ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (sulfur dioxide : SO2)

10752

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (sulfur dioxide : SO2) เป็นก๊าซที่พบมากในบรรยากาศที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในภาคการขนส่ง อุตสาหกรรม ครัวเรือน และจากธรรมชาติ จัดเป็นก๊าซพิษ แต่ก็มีประโยชน์สำหรับภาคการเกษตร และอุตสาหกรรม เช่น ใช้ฆ่าเชื้อ ใช้ฟอกสี เป็นต้น

advertisement

คุณสมบัติทางเคมี และกายภาพ
• สูตรเคมี : H2SO4
• มวลโมเลกุล : 64.07 กรัม/โมล
• ความหนาแน่น : 2.551 กรัม/ลิตร (ก๊าซ) : 1.46 กรัม/ลบ.ซม. (ของเหลวที่ −10 °C)
• มีสถานะ : เป็นก๊าซ ไม่มีสี มีกลิ่นฉุน
• จุดเดือด : -10.02 °C
• จุดหลอมเหลว : -72.7 °C
• ความหนาแน่นในอากาศที่ 0 °C : 2.263 มากกว่าอากาศ
• ความหนาแน่นของสารละลายที่ -20 °C : 1.15 กรัม/ลบ.ซม.
• ค่าพลังงานจากการเผาไหม้ : 7.40 กิโลจูล/โมล
• ค่าพลังงานการระเหยที่ : -10 °C 24.92 กิโลจูล/โมล
• อุณหภูมิวิกฤต : 157.6 °C
• ความดันวิกฤต : 7911 กิโลพาสคาล
• ปริมาตรวิกฤต : 122.0 ลบ.ซม./กรัม
• ละลายน้ำได้ดี : กรัม/100 มิลลิลิตร
– ที่ -10 °C ละลายได้ 11.3
– ที่ 0 °C ละลายได้ 22.971
– ที่ 10 °C ละลายได้ 16.413
– ที่ 20 °C ละลายได้ 11.577
– ที่ 30 °C ละลายได้ 8.247
– ที่ 40 °C ละลายได้ 5.881
• ไม่ติดไฟ

so2

ปฏิกิริยาซัลเฟอร์
ปฏิกิริยาออกซิไดซ์
ปฏิกิริยาจากการเผาไหม้ :
S (Fuel) + O2 → SO2

ปฏิกิริยาในอากาศ :
SO2 + 1/2 O2 → SO3
2H2S + SO2 → 2H2O + 3S

ปฏิกิริยากับสารละลาย :
SO3 + H2O → H2SO4
H2SO3 + NaOH → NaH2SO3 + H2O
SO2 + 2HNO3 → H2SO4 + 2NO2

แหล่งของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์
ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เป็นก๊าซพิษที่เกิดจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงที่มีกำมะถัน (S) เป็นองค์ประกอบ มีแหล่งกำเนิดที่สำคัญ ได้แก่ ถ่านหิน น้ำมันดีเซลล์ น้ำมันเบนซิน เตาเผาขยะ เตาเผาศพ เป็นต้น ปริมาณที่ถูกปลดปล่อยจากการเผาไหม้จะสัมพันธ์กับปริมาณของซัลเฟอร์ที่พบในเชื้อเพลิง

so2

ประโยชน์ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์
1. ใช้เป็นสารตั้งต้นผลิตกรดซัลฟูริก H2SO4
2. ใช้สำหรับการรมควันผลิตภัณฑ์การเกษตรเพื่อฆ่าเชื้อรา เชื้อแบคทีเรีย แมลง สำหรับยืดอายุการเก็บรักษา และปรับปรุงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ เช่น ยับยั้งการเปลี่ยนสีน้ำตาลของเปลือกในลำไย ทำให้เปลือกลำไยดูสด และคงสภาพนาน แต่มีข้อเสีย คือ พบการตกค้างของ SO2 ในผลิตภัณฑ์ ผู้ใช้มีความเสี่ยงต่อโรคในระบบทางเดินหายใจ
3. ใช้เป็นสารในอุตสาหกรรมฟอกสีหนัง ฟอกสีผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น ฟอกสีแป้งถั่วเขียวในการผลิตวุ้นเส้น
4. ใช้ในระบบทำความเย็น

