¿Qué son los óxidos de azufre?
Los óxidos de azufre (SOx) son compuestos conformados de azufre y moléculas de oxígeno. El dióxido de azufre (SO2) es la forma predominante que se encuentra en la capa inferior de la atmósfera. El óxido de azufre es el término común para muchos tipos de compuestos que contienen azufre y oxígeno, tales como:
- Óxidos de azufre inferiores (SnO, S7O2 and S6O2) SOx
• Monóxido de azufre (SO)
• Dióxido de azufre (SO2)
• Trióxido de azufre (SO3)
• Óxidos de azufre (SO3 y SO4 y condensados poliméricos de ellos)
• Monóxido de azufre (S2O)
• Dióxido de disulfuro (S2O)
Estas moléculas son incoloras, pero tienen un olor y sabor muy distintivos y fuertes que se pueden detectar cuando el gas se encuentra en alta concentración.
El monóxido de azufre, SO, es un compuesto común de óxido de azufre que rara vez se encuentra fuera del espacio. Cuando se concentra o se condensa, se convierte en S2O2 o dióxido de azufre (ver a continuación). En condiciones de laboratorio extremas, se puede producir monóxido de azufre tratando el dióxido de azufre con vapores de azufre en una descarga luminiscente. En el espacio, el monóxido de azufre se detecta alrededor de una de las lunas de Júpiter, Lo, en la atmósfera y en el toro de plasma. También se ha encontrado en las atmósferas de Venus y el cometa Hale-Bopp, así como en el medio interestelar. En la bioquímica, el monóxido de azufre puede tener cierta actividad biológica, la formación de SO transitoria en la arteria coronaria porcina se ha deducido a partir de los productos de reacción. Debido a que es raro en su ocurrencia, es difícil comprender completamente el peligro del monóxido de azufre, pero como dióxido de azufre es tóxico y corrosivo.
El dióxido de azufre, uno de los óxidos de azufre más populares, es un gas venenoso con un olor que a menudo se describe como a fósfor justo. El dióxido de azufre puede ser convertido a estado líquido a temperatura ambiente bajo presiones moderadas. Como líquido, se congela a -37 ° C (-99.4 ° F) y hierve a -10 ° C (+ 14 ° F) bajo presión atmosférica. El dióxido de azufre, como el monóxido de azufre a menudo se encuentra en el espacio. En la atmósfera de Venus, es el tercer gas más significativo a 140 ppm. Curiosamente, en Venus es un contribuyente a su calentamiento global y es un componente clave de las reacciones químicas en la atmósfera de los planetas.
El trióxido de azufre, SO3, es un contaminante importante en su forma gaseosa y es el componente principal de la lluvia ácida. Cuando está perfectamente seco, el vapor de trióxido de azufre es completamente invisible; cuando está en forma líquida, es transparente. Los trióxidos de azufre emanan profusamente, incluso siendo utilizados como un agente de humo. El vapor inodoro es extremadamente corrosivo, debido a su formación de niebla de ácido sulfúrico. El trióxido de azufre es un reactivo esencial en las reacciones de sulfonación, en la creación de colorantes, productos farmacéuticos y detergentes. Los trióxidos de azufre inalterados causarán quemaduras graves cuando se ingieren o inhalan, ya que son altamente corrosivos. Es importante saber que el trióxido de azufre debe manejarse con mucho cuidado, ya que reacciona muy violentamente con el agua. La combinación de trióxidos de azufre con agua crea ácido sulfúrico, que es altamente peligroso y corrosivo.
¿Dónde se encuentran los óxidos de azufre?
Los óxidos de azufre se producen principalmente cuando los gases que contienen óxidos de azufre se someten a combustión, a través del tostado de minerales de sulfuro de metal, plantas generadoras de energía con alto contenido de azufre y que queman carbón. Los vehículos también pueden producir óxidos de azufre, especialmente quemadores de gases pesados. La fuente más común de dióxido de azufre es la naturaleza, que representa entre el 35% y el 65% de las emisiones, como los volcanes. Los datos sobre la composición de SOx de la combustión y otras fuentes artificiales indican que aproximadamente el 98 por ciento del SOx emitido es dióxido de azufre; la fracción restante de las emisiones típicas de SOx es el trióxido de azufre y sus derivados.
