二氧化硫对工人的危害及防范措施
二氧化硫(化学式:SO2)是最常见的硫氧化物。无色气体,有强烈刺激性气味。大气主要污染物之一。火山爆发时会喷出该气体,在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物,因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中,会形成亚硫酸(酸雨的主要成分)。若把SO2进一步氧化,通常在催化剂如二氧化氮的存在下,便会生成硫酸。这就是对使用这些燃料作为能源的环境效果的担心的原因之一。
1、SO2
对人体的危害
SO2
被人体吸入呼吸道后,因易溶于水,故大部分被阻滞在上呼吸道。在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸,一部分进而氧化为硫酸,使刺激作用增强,如果人体每天吸入浓度为100
ppm的SO2,8
h
后支气管和肺部将出现明显的刺激症状,使肺组织受到伤害。有色金属冶炼过程中不但产生SO2
气体,还会产生大量的粉尘。SO2
和粉尘的联合作用,对产业工人的身体健康造成了重大的损害。因为SO2
随飘尘气溶胶微粒进入人体肺部深层,毒性将增加3~4
倍,导致肺泡壁纤维增生。如果增生范围波及广泛,形成肺纤维性变,发展下去可使肺纤维断裂形成肺气肿。据某冶炼厂统计,300
名接触SO2的职工,有30
%的人患有不同程度的支气管疾病。
SO2
还可被人体吸收进入血液,对全身产生毒性作用,它能破坏酶的活力,影响人体新陈代谢,对肝脏造成一定的损害。慢性毒性试验显示,SO2
有全身性毒性作用。兔吸入18~22
mg/
m3
浓度的SO2,每日2
h,经半年左右,对伤寒病的免疫反应明显下降。小鼠吸入5124
mg/
m3
低浓度SO2,经半年亦能出现免疫反应受抑制的现象。故长期接触者可能会有呼吸道疾病发病率增加或感冒后不易痊愈,除由于SO2的直接刺激作用外,尚可能与免疫反应受抑制有关。
曾经对长期接触平均浓度在50
mg/
m3的SO2的人员进行调查,发现慢性鼻炎的患病率较高,主要表现为鼻粘膜肥厚或萎缩,鼻甲肥大,或嗅觉迟钝等;其次患牙齿酸蚀症;脑通气功能明显改变,时间肺活量及最大通气量的均值降低;肝功能检查与正常组比较有显著差异。
SO2
还具有促癌性。动物试验结果表明10mg/
m3的SO2
可以加强苯并(a)
芘致癌作用,这种联合作用的结果,使癌症发病率高于单致癌因子的发病率。
2、防治措施
2.1个人防护
首先,应加强劳动保护及安全生产的教育。操作工人可以将数层纱布用饱和碳酸钠溶液及%甘油湿润后夹在纱布口罩中以吸收SO2。工作前后应当用2
%碳酸钠溶液嗽口。
2.2常规处理SO2
方法
在注意工人个人防护的同时,应采取有效措施处理SO2
烟气。从五十年代开始,中国对有色冶炼烟气中低浓度SO2的回收利用开展了一系列的试验研究工作,并取得了一定的进展。
亚铵法:采用亚铵法处理SO2
是用氨水吸收SO2,副产品亚铵。虽然亚铵法技术较成熟,但产生的副产品是液体状态的亚铵,产品的贮存运输都较困难,只适用于有氨源的小型冶炼厂。
亚硫酸钠法:中小型的冶炼厂可采用亚硫酸钠法进行烟气脱硫。亚硫酸钠法是利用烧碱或纯碱吸收SO2,同时产生副产品亚硫酸钠。例如,上海冶炼厂就采用此法处理烟气。亚硫酸钠法工艺简单,操作方便,系统阻力小,投资和操作费用低。脱硫效率高达95
%左右。但需消耗纯碱和烧碱,每吨无水亚硫酸钠消耗纯碱0.8
t,烧碱0.1
t。副产品亚硫酸钠用途有限,因此不能普遍采用。
氧化锌法:对于铅锌冶炼厂可采用氧化锌法处理SO2。如湖南水口山矿务局第四冶炼厂就是采用此法。氧化锌法是以氧化锌为吸收剂,生成的亚硫酸锌渣全部返回锌精矿沸腾炉焙烧,分解出SO2
气体可用于制取浓SO2。
V2O5
氧化法:有色金属冶炼过程中产生的SO2
浓度一般低于315
%,不适合直接回收制造SO2。沈阳冶炼厂为了实现SO2的治理。对生产工艺进行了改革,采用密闭式鼓风炉,同时改造了排烟系统,严格控制炉口和烟道的负压,降低了漏风率,从而提高了SO2的浓度(4
%~5
%),达到了制酸的要求。利用V2O5
作催化剂,使SO2
氧化为SO3,利用稀硫酸吸收SO3,制造H2SO4,反应如下:
2SO2
+
O2——SO3
SO3
+
H2O——H2SO4
由于烟气中含有As2O3,致使催化剂中毒,降低了SO2的转化率。
2.3活性炭吸咐法处理SO2
针对以上处理方法存在的问题,系统地研究了利用活性碳吸附法处理有色金属冶炼过程中产生的SO2,克服了以上治理方法的缺点和局限性。
当含SO2的废气与活性炭接触时,SO2
即被吸附,当有O2
和水蒸汽存在时,伴随着物理吸附同时发生化学吸附,具体反应如下:
物理吸附:SO2
——SO2
O2——O2
H2O——H2O
化学吸附:2SO2
+
O2——2SO3
SO3
+
H2O——H2SO4
H2SO4——H2SO4
当活性炭上吸附了一定量的H2SO4
后,用水洗法再生活性炭,并得到副产品H2SO4。
SO2
转化为SO3
是在活性炭的催化作用下完成的,传统的活性炭吸附法只是利用了活性炭本身的催化剂性能,催化活性低,反应速度缓慢,设备庞大。而此种活性炭处理法是利用活性炭是催化剂载体的特性,在活性炭上载有某种活性成分,构成了更高活性的活性炭催化剂,使SO2
转化为SO3的反应速度大大加快,在此基础又研究了影响活性炭吸附法处理SO2的其它影响因素。
从实验结果看,在25
℃时脱硫效果最好,100
℃次之。虽然25
℃脱硫效率最高,但脱硫后的烟气温度较低,烟气的热浮力降低,不利于烟气扩散,烟气易返回地面,造成附近地面污染。若采用100
