Trenngradverläufe
4 Het Doekenfilter
5.7 Chemische achtergronden
G
L
) te verhogen.
Uit bovenstaande valt af te leiden dat de sproeiers altijd in goede conditie moeten zijn. Goed werkende sproeiers zorgen voor een voldoende contactoppervlak tussen gas en vloeistof.
5.7 Chemische achtergronden
Omwille van de eenvoud zijn de onderstaande reacties wat vereenvoudigt.
5.7.1 De zure trap
In de zure trap worden, zoals bekend de volgende stoffen afgescheiden:
- HCl
- HF
- Zware metalen
- Vliegas
Sterk zuur Het zoutzuurgas (HCl), ontstaan tijdens de verbranding van het afval, komt in de zure trap in aanraking met het waswater. Het zoutzuurgas is zeer goed oplosbaar in water, het is namelijk een sterk zuur. Men zegt wel eens: “zoutzuurgas is oneindig oplosbaar in water”.
Het zoutzuurgas valt in het water uiteen in ionen volgens:
HCl
→
H+ + Cl-Het waterstoffluoride zou in het water uiteen moeten vallen volgens:
HF
→
H+ + F-Zwak zuur Dit gebeurd echter niet volledig door het feit dat HF een zwak zuur is en het daardoor slechts gedeeltelijk uiteenvalt.
De volgende reactie gebeurt in werkelijkheid:
HF ⇄ H+ + F
-Dit wil niets anders zeggen dan dat dit proces doorgaat tot er een bepaald evenwicht bereikt wordt. Om nu dit evenwicht te verstoren kunnen we een base toevoegen aan de zure trap. De OH- ionen van de base moeten nu de H+ ionen afvangen en de Calciumionen reageren met de Fluorionen. Als dit gebeurd is, gaat er meer HF in oplossing. Dit proces gaat als volgt:
Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH
-HF ⇄ H+ + F
-H+ + OH- → H2O
Ca2+ + 2F- → CaF2
En vervolgens kan het HF verder oplossen:
HF
→
H+ + F-We zien hier dat door middel van evenwichtverstoring een zwak zuur opgelost kan worden in water.
De zware metalen (Me) kunnen zich nu vervolgens aan de ontstane Chloor en Fluor ionen binden volgens onderstaande formules:
Me2+ + Cl-
→
MeCl+MeCl- + Cl-
→
MeCl2ºMeCl2 + Cl-
→
MeCl3-MeCl3- + Cl-
→ MeCl
42-Dezelfde reacties maar nu voor de Fluor:
Me2+ + F-
→
MeF+MeF- + F-
→
MeF2ºMeF2 + F-
→
MeF3-MeF3- + F-
→
MeF42-Me : Dit is een willekeurig metaal, bijvoorbeeld Cadmium, Zink, Lood enzovoort.
Ion vorm MeCl+ : Dit betekent dat het in ionvorm voorkomt. Vaste stof MeCl2º: dit betekent dat het als vaste stof voorkomt.
De pH in de zure trap dient tussen 0 en 1 te liggen. Als de pH hoger ligt dan 1 zal wanneer er kalk, in welke vorm dan ook, toegevoegd wordt neerslag optreden. Ook wel scaling genaamd. Tevens dient de lage pH om ervoor te zorgen dat de metalen zich goed afscheiden. Voor de zware metalen in de zure trap kunnen we ook een aantal eenvoudige vergelijkingen opzetten. In de zure trap wordt namelijk ook een heel klein gedeelte, circa 10 %, van de zwaveloxiden afgevangen, voornamelijk SO3.
We krijgen dan de volgende vergelijkingen:
Me2+ + SO42-
→
MeSO42-5.7.2 De basische trap
In de basische trap worden de zwaveloxiden afgevangen. De zwaveloxiden, ook wel SOx genoemd staan voor:
- SO2
- SO3
Natronloog Aan de basische trap wordt Natronloog toegevoerd. Het natronloog bindt zich aan de zwaveloxiden volgens de onderstaande formule.
2NaOH + SO2
→
Na2SO3 + H2O2NaOH + SO3
→
Na2SO4 + H2OHet Na2SO3 en het Na2SO4 zijn in werkelijkheid in ionvorm in het water aanwezig. De beide stoffen zijn namelijk zeer goed oplosbaar in water. Dezelfde vergelijking gaat op voor het fluor, er wordt nu NaF gevormd. Als NaOH in water opgelost wordt gaat dit als volgt:
NaOH + H2O
→
Na+ + 2OH- + H+De natriumionen gaan nu met de zwaveloxiden de volgende reactie aan:
2Na+ + SO32-
→
Na2SO32Na+ + SO42-
→
Na2SO4In werkelijkheid zijn deze vergelijkingen veel complexer, echter om het geheel overzichtelijk en begrijpbaar te houden zijn ze eenvoudig gehouden.
PH 6,1 – 6,3 Het is aan te bevelen de pH in de basische trap tussen de 6 en 6,4 te handhaven. Dit heeft puur te maken met de afvangst van CO2, komt de pH namelijk op 6,5 of hoger dan wordt het aanwezige CO2 in het rookgas afgevangen volgens:
2NaOH + CO2
→
Na2CO3 + H2OAfgezien van het feit dat dit een zeer loffelijk en milieuvriendelijk streven is, zal het onherroepelijk resulteren in een verhoging van het chemicaliën verbruik in de basische trap. Om deze reden pH 6,2 in de basische trap.
Anderzijds is het ook een vast gegeven, dat wanneer de pH circa 6,7 of hoger is, er minder sulfiet in de wasser gevormd wordt.
Let wel: als men dit gaat uitvoeren, wees er dan van overtuigd dat u goed gekalibreerde, in de juiste range, pH meters gebruikt.
IJken Hiermee wordt bedoeld, dat wanneer u een pH van 6,2 wilt meten u een pH meter dient te gebruiken die bijvoorbeeld geijkt is met een buffervloeistof van 6,3.
5.7.3 De dichtheid
In de zure trap heeft de dichtheid op de vorming van sulfiet nagenoeg geen effect. In de basische wasser heeft de dichtheid een grote invloed op de vorming van sulfiet.
Dichtheid 1,12 Zodra de dichtheid van de basische wasser de 1,12 kg/dm3 overschrijdt neemt de vorming van sulfiet toe, zie grafiek 1. De kans dat het sulfiet met de rookgassen meegevoerd wordt, neemt hierdoor toe. Een verhoogt sulfietgehalte in de rookgassen na de wastrap kan leiden tot ernstige corrosie in de vorm van Lage Temperatuur Corrosie.
Tot slot nog de evenwichtreacties:
SO2 + 2O H-