¿Para qué se utilizan los óxidos de azufre?
Los óxidos de azufre tienen un gran número de aplicaciones diferentes. Aunque se usa principalmente en la producción de ácido sulfúrico, SOx también se usa como desinfectante o como detergente y blanqueador. También se usan como conservantes en los alimentos, más comúnmente en frutas y carnes secas. Otro uso común de los óxidos de azufre es como refrigerante, ya que absorbe calor; aunque es extremadamente reactivo, y rara vez se usa de esta manera. ¿Alguna vez has oído hablar de champú sin sulfito? Eso significa que está libre de óxidos de azufre, ya que se usan comúnmente en champús. Los dióxidos de azufre se consideran uno de los compuestos químicos más importantes en la industria química. Los efectos secundarios negativos son perjudiciales para el medio ambiente cuando son el resultado de la combustión de combustibles fósiles sulfurosos, como el carbón y el petróleo.
¿Por qué son los óxidos de azufre una preocupación?
La contaminación del aire es causada por un cóctel de sustancias químicas complejas, de la cual el óxido de azufre es un componente principal. El alcance de sus efectos negativos sobre el medio ambiente, la agricultura y la salud humana, aunque no se conoce del todo, parece ser increíblemente grave. Las emisiones de óxido de azufre de fuentes artificiales a menudo consisten principalmente en dióxidos de azufre. Aunque las fuentes naturales de óxidos de azufre son mucho más comunes que las fuentes industriales, las emisiones concentradas de los procesos tecnológicos, en particular la combustión de combustibles fósiles, son mucho mayores que las contribuciones naturales en las regiones más industrializadas. Estas regiones experimentan reacciones adversas mayores y más obvias debido a las abundantes emisiones de óxido de azufre.
Se sabe que los óxidos de azufre contribuyen a la contaminación del aire y al smog, reducen la visibilidad y juegan un papel muy negativo en la homeostasis de los seres vivos. Estas moléculas se consideran irritantes y se han relacionado con problemas en los ojos, los oídos y la garganta, además de la función pulmonar reducida en los humanos. También se han relacionado con el estrés respiratorio; con niños pequeños, ancianos y asmáticos en mayor riesgo.
Las emisiones de SOx pueden afectar negativamente a muchos tipos diferentes de vegetación, incluidos los cultivos agrícolas. Las plantas que están expuestas a SOx en grandes cantidades, o durante períodos prolongados de tiempo, produjeron un rendimiento menor, tuvieron menos hojas e incluso murieron prematuramente. La lluvia ácida, que se compone principalmente de óxidos de azufre, puede despojar a un árbol de sus hojas y destruir la calidad del suelo. A diferencia del suelo usado, que puede descansar y reutilizarse, el suelo arruinado por la lluvia ácida es casi imposible de usar para cultivos, de nuevo.
Las moléculas de óxido de azufre también pueden afectar a las cosas no vivas. Como parte de la lluvia ácida, SOx puedes contribuir a la erosión de piedra y materiales de construcción. Esto puede poner en peligro las carreteras, los edificios y los puentes, poniendo en peligro vidas humanas y negocios. La lluvia ácida ha sido un problema grave en las canteras de piedra durante décadas, y ha ido empeorando cada año. SOx también puede acumularse en partículas de polvo. Estas partículas son muy erosivas para el metal, la pintura y la piedra. Las lápidas son particularmente susceptibles a partículas de polvo llenas de ácido y lluvia ácida; su corrosión deja mucho más que dificultades financieras, como angustia emocional, también.
Hay algunas formas de reducir las emisiones de óxido de azufre
• Eliminación de azufre del carbón, antes de la combustión, o de óxidos de azufre después de la combustion
• Las plantas de energía pueden implementar el uso de combustibles de azufre reducido
• Cambie a la generación de energía nuclear ya que no se emiten óxidos de azufre desde las centrales nucleares
• Mejorando la eficiencia del combustible a la electricidad, reduciendo las emisiones contaminantes por unidad de electricidad
¿Cómo tratamos los óxidos de azufre?
