xử lý khí độc hại

các phương háp xử lý khí độc hại

GVHD: Huỳnh Ngọc Anh Tuấn

Nhóm 5:

Trần Xuân Hậu 11172070 Nguyễn Trường An 11172025

Lê Trọng Tăng 11172152 Trần Phương Thành 11172218

Võ Ngọc Huy 11172083 Đoàn Thị Mỹ Dung 11172047 Đoàn Duy Tân 11172156

Tiểu luận:

A. Đại cương về các khí và hơi độc h ại

Khái niệm:

Khí và hơi độc hại là các chất ô nhiễm không khí ở dạng khí và hơi có thể gây độc hại đối với sức khỏe con người và sinh vật

Các chất ÔN phổ biến: CO, SO3, NO2, VOC,

H2S, HCl, Cl2,…

Phân biệt khí và hơi (ví dụ khí: CO2, hơi: hơi xăng)

 Dựa trên hệ số phát thải (lượng chất ÔN/đơn vị lượng nhiên liệu) thay đổi tùy thuộc loại nhiên liệu, thiết bị đốt, kỹ thuật đốt, có hay không

phươngtiện xử lý khí thải,…

 Hệ số phát thải theo PP điều tra nhanh của

WHO (1993)

 Các ví dụ:

Hệ số phát thải nhà máy nhiệt điện (khí thải chưa xử lý)

Nguồn: WHO, 1993

Hệ số phát thải động cơ ô tô, xe máy (chưa

qua bộ xử lý)

Phương pháp hấp thụ

phòng thí nghiệm Lawrence Livermore quốc gia Mỹ đã lợi dụng dung dịch ionic liquid

làm chất hấp th ụ CO2

Cho khí thải tiếp xúc với dung môi lỏng hay dung dịch hóa chất, khí độc hại sẽ bị giữ lại bởiquá trình hòa tan hay phản ứng với hóa chất.

 Nếu chỉ hòa tan: hấp thu vật ly

 Có phản ứng hóa học: hấp thu hóa học

Nguyên tắc xử lý:

Đối tượng xử lý:

VD: hòa tan SO2 trong nước; hòa tan benzen,

toluen trong dung môi hữu cơ …

Hấp thụ hóa học

Giữa chất hấp thụ và chất được hấp thụ xảy ra

phản ứng hóa học tạo thành hợp chất hóa học

khác

Người ta sử dụng dung dịch nước muối và kiềm, các chất hữu cơ và huyền phù nước với các chất khác nhau làm chất hấp thụ

VD: khí SO2 phản ứng với dung dịch kiềm, quá trình thủy phân hơi thuốc trừ sâu trong dung dịch kiềm…

Các loại tháp rửa khí a) tháp phun rỗng b) tháp có lớp đệm c) tháp có các đĩa tiếp xúc (Nguồn: C.C Lee Handbook of environmental engineering

calculations McGraw-Hill, 2000)

Thiết bị xử lý

chất lỏng được phun thành giọt nhỏ

khi đi qua các tấm đục lô (đĩa) bên

trên có màng mỏng chất lỏng

Tháp có đĩa tiếp xúc :

 Tháp có lớp đệm được áp dụng

phổ biến nhất:

• Ưu điểm: tăng bề mặt tiếp xúc khí-lỏng

• Vật liệu đệm: đá, sành sứ, kim loại,

plastic, ;

• Các yếu tố ảnh hưởng: tốc độ khí thải,

tốc độ phun chất lỏng, kích cỡ vật liệu đệm, chiều cao tháp

Nguyên tắc xử lý:

Sử dụng chất hấp phụ dạng rắn giữ lại các khí và hơi độc hại trên bê mặt khi cho khí thải đi qua

Phương pháp hấp phụ

Các chất hấp phụ thường được

than hoạt tính (PAC,

GAC) silicagel nhôm oxit hoạt

tính

Khả năng hấp phụ tối đa của than hoạt tính với các chất khí khác nhau ở 20oC, 1 atm:

 Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá

Thi ết bị xử lý

Có 2 nhóm thiết bị hấp phu:

- Nhóm hấp phụ không tái sinh: Áp dụng với

nguồn thải quy mô nhỏ hay lọc không khi ở máy điều hòa

Các dạng: phẳng (flat), ống (cylindrical), nếp gấp (pleated), hộp (canister)

- Nhóm hấp phụ có tái sinh : Áp dụng với nguồn

thải quy mô lớn, khi thải có gia trị cần thu hồi

Các dạng: lớp hấp phụ cố định (fixed bed), lớp hấp phụ di chuyển (moving bed), lớp hấp phụ kiểu tầng sôi (fluidized bed)

thiết bị hấp phụ phẳng

(có thể làm việc với Q = 9,4 m3/s)

thiết bị hấp phụ lớp cố định có tái sinh (chiều dày lớp hấp phụ = 0,3 - 1,2 m;

vg = 6,0 - 30 m/min)

Nguyên tắc xử lý:

