ĐỊNH NGHĨA“Phương pháp hấp phụ là quá trình phân li khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, trong
Trang 1CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI
VÀ TIẾNG ỒN
Nhóm lớp: 03DHMT2 Tiết: 10, 11, 12 - Thứ 2 Nhóm: 02
GVHD: Trần Đức Thảo
Trang 2Đề tài: PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Trang 3NỘI DUNG:
ĐỊNH NGHĨA
PHÂN LOẠI
VẬT LIỆU HẤP PHỤ
ỨNG DỤNG THIẾT BỊ
Trang 4I ĐỊNH NGHĨA
“Phương pháp hấp phụ là quá trình phân li khí dựa
trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có
mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói
riêng, trong quá trình đó các phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn”.
Trang 5Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp
phụ hay nhả hấp phụ
Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là
nhiệt hấp phụ Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụcàng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn
Trang 6Đặc biệt quá trình hấp phụ được áp dụng phù hợp cho
những trường hợp sau:
Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy;
Chất khí cần khử là có giá trị và cần thu hồi;
Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các
quá trình khử khí khác không thể áp dụng
Trang 7II PHÂN LOẠI
• Hấp phụ vật lí (physical adsorption)
• Hấp phụ hóa học (chemisorption)
Trang 81 Hấp phụ vật lí (physical adsorption)
Các phần tử khí bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ
nhờ lực liên kết giữa các phần tử (lực Vander Waals)
Quá trình này có toả nhiệt, độ nhiệt toả ra phụ thuộcvào cường độ lực liên kết phân tử và tương đương vớientanpy ( nhiệt) ngương tụ của hơi, khí Nhiệt hấp phụ lý
học thường không lớn nằm khoảng 2 – 20 kJ/mol
Trang 9Thích hợp ở nhiệt độ thấp , ngược lại lượng khí bị hấp
phụ bằng quá trình hấp phụ vật lí sẽ giảm nhanh và có trị sốrất bé khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của chất bị hấpphụ
Lượng khí bị hấp phụ tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt củavật liệu hấp phụ
Sự hấp phụ vật lí đặc trưng nhất là hấp phụ hơi nước trên
bề mặt silicagen
Trang 102 Hấp phụ hóa học (chemisorption)
Là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị
hấp phụ và vật liệu hấp phụ
Lực liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết
trong hấp phụ vật lí Lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn
thường nằm trong khoảng 20 – 400kJ/g.mol
Trang 11Tính không thuận nghịch Khi cần giải thoát khí đã bị hấp
phụ trong quá trình hấp phụ hóa học thì bản chất hóa học của
khí đã bị thay đổi muốn hoàn nguyên thu hồi khí có giá trị
phải chọn vật liệu hấp phụ nào có tính chất hấp phụ vật lí làchủ yếu
Xảy ra nhanh, tốc độ cao ở điều kiện nhiệt độ cao, phụthuộc vào nhiệt độ, được gọi là hấp phụ hóa học kích hoạt,ngược lại là qt hấp phụ hóa học ko kích hoạt
Trang 12SO SÁNH HẤP PHỤ VẬT LÝ VÀ HẤP PHỤ
HÓA HỌC
Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Loại liên kết Tương tác vật lý không có sự trao
Trang 13Có tính đặc thù Sự hấp phụ chỉ diễn ra khi chất bị hấp phụ có khả năng tạo liên kết hóa học với chất hấp phụ
Tính thuận
nghịch
Có tính thuận nghịch Sự phản hấp phụ là xu hướng phân bố đều đặn chất bị hấp phụ trở vào môi trường
Thường bất thuận nghịch Quá trình giải hấp tương đối khó vì sản phẩm giải hấp thường bị biến đổi thành phần hóa học
Trang 14III Vật liệu hấp phụ
Các loại chất hấp phụ bao gồm : than hoạt tính, silicagel,
nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, thannâu, than bùn, than cốc, đôlomit, cao lanh, tro và các dung
dịch hấp phụ lỏng
Thường là các loại vật liệu dạng hạt có kích thước từ 6 –
10 mm có độ rỗng lớn hình thành do những mạch mao quản li
ti nằm bên trong khối vật liệu
Số lượng mao quản lớn bề mặt mặt tiếp xúc của vậtliệu rất lớn
Trang 151 Tùy thuộc vào thành phần hóa học mà vật liệu hấp
phụ có một số tính chất riêng
Vd: Than hoạt tính có ái lực mạnh đối với hydrocacbon,
silicagel có khả năng hút nước mạnh Có khả năng hoàn
nguyên
Tái sinh than hoạt tính :
Tái sinh bằng hơi
Tái sinh bằng nhiệt
Tái sinh hoá học
Tái sinh sinh học
Trang 162 Vật liệu hấp phụ đảm bảo các yêu cầu:
Trang 173 Vật liệu hấp phụ được chia thành 3 nhóm chính:
Vật liệu không có cực: Trên bề mặt của chúng xảy ra quátrình hấp phụ hóa học nhưng ko làm thay đổi cấu trúc phân
tử chất khí cũng như cấu trúc bề mặt của vật liệu hấp phụ
Vật liệu có cực: Trên bề mặt của chúng xảy ra chủ yếu là
hiện tượng hấp phụ vật lí
Vật liệu mà trên bề mặt của chúng xảy ra quá trình hấp phụ hóa học và quá trình đó làm thay đổi cấu trúc của phân
tử khí
Trang 184 Một số vật liệu hấp phụ
Than hoạt tính
Than hoạt tính làmột chất hấp phụrắn, xốp, khôngphân cực và có bềmặt riêng rất lớn
Trang 20hoạt tính
• Diện tích bề mặtcủa keo nhôm là
170 – 220m2/g
• Tổng thể tích lỗxốp khoảng 0,6 –1cm3/g
Trang 21Zeolite có khảnăng hấp phụ hơi cáchợp chất phân cực vàcác chất có nối đôi, batrong phân tử Ngoài
ra, Zeolit còn có khảnăng lớn hấp phụ hơinước
Trang 225 Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ
Khi xuất hiện điểm ngừng, tức là khi nồng độ chất
ô nhiễm trong pha khí ở đầu ra của thiết bị đã bắt đầutăng vượt giới hạn cho phép, cần phải ngưng chu kì hấpphụ và chuyển sang chu kì hoàn nguyên
Trang 235 Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ
a) Hoàn nguyên bằng nhiệt:
Vật liệu được sấy nóng khả năng hấp phụ giảm
xuống đến mức thấp nhất chất khí bị hấp phụ sẽ thoát
ra ngoài.
b) Hoàn nguyên bằng áp suất:
Giảm áp suất nếu quá trình hấp phụ diễn ra ở áp suất dư Tạo chân không nêu giai đoạn hấp phụ được thực hiện ở
áp suất thường.
c) Hoàn nguyên bằng hơi nước:
Trang 245 Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ
d) Hoàn nguyên bằng khí trơ:
Dùng khí trơ không chứa chất khí đã bị hấp phụ thổi qua
lớp vật liệu hấp phụ Trong trường hợp này áp suất riêng củachất bị hấp phụ trong pha khí sẽ thấp hoặc bằng 0, như vậy sẽtạo được gradient P ngược chiều so với quá trình hấp phụ vàchất hấp phụ trong pha rắn sẽ khuếch tán ngược trở lại vào
pha khí – tức là giải hấp phụ
e) Hoàn nguyên bằng cách đuổi:
Giải hấp bằng cách đuổi ( giải hấp lạnh) là dung một tác
nhân đuổi để đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi chất hấp phụ
Trang 25IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
1 Thiết bị hấp phụ không hoàn nguyên:
Hệ thống hấp phụ không hoàn nguyên dạng tấm mỏng
Trang 26IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
1 Thiết bị hấp phụ không hoàn nguyên:
Hệ thống hấp phụ không hoàn nguyên dạng thùng
Trang 27IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
2 Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên:
Quá trình thường được thực hiện trong những lớp
đệm (tháp đệm) thường dược bố trí hai tháp để vừa đồngthời hấp phụ ở tháp này và hoàn nguyên vật liệu hấp phụ ở
tháp kia, đảm bảo dòng khí hấp phụ liên tục
Trang 28IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
2 Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên:
