Сернистый ангидрид, серы двуокись, оксид серы (IV) SO₂, бесцветный газ с характерным резким запахом. В природе встречается в вулканических газах. При - 10,5°С сгущается в бесцветную жидкость, затвердевающую при - 75°С в кристаллическую массу. Критическая температура 157,3°С, критическое давление 77,8 атм.

SO₂ хорошо растворим в воде с образованием сернистой кислоты H₂SO₃. Кислород окисляет SO₂ при высоких температурах в присутствии катализаторов; может окисляться до SO₃ и H₂SO₄ и восстанавливаться до S; с водными растворами щелочей SO₂ образует соли сернистой кислоты. Термически SO₂ очень устойчив; заметная диссоциация его на S и O₂ или SO и О происходит лишь около 2800°С.

SO₂ используется в производстве серной кислоты, серного ангидрида, солей сернистой (сульфитов, гидросульфитов) и серноватистой (тиосульфатов) кислот. Непосредственное применение находит в бумажном и текстильном производствах, при консервировании фруктов, ягод, для предохранения вин от скисания, для дезинфекции помещений. Жидкий сернистый ангидрид применяется как хладагент и растворитель.

Перевозят его в сжиженном состоянии под давлением. При выходе в атмосферу он дымит, скапливается в низких участках местности, подвалах, тоннелях, заражает водоемы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) сернистого ангидрида в атмосферном воздухе населенных мест (среднесуточная) 0.05 мг/м³, в рабочем помещении промышленного предприятия - 10 мг/м³.

Он опасен при вдыхании. Даже очень малая концентрация его создает неприятный вкус во рту и раздражает слизистые оболочки. Пары сернистого антидрида во влажном воздухе сильно раздражают слизистые оболочки и кожу. Появляются саднение в горле, кашель, резкая боль в глазах, жжение, слезотечение, дыхание и глотание затрудненные, кожа краснеет. Возможны ожоги кожи и глаз. Вдыхание воздуха, содержащего более 0,2% сернистого ангидрида, вызывает хрипоту, одышку и быструю потерю сознания. Возможен смертельный исход.

Вредное воздействие оказывает SO₂ и на растительность при концентрациях более 0,1 мг/м³. Наибольшая чувствительность у ели и сосны, наименьшая - у березы и дуба.

Защиту органов дыхания и глаз от сернистого ангидрида обеспечивают промышленные фильтрующие противогазы марки В (коробка окрашена в желтый цвет), Е (черный), БКФ и МКФ (защитный), респираторы противогазовые РПГ-67-В и универсальные РУ-60М-В, РУ-60МУ-В, а также гражданские противогазы ГП-5, ГП-7 и детские.

Если концентрация SO, выше максимально допустимой, должны использоваться только изолирующие противогазы. Это же требование относится и к ликвидации аварий на химически опасных объектах, когда концентрация сернистого ангидрида неизвестна. В зоне аварии для предохранения кожи человека от попадания СДЯВ работы следует проводить в защитных прорезиненных костюмах, резиновых сапогах и перчатках.

Наличие сернистого ангидрида в воздухе и его концентрацию можно определить универсальным газоанализатором УГ-2, приборами ВПХР, ПХР-МВ, УПГК и Колион-1.

SO₂ может заразить воздух с поражающими концентрациями в случае производственной аварии на химически опасном объекте или его утечки при хранении, транспортировке. Опасную зону следует изолировать, удалить посторонних людей. Входить в нее можно только в средствах защиты органов дыхания и кожи. Надо избегать низких мест, держаться с наветренной стороны.

При утечке и разливе нельзя прикасаться к пролитому сернистому ангидриду. При интенсивной утечке сернистого ангидрида, чтобы осадить газ, используются известковое молоко, растворы соды или каустика.