℃时脱硫,虽然脱硫效果不如25
℃的好,但脱硫效率已经达到较高的数值,并且脱硫后,烟气温度较高,易于排烟,因此,应采用100
℃温度下脱硫。
影响脱硫效率的各种因素相互制约,当脱硫温度取100
℃时,H2O/
SO2
=
1~2,O2/
SO2
=
10~14,空速为3
600
h
1时,脱硫效率可达96
%。
3、结论
在有色金属冶炼过程中产生的SOx,是对操作工人身体健康影响最大的有毒气体,必须采取有效的防治措施,以保证工人的身体健康。
用活性炭处理有色金属冶炼过程中产生的SO2,具有脱硫效率高、工艺简单、操作易控制、活性炭可再生重复利用、无二次污染等特点,克服了亚铵法,亚硫酸钠法和氧化锌法在应用上的局限性和缺点,也避免了用V2O5
氧化法的催化剂中毒问题,是一种行之有效且应用前景广泛的方法。
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侵入途径:通过呼吸系统
健康危害:易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。
急性中毒:轻度中毒时,发生流泪、畏光、咳嗽,咽、喉灼痛等;严重中毒可在数小时内发生肺水肿;极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤或眼接触发生炎症或灼伤。慢性影响:长期低浓度接触,可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。少数工人有牙齿酸蚀症[2]。
环境危害:对大气可造成严重污染。
燃爆危险:该品不自燃,有毒,具强刺激性。
急救措施:皮肤接触,立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗。就医。眼睛接触,提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。就医。吸入,迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。食入,用水漱口,饮牛奶或生蛋清。就医。
消防措施:危险特性不燃。若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。有害燃烧产物:氧化硫。
灭火方法:该品不燃。消防人员必须佩戴过滤式防毒面(全面罩)或隔离式呼吸器、穿全身防火防毒服,在上风向灭火。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳。
泄漏应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即进行隔离,小泄漏时隔离150m,大泄漏时隔离450m,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防毒服。从上风处进入现场。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/
吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方,防止气体进入。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能,用一捉捕器使气体通过次氯酸钠溶液。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
操作注意事项:严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩),穿聚乙烯防毒服,戴橡胶手套。远离易燃、可燃物。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、还原剂接触。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。
储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、氧化剂、还原剂、食用化学品分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。
接触控制/个体防护
职业接触限值:
中国MAC(mg/?):15
前苏联MAC(mg/?):10
TLVTN:OSHA
5PPM,13mg/?,ACGIH
2PPM,5.2mg/?
TLVWN:ACGIH
5PPM,13mg/?
监测方法:盐酸副玫瑰苯胺比色法;甲醛缓冲液-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法
工程控制:严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。提供安全淋浴和洗眼设备。
呼吸系统防护:空气中浓度超标时,佩戴自吸过滤式防毒面具(全面罩)。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴正压自给式呼吸器。
眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。
身体防护:穿聚乙烯防毒服。
手防护:戴橡胶手套。
其他防护:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作完毕,淋浴更衣。保持良好的卫生习惯。
废弃处置:把废气通入纯碱溶液中,加次氯酸钙中和,然后用水冲入废水系统。