指的是什么？硫酸工业生产过程中三废如何处理？【教师点拨】预处理及生产过程中产生的废气、废液、废渣情况及处理成本，往往成为是否采用该工艺的决定性因素。

硫酸工业三废处理硫酸生产中的“三废”处理硫酸厂的尾气必须进行处理，因为烟道气里含有大量的二氧化硫气体，如果不加利用而排空会严重污染空气。

1) 尾气吸收①用氨水吸收，再用H2SO4处理：SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 (NH4)2SO3+H2SO4=(NH4)2SO4+SO2↑+H2O ②用Na2SO3溶液吸收：Na2SO3+SO2+H2O=2NaHSO3 ③用NaOH溶液吸收，再用熟石灰和O2处理；（此方法反应复杂，还可能发生其他反应）SO2+ NaOH = NaHSO3 NaOH +NaHSO3= Na2SO3+ H2O Na2SO3+Ca(OH)2= CaSO3↓+ 2NaOH 2 CaSO3 + O2= 2CaSO4 或者一是进行第二次氧化，即直接将尾气再次通入接触室让其反应；二是两次氧化后的气体加以净化回收处理2)污水处理硫酸厂废水中含硫酸，排放入江河会造成水体污染。

通常用消石灰处理：Ca(OH)2+ H2SO4=CaSO4+2H2O。

生成的硫酸钙可制建材用的石膏板。

3)废热利用硫酸工业三个生产阶段的反应都是放热反应，应当充分利用放出的热量，减少能耗。

第一阶段黄铁矿燃烧放出大量的热，通常在沸腾炉处设废热锅炉，产生的过热蒸汽可用于发电，产生的电能再供应硫酸生产使用（如矿石粉碎、运输，气流、液流等动力用电）。

第二阶段二氧化硫氧化放热可用于预热原料气，生产设备叫热交换器，原料气又将三氧化硫降温，再送入吸收塔。

4）废渣的利用黄铁矿的矿渣的主要成分是Fe2O3和SiO2，可作为制造水泥的原料或用于制砖。

含铁量高的矿渣可以炼铁。

工业上在治理“三废”的过程中，遵循变“废”为宝的原则，充分利用资源，以达到保护环境的目的。

硝酸工业废气物治理硝酸装置最大的污染就是尾气排放，俗称“黄龙”，其主要有害成分是氮氧化物(N0 )，如NO，N0：硝酸生产排放的氮氧化物等有害物质与硝酸生产的方法及吸收操作条件的选择有密切关系，稀硝酸吸收法利用NO，NO 在硝酸中的溶解度比在水中大的原理，可用稀硝酸对NO 非其进行吸收。

三废处理一．硫酸三废处理废水硫酸工业废水处理通常采用中和法，中和法系统的设计，一般分为三个组成部分：中和药剂的制备和投配；中和反应及沉降；污泥处置。

从生产中排出的废硫酸或含硫酸废水，如果在原工序中已无法再直接使用，可以考虑用于对硫酸质量要求不高的其它生产工序中，这样既节约资源，又减少废酸的排放量。

另外，一些以硫酸为原料的生产工艺，若对硫酸中的杂质要求不严，也可直接用废硫酸或将废硫酸稍加处理后用作原料。

用氨中和废硫酸可制取硫酸铵肥料。

废酸中的有机杂质一般在制得硫酸铵后除去，脱除杂质的方法主要有萃取法、氧化法、盐析法、凝聚法和离子交换法等。

对于硫酸浓度很低，水量较大的废水，由于回收硫酸的价值不高，也难以进行综合利用，可用石灰或废碱进行中和，使其达到排放标准或有利于后续的处理。

除上述几种常用方法外，废硫酸及含硫酸废水的处理还有电解法、冷冻法、热解法、渗析法、气提法等，但在我国，浓缩回收法及中和处理法目前仍是应用最广的方法。

在生产中，应根据废硫酸或含硫酸废水的浓度、所含杂质的组成来选择回收或处理方法。

特别是对精细化工行业产生的废硫酸或硫酸废水来说，由于所含的有机杂质成分极为复杂，硫酸的浓度变化很大，而处理量不大，这就更要注意根据具体情况选择投资较小、收效较大的方法。

