ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์/ก๊าซไข่เน่า

2006

ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H2S) เป็นก๊าซที่มีกลิ่นเหม็น และสามารถติดไฟได้ สามารถพบได้ในก๊าซชีวภาพที่เกิดจากการหมัก เช่น ก๊าซชีวภาพในฟาร์มหมู ซึ่งก๊าซนี้นิยมนำมาใช้เป็นก๊าซเชื้อเพลิงหุงต้มในครัวเรือน

advertisement

คุณสมบัติทางเคมี และฟิสิกส์
• ชื่อเคมี : Hydrogen Sulfide
• ชื่ออื่น : ก๊าซไข่เน่า
• สูตรโมเลกุล : H2S
• น้ำหนักโมเลกุล : 34.08
• สถานะ : ก๊าซ
• สี : ไม่มีสี
• จุดเดือด (1 atm): -60.2 °C
• ความถ่วงจำเพาะของไอ (อากาศ = 1): 1.189
• ความถ่วงจำเพาะของของเหลว ที่ 15 °C: 0.79
• จุดเยือกแข็ง/จุดหลอมเหลว : -82.9 °C
• ความดันไอ ที่ 21.1 °C : 248.9 psig
• ความหนาแน่นของก๊าซ ที่ 20 °C และ 1 atm : 0.088 lb/ft3
• ความสามารถการละลายน้ำ ที่ 20 °C : 0.317 lb/gal
• จุดวาบไฟ : 260 °C

แหล่งไฮโดรเจนซัลไฟด์
ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ เป็นก๊าซที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในกระบวนการหมักสารอินทรีย์ภายใต้สภาวะไร้อากาศ ดังสมการ

**************แบคทีเรีย

Organic matter     →    CH4 + CO2 + H2 +H2S

H2S

ข้อเสียไฮโดรเจนซัลไฟด์
ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ หรือ เรียกทั่วไปว่า ก๊าซไข่เน่า เนื่องจากเป็นก๊าซที่มีกลิ่นเหม็นรุนแรงเหมือนไข่เน่า จากซัลเฟอร์ที่เป็นองค์ประกอบ ก๊าซนี้เกิดจากการเน่าสลายของสารอินทรีย์ในสภาพไร้อากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอัลบูมิน (albumin) หรือ ไข่ขาว

อัลบูมิน (albumin) หรือ ไข่ขาวเมื่อมีการย่อยสลายแบบไม่มีออกซิเจนจะทำให้เกิดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปริมาณสูง และมีกลิ่นเหม็นมากจนเป็นที่มาของคำว่า ก๊าซไข่เน่า

ไข่เน่า เกิดจากไข่ที่ไม่มีน้ำเชื้อทำให้ไม่มีการเจริญของตัวอ่อนถึงแม้จะอยู่ในสภาวะที่ได้รับความอบอุ่นก็ตามจนเกิดการย่อยสลายของสารอินทรีย์ภายในไข่ หรือไข่ที่มีน้ำเชื้อ แต่ไข่ไม่ได้อยู่ในสภาพการฟักหรือไม่ได้รับความอบอุ่นที่เหมาะสมจนทำให้ตัวอ่อนไม่สามารถเจริญ และพัฒนาได้จนตัวอ่อนตาย และเกิดการย่อยสลายตามมา นอกจากนั้น สภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น ได้รับความร้อนมากเิกินไปจะมีส่วนทำให้ตัวอ่อนตาย และเกิดการเน่าของไข่ได้ โดยไข่ที่เน่ามักมีน้ำหนักเบา เปลือกไข่จางซีด เมื่อเข่าจะมีเสียง และมีอากาศภายใน และหากถูกกระทบกระแทกจนเปลือกไข่แตกจะเกิดการขยายตัวของก๊าซออกอย่างรวดรวดเร็ว จนมีเสียงคล้ายประทัด และส่งกลิ่นเหม็นมาก

สำหรับก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นในระบบบำบัดน้ำเสียมักทำให้เป็นสาเหตุของการสึกกร่อนอุปกรณ์โลหะต่างๆ เช่น วาว์ล ท่อเหล็ก และถังหมัก เป็นต้น ส่วนก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นในระบบผลิตก๊าซชีวภาพจะเป็นสาเหตุหนึ่งที่เป็นพิษต่อแบคทีเรีย ทำให้ปริมาณก๊าซมีเทนที่เป็นก๊าซหลักสำหรับนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงลดลง และที่สำคัญหากนำก๊าซชีวภาพไปประโยชน์เพื่อการเผาไหม้ในเครื่องยนต์แล้ว จะมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องกำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ออกเสียก่อน

สำหรับก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่เกิดการเผาไหม้จะทำใ้ห้เกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (S2O) ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะสูง และสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำเกิดเป็นกรดซัลฟูริก (H2SO4) ได้

ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เมื่อระเหยสู่บรรยากาศจะถูกออกซิไดซ์เป็นก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากความชื้น และปริมาณออกซิเจนที่เหมาะสมภายใน 2 วัน และเกิดเป็นละอองของกรดกำมะถันกระจายอยู่ในบรรยากาศที่เรียกว่า Acid Mist และเมื่ออากาศมีสภาวะความชื้นสูงจะเกิดการควบแน่นรวมกับไอน้ำรวมเป็นฝนที่มีคุณสมบัติเป็นกรดที่เรียกว่า ฝนกรด ดังสมการ

