Наличие загрязнения сероводородом в той или иной концентрации — обычное явление для подземной воды, полученной из скважин в Киевской области. При истечении сырой воды из скважины и контакте с атмосферным воздухом молекулярный сероводород легко теряет растворимость, покидает воду и обнаруживается обонянием даже в очень малых концентрациях. На потере растворимости сероводорода при контакте с атмосферным воздухом основан физический метод удаления сероводорода аэрацией. Для максимального извлечения H2S традиционный промышленный способ удаления аэрацией требует рН< 6. Связано это с тем, что сероводород частично присутствует в воде в молекулярной форме H2S, легко удаляемой при аэрации, частично — в форме иона гидросульфида HS—, не удаляемой при аэрации. Эта особенность может в отдельных случаях минимизировать эффективность удаления сероводорода аэрацией. На форму распределения сероводорода в воде преимущественное влияние оказывает водородный показатель рН, в меньшей степени – температура и общая минерализация.
| рН | Мольная доля, % (t=25oC, минерализация 0,5 гр/л) | |
| 5.5 | 96,5 | 3,5 |
| 6 | 89,8 | 10,2 |
| 6.5 | 73,6 | 26,4 |
| 7 | 46,9 | 53,1 |
| 7.5 | 21,8 | 78,2 |
| 8 | 8,1 | 91,9 |
| 8.5 | 2,7 | 97,3 |
| 9 | 0,9 | 99,1 |
В противовес аэрации каталитические гранулированные активированные угли (Catalytic GAC) предоставляют относительно новый подход к извлечению сероводорода из воды, получивший общее название метода окислительной сорбции.
Каталитический уголь предоставляет поверхность не только для непосредственного контакта реагентов и химического окисления, но и обеспечивает электрохимический катализ процесса. Взаимодействие сероводорода и кислорода формально рассматривается как однонаправленный электрохимический перенос электронов и протонов от сероводорода к кислороду. Каталитический уголь обладает преимуществами перед обычным активированным углем в критериях длительности жизненного цикла и адсорбционной емкости пористой структуры угля по сероводороду. Процесс удаления основан на адсорбции и окислении молекулярного сероводорода и иона гидросульфида кислородом на поверхности активированного угля с трансформацией в элементарную серу, диоксид или триоксид серы.
Каталитические угли, как правило, не содержат импрегнированных катализаторов — металлов или катализаторов –оксидов металлов, но обладают подобной «каталитической силой». Энергетически модифицированная структура кристаллической поверхности каталитического угля (дефекты кристаллической структуры, нарушение периодичности упаковки атомов в решетке графитовых кристаллов) обладает повышенной электронной проводимостью и обеспечивает промежуточные химические взаимодействия сероводорода и кислорода. Тогда как применение обычного активированного угля для удаления сероводорода весьма ограничено, каталитический уголь проявляет высокую эффективность при удалении очень больших концентраций сероводорода (1-2 мг/л) до уровня следовых концентраций, находящихся ниже границы определения.
Критическими параметрами для успешной работы каталитического угля становится наличие в воде растворенного кислорода (концентрация не менее 4 мг/л), время контакта и скорость фильтрации.