废气工业硫酸废气处理方法有：1、燃烧法2、吸附法3、吸收法1、燃烧法燃烧法是消除法的一种,是利用有机气相污染物易燃烧性质进行处理的一种方法,把可燃的有机气相污染物当作燃料来燃烧。

该法适合处理高浓度有机气相污染物,燃烧温度控制在1100℃以上,去除效率达95％以上。

催化燃烧法因其净化效率高,工艺简单,是应用最广的一种,也有不少国产装置；但其主要问题是能耗大,尤其是废气浓度低时热回收量少能耗更大；又浓度变化大时适应性不佳等亦限制了其应用。

因而,工程实际使用率并不高。

2、吸附法,吸附法属于回收法的一种。

它主要利用一些具有吸附能力的物质来吸附有害成分,达到消除污染的目的。

化学实验室“三废”处理措施为防止实验室的污染扩散，污染物的一般处理原则为：分类收集、存放，分别集中处理。

尽可能采用废物回收以及固化、焚烧处理，在实际工作中选择合适的方法进行检测，尽可能减少废物量、减少污染。

废弃物排放应符合国家有关环境排放标准.实验室排污主要是废水、废气、废渣,由于其排污比较分散，排污量小，而且成分复杂，一般不采用工业化的处理方法。

根据排污特点和国家环境保护有关规定特制定化学实验室的“三废”处理措施。

1、废气（1）对可能产生毒害性较小的气体的实验，放在通风橱内操作、废气通过排气管道稀释排放到高空大气中。

(2）可能产生毒害性较大的气体的实验，通过吸收瓶吸收转化处理，稀释排放。

如二氧化氮NO2、二氧化硫SO2、氯气Cl2、硫化氢H2S等酸性气体用碱液吸收。

2、废液（1）废酸、废碱采用中和方法,用水稀释后排入污水管道。

（2）一般盐溶液直接排放,含有有害离子的盐溶液进行化学法转化处理后稀释排放。

贵重金属离子的溶液，采用还原法处理后回收。

含氰化物的废液用氢氧化钠溶液调至pH10 以上,再加入3％的高锰酸钾使CN-氧化分解。

CN—含量高的废液可用碱性氯化法处理,即先用碱调至pH值大于10，再加入漂白粉（次氯酸钠），使CN—氧化成氰酸盐，并进一步分解为二氧化碳和氮气。

在pH10以上加入使CN—氧化分解。

含汞盐的废液：①硫化物共沉淀法：先将含汞盐的废液调至pH8~10，然后加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，再加入共沉淀剂硫酸亚铁，生成的硫化铁将水中的悬浮物硫化汞微粒吸附而共沉淀，静置后分离，再离心过滤,清液中的含汞量降到0.02mg·L-1以下,可直接排放。

少量残渣可埋于地下，大量残渣用焙烧法回收汞、或再制成汞盐.但要注意,一定要在通风橱内进行。

②还原法：用铜屑、铁屑、锌粒、硼氢化钠等作还原剂，可以直接回收金属汞。

含铬废液量较大的是废铬酸洗液，可用高锰酸钾氧化法使其再生，继续使用。

方法是：先在110～130℃下不断搅拌加热浓缩，除去水分后，冷却至室温，缓缓加入高锰酸钾粉末,每1000mL中加入10g左右，直至溶液呈深褐色或微紫色（注意不要加过量）,边加边搅拌，然后直接加热至有三氧化硫出现，停止加热。

硫酸工业生产中“三废”的处理配套练习1．治理“三废”，保护环境最主要的方法是( )A ．减少污染严重的工厂B ．把“三废”深埋C ．提高认识D ．变废为宝，综合利用【解析】减少污染应从源头上抓起减少排放，而治理则要变废为宝，综合利用。