ความเข้มข้น และผลกระทบ
– ความเข้มข้น 3-5 ppm เริ่มรับกลิ่นได้
– ความเข้มข้น 8-12 ppm ทำให้แสบคอ
– ความเข้มข้น 20 ppm ระคายเคืองต่อเยื่อบุตา และระบบทางเดินหายใจ มีอาการแสบตา แสบจมูก แสบคอ
– ความเข้มข้น 1500 ไมโครกรัม/ลบ.ม. (24 ซม.) ทำให้เพิ่มอัตราการตายสูงขึ้น
– ความเข้มข้นมากกว่า 750 ไมโครกรัม/ลบ.ม. (24 ซม.) อาจเพิ่มอัตราการตายต่อวันสูงขึ้น
– ความเข้มข้นมากกว่า 300-500 ไมโครกรัม/ลบ.ม. (24 ซม.) เพิ่มอัตราผู้ป่วยเข้ารักษาด้วยโรคระบบทางเดินหายใจ
– ความเข้มข้นมากกว่า 345 ไมโครกรัม/ลบ.ม. มีผลต่อการกัดกร่อนวัสดุ โดยเฉพาะวัสดุโลหะ
– ความเข้มข้นมากกว่า 85 ไมโครกรัม/ลบ.ม. พืชใบร่วง และเกิดโรคพืชเรื้อรัง

ผลแบบเฉียบพลัน
ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ที่ความเข้มข้น 3-5 ppm จะเป็นความเข้มข้นที่มนุษย์เริ่มได้กลิ่น  หากมีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นจะมีผลกระทบต่อร่างกาย ได้แก่
– ระคายเคืองตา แสบตา
– ระคายเคืองต่อเยื่อบุโพรงจมูก คอ และอวัยวะภายในระบบทางเดินหายใจ มีอาหารแสบ แน่นหน้าอก การทำงานของปอดลดลง
– มีอาการบีบรัดตัวของระบบทางเดินหายใจ ทำให้หายใจลำบาก มีอาการหอบหืด แน่นหน้าอก
– อัตราการเต้นของชีพจรเปลี่ยนแปลง ความสามารถในการหายใจลดลง
– มีอาการใจสั่น หัวใจเต้นเร็ว วิงเวียนศรีษะ และมีอาการเชื่องซึม
– หากสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดผื่นแดง และอักเสบ

ผลแบบเรื้อรัง
– เกิดโรคในระบบทางเดินหายใจ เช่น โรคปอดอักเสบเรื้อรัง มีอาการหอบ ไอ

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) เมื่ออยู่ในอากาศ และสัมผัสกับแสงแดด ภายในครึ่งวันหรือสองวันจะถูกออกซิไดซ์กลายเป็น SO3 เข้ารวมตัวกับความชื้นในอากาศ เช่น ไอน้ำ น้ำฝน กลายเป็นฝนกรดที่มี H2SO4 ในน้ำฝน

S (Fuel) + O2 → SO2
SO2 + 1/2 O2 → SO3
SO3 + H2O → H2SO4

วัสดุที่เป็นองค์ประกอบของหิน เช่น หินปูน และหินอ่อน สามารถดูดซับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ได้โดยตรง หลังจากนั้น จะถูกออกซิไดซ์เป็นซัลเฟต (SO4) ภายในหิน รวมตัวกับแคลเซียม (Ca) เป็นแคลเซียมซัลเฟต (CaSO4) ที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) แต่มีปริมาตรมากกว่าจนทำให้เกิดแรงดันจนเกิดเป็นรอยแตกของหิน นอกจากนั้น แคลเซียมซัลเฟต (CaSO4) สามารถละลายน้ำได้ดีกว่าแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ทำให้หินละลายแตกตัวไปกับน้ำได้เร็วขึ้น

วัสดุอื่นๆ เช่น ไม้ เครื่องหนัง กระดาษ และอื่น เมื่อสัมผัสกับก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จะเกิดการผุกร่อน

มาตรฐานคุณภาพอากาศ
• ตลอดเวลา
– สหรัฐอเมริกา 0.03 ppm / 80 ไมโครกรัม/ลบ.ม.
– ไทย 0.1 ppm

• ตลอด 24 ชั่วโมง
– สหรัฐอเมริกา 0.14 ppm / 365 ไมโครกรัม/ลบ.ม.
– ไทย 0.3 ppm

การกำจัด
1. การออกซิไดซ์ SO2 เป็น SO3 ด้วยการเติมอากาศ
SO2(g) + 1/2 O2(g) → SO3(s)

2. ปฏิกิริยากับสารประกอบ
SO2(g)+ Ca(OH)2(aq) (น้ำปูนขาว) + H2O(l) +0.5O2  →  CaSO4.H2O(g)
2CaCO3(s) + 2SO2(g) + O2(g) → CaSO4(s) + CO2(g)
MgO(s) + SO2(g) + 3H2O(l) → MgSO3.3H2O(s)
NaSO3(s) + SO2(g) + H2O(l) → 2NaHSO3(aq)

advertisement