Сернистый ангидрид токсичен. Он может поступать в организм через дыхательные пути во время обжига серных руд (при получении серной кислоты) на медеплавильных заводах, при сжигании содержащего серу топлива в кузницах, котельных, на суперфосфатных заводах, тепловых электростанциях и т.п. В лёгких случаях отравления сернистым ангидридом появляются кашель, насморк, слезотечение, чувство сухости в горле, осиплость, боль в груди; при острых отравлениях средней тяжести, кроме того, головная боль, головокружение, общая слабость, боль в подложечной области; при осмотре - признаки химического ожога слизистых оболочек дыхательных путей. Длительное воздействие сернистого ангидрида может вызвать хроническое отравление. Оно проявляется атрофическим ринитом, поражением зубов, часто обостряющимся токсическим бронхитом с приступами удушья. Возможны поражение печени, системы крови, развитие пневмосклероза. Профилактика: герметизация производственного оборудования, эффективная вентиляция, улавливание сернистого ангидрида из хвостовых и дымовых газов, индивидуальная защита органов дыхания (противогаз). Максимально допустимая концентрация сернистого ангидрида в воздухе производственных помещений 1,0 мг/м³. Среднесуточная концентрация в населённых пунктах не должна превышать 0,15 мг/м³. Ежегодно в атмосферу выбрасываются десятки миллионов тонн сернистого ангидрида, образующегося при промышленном сжигании углей и нефти, содержащих соединения серы. Очистка отбросных газов от сернистого ангидрида - важная научно-техническая задача.

Существующие методы очистки газов от SO₂ можно разделить на три группы: методы, основанные на окислении и нейтрализации SO₂ без последующего ее выделения; циклические и комбинированные методы.

К первой группе относятся методы очистки газов от SO₂ с переработкой ее в серную кислоту или сернистокислые соли. К циклическим относятся методы, позволяющие извлекать SO₂ из разбавленных газов при низкой температуре и выделять поглощенную SO₂ при последующем нагреве поглотителя. При использовании комбинированных методов поглощение двуокиси серы производится различными основаниями с последующим действием на них сильных кислот, в результате чего выделяется концентрированная двуокись серы и соответствующие соли.

Выбор метода извлечения двуокиси серы зависит от концентрации SO₂, температуры, влажности, наличия в газе других примесей, а также от специфических местных условий. При выборе метода необходимо учитывать масштабы производства, наличие местного сырья для приготовления поглотительных растворов, возможность реализации получаемых при очистке продуктов и т.д.

Методы, основанные на окислении и нейтрализации SO₂. В последние годы разработан и испытывается метод получения серной кислоты из малоконцентрированных газов. Этот метод позволяет достичь санитарной нормы очистки отходящих газов с одновременным получением ценного химического продукта. Отходящие газы предварительно очищают от пыли в электрофильтрах / (рис.4) и от каталитических ядов (Аs₂O₃ и SeO₂) в промывных башнях 2 и 3, орошаемых серной кислотой.

Рис. 4. Схема получения серной кислоты из малоконцентрированных газов (схема СГ - слабые газы).

Улавливание сернокислотного тумана, образовавшегося в промывных башнях, производится в волокнистых электрофильтрах 4. Очищенный от примесей сернистый газ с помощью газодувки 5 направляется в контактный аппарат 7. Однако перед этим он должен быть подогрет до 420-440°С. В существующих сернокислотных системах, работающих на концентрированных газах, подогрев газа осуществляется за счет тепла реакции окисления SO₂ в SO₃. Если содержаниеSO₂ в газе низкое, тепло реакции окисления недостаточно и подогрев газа до температуры контактирования осуществляется путем добавления к нему топочных газов, получаемых в результате сжигания газообразного или жидкого топлива в топке 6. В связи с этим в контактном отделении не устанавливаются теплообменники, а понижение температуры газа между слоями контактной массы осуществляется путем добавления к газу атмосферного воздуха. Получаемая в контактном аппарате трехокись серы абсорбируется в башне 8.

При больших количествах холодной воды целесообразно применять для поглощения SO₂ из отходящих газов водный метод очистки. Благодаря низкому парциальному давлению SO₂ над водой можно достичь практически полного поглощения двуокиси cеры водой. Однако на практике водная очистка газов от SO₂не нашла широкого применения из-за большого расхода воды и загрязненности сточных вод.

При промывке сернистых газов водными растворами щелочей происходит поглощение SO₂ водой с образованием сернистой кислоты, которая нейтрализуется щелочью с образованием солей сернистой кислоты.

Из щелочных методов наиболее перспективны те, которые обеспечивают простоту и надежность работы установки, а также получение товарных продуктов, используемых в народном хозяйстве.

сернистый ангидрид очистка атмосфера

Рис. 5. Схема очистки выхлопных газов от SO₂ известковым способом.