Ở nhiệt độ đủ cao, các hơi hữu cơ trong khí

thải bị oxy hóa tạo thành CO2, H2O,… và tỏa nhiệt Khi các VOC có chứa S, N, Cl sẽ tạo

thành sản phẩm SO2, NOx, HCl

Phương pháp đốt (hay oxy hóa

nhiệt: thermal oxidation)

Đối tượng xử lý: VOC, đặc biệt các

hydrocarbon

Các yếu tố ảnh hưởng:

3T: Nhiệt độ (Temperarure), thời gian (Time), xáo trộn (Turbulence)

Nhu cầu oxy

Giới hạn cháy nổ (LEL: lower

explosive limit-giới hạn nổ)

Giới hạn cháy của một số chất khí và hơi thường gặp trong hỗn hợp không khí tính theo phần trăm thể tích (v/v)

Áp dụng cho khí thải dễ cháy (từ NM lọc dầu, hóa chất, bãi rác, tư hê thống xử

lý kỵ khí nước thải)

Có thể:

-đốt trên mặt đất (ground-level flare)

-đốt trên cao (elevated flare)

Phương phá đốt trực tiếp (Flaring) Đốt cháy khí thải thành

ngọn lửa

Tốc độ dòng khí lớn nhất phụ thuộc vào nhiệt trị của khí theo phương trình:

Vmax: tốc độ khí lớn nhất, ft/s (1 ft/s = 0,3 m/s)

Bv: nhiệt trị của khí, BTU/ft3

(1BTU/ft3=37,26 kJ/m3)

Tốc độ dòng khí thiết kế = 80% tốc độ khí lớn nhất

Sơ đồ đốt khí thải trên cao có hỗ trợ bởi hơi nước (Nguồn: Schnelle, Karl B Air pollution control

technology handbook, CRC Press, 2002)

Phương pháp đốt trong buồng đốt

Buồng đốt đơn có thu hồi nhiệt:

Sử dụng các bộ trao đổi nhiệt dạng ống

để thu hồi nhiệt từ buồng đốt làm nóng khí

thải đi vào Thu hồi nhiệt có thể đạt 80%

Dùng lớp vật liệu sứ để hấp thu nhiệt tạo thành khi đốt khí; nhiệt này

có thể đốt nóng sơ bộ khí thải vào đến

gần nhiệt độ buồng đốt

Buồng đốt nhiều ngăn có thu hồi nhiệt

Hiệu suất thu hồi nhiệt đạt đến 98%.

Có thể cải tiến với nhiều ngăn đốt,

ví dụ 3 ngăn:

( Nguồn: Schnelle, Karl B Air pollution control

technology handbook, CRC Press, 2002)

Phương pháp oxy hóa có xúc tác

Cho phép phân hủy nhiệt VOC ở nhiệt độ thấp

hơn khi có xúc tác:

-200 – 350oC với các hydrocarbon từ C4 trở lên-370 – 540oC với các hydrocarbon từ C3 trở

xuống

-200 – 480oC với các dẫn xuất halogen

Các khí NOx, CO, H2S cũng có thể bị oxy hóa

Thường áp dụng với khí thải chứa hàm lượng

VOC thấp(<1% v/v), và không có các chất ức chế xúc tác

Xúc tác thường dùng: các kim loại hiếm như

Pt và Pd, được mang trên nền sứ hay kim loại phủ lớp nhôm oxit; hoặc các oxit kim loại như Cr2O3/Al2O3, CuO/MnO2;…

Sơ đồ hệ thống oxy hóa có xúc tác xử lý VOC (Nguồn: Schnelle, Karl B Air pollution control

technology handbook, CRC Press, 2002)

Khí thải động cơ ô tô chứa chủ yếu: CO, NOx, CxHy (hydrocarbon), CO2

Xủ lý khí thải ô tô liên quan các phản ứng:

Khử NOx: 2 NOx →x O2 + N2

Oxy hóa CO: 2CO + O2 →2 CO2

Oxy hóa CxHy: 2 CxHy + (2x+y/2) O2

→2x CO2 + y H2O

Thiết bị xử lý khí thải ô tô

Nếu 2 loại phản ứng ở 2 ngăn riêng – bộ chuyển

hóa xúc tác 2 giai đoạn:

Bộ chuyển hóa xúc tác 3 hướng (TWC=Three-Way Catalytic converter): gộp cả 3 phản ứng vào 1 hộp Xúc tác: Pt+Rh (ty lê/ 5:1) trên chất mang Al2O3

và các phu/ gia CeO2, La2O3, BaO

Tài liệu tham khảo:

1 Nguồn: C.C Lee Handbook of environmental engineering

calculations McGraw-Hill, 2000

2 Nguồn: Schnelle, Karl B Air pollution control technology handbook, CRC Press, 2002

3 phat-trien-phuong-phap-thu-CO-sub-2-sub-moi.aspx

http://www.khoahoc.com.vn/doisong/moi-truong/giai-phap/24582_My-4 Ô Nhiễm Không Khí & Xử Lý Khí Thải ( Tập 3: Lý Thuyết Tính Toán

Và Công Nghệ Xử Lý Khí Độc Hại ) - GS.TS Trần Ngọc Chấn

5 http://www.nowpublic.com/crime/catalytic-converter-theft-warning-0

Thanks your