a) Sơ đồ cấu tạo của thiết bị hấp phụ với chất lỏng
dạng không chuyển động
Trang 29IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
2 Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên:
b) Sơ đồ hệ thống thiết bị gồm hai thiết bị hấp phụ
nối song song
Trang 30IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
2 Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên:
c) Thiết bị hấp phụ với chất hấp phụ dạng chuyển động
Hệ thống hấp phụ dạng đĩa xoay
Trang 31IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
2 Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên:
c) Thiết bị hấp phụ với chất hấp phụ dạng chuyển động
Hệ thống hấp phụ dạng roto
Trang 32IV THIẾT BỊ HẤP PHỤ
2 Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên:
d) Hệ thống hấp phụ dạng tầng sôi
Hệ thống hấp phụ dạng tầng sôi
Trang 33V ỨNG DỤNG
1 Xử lý khí NO x
Sử dụng phương pháp hấp phụ để xử lý khí NOx đạthiệu quả không cao do tính trơ của NOx (NOx có tính acid
yếu) Bằng các chất hấp phụ như than hoạt tính silicagel,
alumogel, than bùn…
Trang 342 Xử lý hơi thủy ngân bằng chất hấp phụ piroluzit
(phương pháp khô và khô – ướt phối hợp)
Piroluzit là một quặng có chứa dioxit mangan MnO2 và có
khả năng hấp phụ hơi thủy ngân tạo thành HgMnO2
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 và hơi thủy ngân bằng vôi và Piroluzit kết hợp
Trang 375 Xử lý SO 2 bằng chất hấp phụ thể rắn
a) Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng than hoạt tính
Trang 395 Xử lý SO 2 bằng chất hấp phụ thể rắn
c) Xử lí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nhôm oxit kiềm hóa
Trang 405 Xử lý SO 2 bằng chất hấp phụ thể rắn
d) Xử lí SO2 bằng mangan oxit (MnO)
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 theo quá trình mangan
Trang 415 Xử lý SO 2 bằng chất hấp phụ thể rắn
d) Xử lí SO2 bằng mangan oxit (MnO)
Sơ đồ hệ thống xử lý khí theo quá trình DRA- mangan
Trang 425 Xử lý SO 2 bằng chất hấp phụ thể rắn
e) Xử lí khí SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền
Sơ đồ xử lý khí SO 2 với lớp than “giả hóa lỏng”
Trang 436 Xử lý ô nhiễm mùi bằng quá trình hấp phụ
Dùng than hoạt tính hoặc các chất hấp phụ khác như silicagel, alumogel…để khử mùi là phương pháp đơn giản, thuận tiện và cho hiệu quả khử cao đối với nhiều loại chất có mùi khác nhau.
Việc hấp phụ hơi các dung môi có thể xảy ra trong cáclớp vật liệu hấp phụ nằm yên, tầng sôi hay chuyển động liêntục Trong thực tế thường dung kiểu thiết bị có lớp hấp phụ
nằm yên
7 Hấp phụ hơi các dung môi bay hơi
Trang 448 Hấp phụ hơi các dung môi bay hơi
a) Xử lý khí flor
9 Xử lý các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh
Các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh như CS2,COS,
C4H4S (tiofen), RSH (mercaptan), R-S-R…đều là những chấtgây ô nhiễm môi trường khi nó theo các khí thải công nghiệp
được xả vào khí quyển
Trang 45VI Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường
Sơ đồ xử lý khí thải trong sản xuất phân bón
Trang 46V Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường
Xử lý khí trong công nghệ xử chất thải nguy hại bằng phương pháp đốt
Trang 47V Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường
Công nghệ xử khí thải máy phát điện
Trang 48V Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường
Xử lý thải trong lò đốt chất thải rắn y tế
Trang 49V Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường
Công nghệ xử lý khí thải trong lò hơi
