二氧化硫(化学式:SO2)是一种无色且具有刺激性气味的气体。它是大气中常见的污染物之一,也是形成酸雨的重要因素。煤和石油等化石燃料由于通常含有硫化合物,在燃烧过程中会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中,它会转化为亚硫酸,并在空气中氧化的作用下进一步生成硫酸。在催化剂的存在下,二氧化硫也可能被空气中的氧气氧化,生成三氧化硫,而三氧化硫与水反应也会生成硫酸。这两种情况都会导致硫酸型酸雨的形成。
其反应原理如下:二氧化硫与水反应生成亚硫酸(SO2 + H2O = H2SO3),此反应是可逆的。随后,亚硫酸在氧气的存在下进一步反应生成硫酸(2H2SO3 + O2 = 2H2SO4)。还有另一种反应路径:两个二氧化硫分子与氧气在高温和催化剂的作用下反应生成三氧化硫(2SO2 + O2 = 2SO3),然后三氧化硫再与水反应生成硫酸。
酸雨对土壤、植物以及人类健康都构成了严重威胁,它会腐蚀建筑物、机械和市政设施。为了解决二氧化硫对环境的污染问题,并预防酸雨的形成,工业上采用了多种方法。其中一种常用的方法是生石灰与含硫的煤混合燃烧。在燃烧过程中,生石灰会与硫燃烧产生的二氧化硫发生反应,生成亚硫酸钙。接着在氧气的进一步作用下,亚硫酸钙被氧化成硫酸钙,从而将硫固定在煤渣中。这种方法被称为“钙基法固硫”。