Dado que muchos procesos industriales resultan en la creación de óxidos de azufre, existen formas de “limpiar” o eliminar las moléculas de óxido de azufre.
Un convertidor catalítico es un dispositivo que convierte contaminantes y gases tóxicos en una sustancia menos tóxica, catalizando una reacción redox. La reducción catalítica de SOx implica catalizadores de espinela de aluminato de magnesio que contienen acerio, que oxida el SOx, lo transforma en óxido de hidrógeno y luego lo libera. El catalizador viene en diferentes arreglos dependiendo de la aplicación. Gulf Coast Environmental Systems ofrece múltiples soluciones de diseño para la reducción catalítica de SOx, para ajustarse mejor a los parámetros operativos de sus clientes.
La inyección de bicarbonato de sodio a menudo se usa para eliminar el trióxido de azufre. El azufre trióxido (SO3) a menudo se forma en ciertos equipos de combustión que tratan compuestos a base de azufre. El SO3 es una partícula muy fina que la depuración posterior a la combustión no puede eliminar. La formación de SO3 en el oxidante térmico o catalítico que se combina con moléculas de agua forma principalmente ácido sulfúrico (H2SO4) que contribuye significativamente a una nube de vapor blanco visible a concentraciones tan bajas como 3-4 ppmv y a menudo se detecta en un monitor de opacidad. La inyección de bicarbonato de sodio molido fino o bicarbonato de sodio en forma de polvo seco recoge el SO3. Esto reducirá la capacidad de SO3 de reaccionar con el agua debido al tamaño de partículas más grande recién formado. Como resultado, la inyección reducirá o eliminará la contribución al penacho de la chimenea de escape visible.
Otro método para la eliminación de SOx es “Lavar“. El término “lavar” a menudo se usa incorrectamente, al referirse a la eliminación de los VOC. Hay muchos tipos diferentes de depuración, pero la forma más efectiva para la eliminación de SOx es la depuración húmeda. Los depuradores húmedos se usan para tratar o limpiar óxidos de azufre de una corriente de aire de escape de proceso. Un depurador húmedo SOx pasa el SOx que contiene el gas de escape a través de varias cámaras, que contiene una “nube” de agua cuidadosamente creada. Estas cámaras contienen un alto nivel de gotitas que capturan las moléculas irritantes mientras circulan. El líquido que contiene SOx se recolecta en forma de gotitas y luego se trata antes de la descarga o se reutiliza en otro sistema de procesamiento de instalaciones. Este sistema está optimizado para el menor consumo de energía y mantiene las emisiones dentro de los límites estipulados, independientemente del óxido de azufre contenido en el escape. Los sistemas de depuración SOx están disponibles en 3 bucles diferentes; sistemas abiertos, cerrados o híbridos. Los depuradores húmedos son una forma extremadamente versátil de control de la contaminación, que permite a GCES diseñar de forma personalizada cada sistema de depuración para lograr un rendimiento óptimo en la eliminación de SOx del aire liberado a la atmósfera. Los depuradores húmedos son extremadamente efectivos en su diseño, ya que a menudo son el único sistema que se puede usar para tratar partículas y gases en un solo dispositivo de control de la contaminación.
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Artículos adicionales en la serie de GCES ‘Abatir los contaminantes atmosféricos peligrosos’ incluyen:
Parte 1: BTEX es un acrónimo que significa benceno, tolueno, etilbenceno y xilenos.
Parte 2: Reducción del cloro
Parte 3: NOx es la familia de compuestos químicos contaminantes del aire, óxidos de nitrógeno.
Parte 4: El plomo también se conoce (incorrectamente) como mercurio porque a menudo se encuentran juntos
Parte 5: depuradores de aire industriales para el tratamiento de amoníaco
Parte 6: SOx, los compuestos de las moléculas de azufre y oxígeno, incluido el monóxido de azufre, el dióxido de azufre y el trióxido de azufre