• 2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

• 2SO2 + O3 →  2SO3

• SO3 + H2O →  H2SO4

ประโยชน์ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์
• ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นองค์ประกอบหนึ่งที่พบได้ในก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักแบบไร้อากาศ ก๊าซนี้เมื่อติดไฟจะให้ความร้อนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซชีวภาพที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงหุงต้มร่วมกับก๊าซมีเทนในองค์ประกอบของก๊าซชีวภาพ แต่ไม่นำมาใช้ประโยชน์ในด้านอื่น โดยเฉพาะการใช้เป็นเชื้อเพลิงร่วมกับก๊าซมีเทนในเครื่องยนต์ต่างๆ เนื่องจากก๊าซนี้เมื่อสัมผัสกับน้ำหรือความชื้นจะทำให้เกิดกรดซัลฟูริกที่มีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะได้สูง

• ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เมื่อรวมตัวกับน้ำหรือไอน้ำจะทำให้เกิดกรดซัลฟูริก ซึ่งสามารถผลิตกรดซัลฟูริกจากก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ได้ ดังสมการข้างต้น แต่โดยทั่วไปจะใช้ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เป็นสารตั้งต้นหลักแทน

อันตรายของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์
ก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์เมื่อสัมผัสหรือสูดดมจะทำให้เกิดการระคายเคืองต่อเนื้อเยื่อเป็นหลัก นอกจากนั้น หากสูดดมมากจนแพร่เข้าสู่กระแสเลือดจะทำให้ความสามารถในการนำออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายได้น้อยลง ทั้งนี้ การสูดดมหรือการแพร่เ้ข้าสู่กระแสเลือดจะทำให้เกิดพิษจากก๊าซเข้าทำลายปอด ทรวงอก ไต ระบบทางเดินอาหาร กระเพาะปัสสาวะ และเป็นอันตรายต่อทารกในครรภ์ได้

การอยู่ในสถานที่ที่มีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ในความเข้มข้นสูงจะทำให้ขาดอากาศหายใจได้ง่าย จนเป็นสาเหตุของการเสียชีวิตตามมา เช่น คนงานที่ลงทำความสะอาดบ่อหมักก๊าซชีวภาพหรือระบบบำบัดน้ำเสียที่มีความเข้มข้นของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์สูง

ระดับความเป็นพิษ
• ความเข้มข้น 10 ppm จะเริ่มรู้สึกระคายเคืองต่อตา และในระบบทางเดินหายใจ
• ความเข้มข้น 50-100 ppm ทำให้ระคายเคืองต่อเยื่อนัยน์ตา และระบบทางเดินหายใจเพิ่มขึ้น และทำให้หายใจลำบากขึ้น
• ความเข้มข้น 100 ppm จะทำให้เกิดอาการไอ ระคายเคืองตา และรู้สึกเจ็บตา ไม่รับรู้กลิ่นหลังสูดดม 2-15 นาที ระบบหายใจขัดข้อง หายใจลำบากมากขึ้น และเริ่มมีอาการมึนงงหลังจากสูดดม 15-30 นาที หลังจากนั้น 1 ชั่วโมง จะมีอาการแสบคอ และหากสูดดมอย่างต่อเนื่องอีกจะทำให้ระบบหายใจล้มเหลวจนทำให้เสียชีวิตได้ง่าย ภายใน 48 ชั่วโมง
• ความเข้มข้น 200-300 ppm หากสูดดมชั่วขณะจะทำให้ระคายเคืองต่อระบบหายใจ และนัยน์ตาอย่างรุนแรง และหากสูดดมต่อเนื่องจะทำให้เสียชีวิตเร็วกกว่า 48 ชั่วโมง
• ความเข้มข้น 500-700 ppm จะสูญเสียความสามารถในการสั่งการ และควบคุมของสมอง และสามารถทำให้เสียชีวิตได้ภายใน 30-60 นาที
• ความเข้มข้น 700-1000 ppm หากสูดดมเพียงชั่วครู่จะทำให้หมดสติอย่างรวดเร็ว และระบบหายใจล้มเหลวจนทำให้หยุดหายใจ และเสียชีวิตตามมาทันที
• ความเข้มข้น 1000-2000 ppm หากสูดดมจะทำให้หมดสติทันที ระบบหายใจล้มเหลว และเสียชีวิตในเวลาัอันรวดเร็ว

การกำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์
การกำจัดก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์นิยมใช้วิธีการดูดซับเป็นหลัก เช่น การดูดซับแห้งด้วยเศษเหล็ก และถ่านกัมมันต์ การดูดซับด้วยเมมแบรนพอลิเมอร์ นอกจากนั้น ยังใช้วิธีอื่น เช่น การทำปฏิกิริยากับไอน้ำหรือน้ำจนเกิดเป็นกรดซัลฟูริก

advertisement