【答案】 D2．接触法生产硫酸的过程中，对废气、废水、废渣、废热的处理正确的是( )①尾气用氨水处理 ②污水用石灰乳处理 ③废渣用来造水泥、炼铁 ④设置废热锅炉产生蒸汽、供热或发电A ．①②B ．①③④C ．①②③D ．①②③④【解析】硫酸厂尾气中含有SO 2，可用氨水吸收处理；硫酸厂废水中含有硫酸可用石灰乳中和；硫酸厂废渣中含有SiO 2、Fe 2O 3等，可用于制造水泥、炼铁；由于硫酸生产过程中三个化学反应都是放热反应，可以充分利用这些反应放出的热能来降低生产成本。

【答案】 D3．工业上以黄铁矿为原料制硫酸所产生的尾气除了含有N 2、O 2外，还含有SO 2等对环境有较大影响的有害气体。

能用于测定硫酸尾气中SO 2含量的是（ ）A.NaOH 溶液、酚酞试液B.石灰水、石蕊试液C.碘水、淀粉溶液D.氨水、酚酞试液【解析】测定SO 2含量必须要能跟SO 2反应，而且可以用颜色变化来准确确定反应终点。

A 项和D 项虽然能反应，但A 在完全生成Na 2SO 3时溶液还是碱性，没变色，而D 在SO 2还没与氨水完全反应时就开始变色了。

B 项石灰水中所含溶质较少，且石蕊试液的颜色变化不明显。

【答案】 C4．构建和谐社会的内容之一是人类与环境的和谐发展，而“绿色化学”的内容是指从技术经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用，下列化学反应不．符合“绿色化学”概念的是( )A ．消除硫酸厂尾气中的SO 2：SO 2＋2NH 3＋H 2O===(NH 4)2SO 3B ．消除硝酸工业尾气的氮氧化物的污染：NO ＋NO 2＋2NaOH===2NaNO 2＋H 2OC ．制CuSO 4：Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O D ．制CuSO 4：2Cu ＋O 2＋2H 2SO 4=====△2CuSO 4＋2H 2O 【解析】选项中给出的4个反应均符合化学反应规律，从技术上、原理上均是可行的，但C 项会产生污染环境的SO 2气体，不符合“绿色化学”的主旨。

现吨市安达阳光实验学校硫酸工业中的三废处理及能量利用1.接触法制硫酸的接触室里有一个热交换器,有关它的下列说法正确的是( )A.其主要作用是给催化剂加热B.其作用是把生成的热量传递给需要预热的混合气体,并将反后生成的气体冷却C.为了充分利用余热,使冷水经过热交换器,从而得到热水D.进行热量传递时,冷、热气体流向相同解析:接触室中的热交换器是在每两层催化剂的中间,因此起不到给催化剂加热的作用,热交换器管内和管外流动的均是气体,且采用的是逆流(即气体流向相反)形式。

答案:B2.下列说法中,不正确的是( )A.硫酸工业的尾气必须回收、净化处理,主要为了充分利用原料B.所谓“酸雨”,主要含有硫的氧化物以及形成的硫酸及亚硫酸C.大气中,大量的SO2来源于煤和的燃烧、金属矿石的冶炼D.消除大气污染的主要方法之一是减少污染物的排放解析:硫酸工业尾气中主要含SO2,如直接排入空气中,一是污染大气,二是浪费原料,所以尾气的回收、净化处理有两方面的原因,不单单是充分利用原料。

答案:A3.你认为减少酸雨的形成可以采取的措施是( )①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤能源A.①②③B.②③④⑤C.①③⑤D.①③④⑤解析:酸雨的形成主要是因为大量燃烧含硫的煤产生大量SO2排放到大气中造成的,所以①③⑤能减少酸雨的形成,而把烟囱造高对SO2的产生不影响。

在酸化的土壤中加石灰是对酸雨造成的危害的处理,故②④不正确。

答案:C4.工业制硫酸用硫黄作为原料产生的污染比用黄铁矿小,主要方面是( )A.废气B.废渣C.废水D.酸雨解析:用黄铁矿制硫酸,废渣较多,而用硫黄作为原料,几乎没有废渣,但废气的量没有减少,也会产生废水。

答案:B5.工业上制硫酸时,下列措施不合理的是( )A.用98%的硫酸代替水吸收SO3B.将尾气直接放空C.将矿石粉碎成很细的颗粒D.接触室内安装热交换器解析:B项中尾气中含SO2对环境有污染,不能直接放空。