ĐỒ án các LOẠI KHÍ THẢI CACBONDIOXIT

Đồng thời cũng nêu ra được các cách xử lý khí thải Cacbondioxit để góp phần cải thiện môi trường xung quanh chúng ta thì sức khỏe của con người càng ngày càng tốt hơn, chất lượng cuộc số

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2018 CÁC LOẠI KHÍ THẢI CACBONDIOXIT

Cuối cùng em kính chúc quý thầy, cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp cao quý

Em xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, tháng 06 năm 2018

Người thực hiện Đào Thúy Quỳnh

LỜI MỞ ĐẦU

Biến đổi khí hậu đã và đang là một trong các vấn đề toàn cầu mà toàn nhân loại đang phải quan tâm bởi nó đe dọa tới sự sinh tồn và phát triển của mỗi người

chúng ta nói riêng và cả nhân loại nói chung Một trong những vấn đề lớn hiện nay là

hiện thượng “Hiệu ứng nhà kính” Hiệu ứng nhà kính gây ảnh hưởng nghiêm trọng trực tiếp đến Trái Đất với những tác động mà nó gây ra Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên là do hàm lượng khí thải trên bề mặt khí quyển cao Đặc biệt là khí Cacbondioxit

Như chúng ta đã biết cuộc sống ngày càng phát triển công nghiệp hóa hiện

đại hóa ngày càng tăng, các công ty, nhà máy phát triển, cùng với máy móc ngày càng nhiều dẫn đến khí thải Cacbondioxit ngày càng tăng Vấn đề này ngày nào chưa được giải quyết thì cuộc sống xung quanh chúng ta và môi trường sống càng bị đe dọa trầm trọng

Đề tài trình bày những vấn đề cơ bản về khí thải Cacbondioxit, nguồn gốc,

cấu tạo, tính chất hóa lý, sự ảnh hưởng của nó với môi trường và con người và tình hình khí Cacbondioxit hiện nay Đồng thời cũng nêu ra được các cách xử lý khí thải Cacbondioxit để góp phần cải thiện môi trường xung quanh chúng ta thì sức khỏe của con người càng ngày càng tốt hơn, chất lượng cuộc sống ngày càng tăng đúng với tiêu chí đặt ra của các quốc gia hiện nay Đề tài của em sẽ trình bày về CÁC LOẠI KHÍ

THẢI CACBONDIOXIT

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU ii

MỤC LỤC iii

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHÍ CACBONDIOXIT 1

1.1 Đặc điểm hóa lý của khí Cacbondioxit 1

1.1.1 Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý 1

1.1.2 Tính chất hóa học 2

1.2 Nguồn gốc phát sinh khí Cacbondioxit 4

1.2.1 Tự nhiên 4

1.2.2 Nhân tạo 5

1.3 Ảnh hưởng của Cacbondioxit đối với môi trường và con người 7

1.3.1 Đối với môi trường 7

1.3.2 Đối với con người 8

1.4 Điều chế 9

1.4.1 Trong phòng thí nghiệm 9

1.4.2 Trong công nghiệp 9

1.5 Ứng dụng 9

1.6 Ý nghĩa 10

1.6.1 Ý nghĩa đối với động vật 10

1.6.2 Ý nghĩa đối với thực vật 11

1.7 Lượng khí thải Cacbondioxit những năm gần đây 11

CHƯƠNG 2 12

PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CACBONDIOXIT 12

2.1 Khái niệm của phương pháp xử lý khí thải Cacbondioxit 12

2.2 Các phương pháp xử lý khí Cacbondioxit 12

2.2.1 Xử lý Cacbondioxit bằng phương pháp hấp thụ 12

2.2.1.1 Phương pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ bằng dung dịch etanolamin 13

2.2.1.2 Phương pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ bằng dung dịch amoniac 14

2.2.1.3 Các phương pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ bằng nước 14

2.2.1.4 Hấp thụ Cacbondioxit bằng huyền phù CaCO 3 (sữa vôi: Ca(OH) 2 ) 16

2.2.1.5 Hấp thụ Cacbondioxit bằng dung dịch kiềm 17

2.2.2 Phương pháp xử lý khí Cacbondioxit bằng hấp phụ 18

2.2.2.1 Hấp phụ vật lý của các phương pháp xử lý khí Cacbondioxit 19

2.2.2.2 Hấp phụ hóa học của các phương pháp xử lý khí Cacbondioxit 19

2.2.2.3 Áp dụng của hấp phụ của các phương pháp xử lý khí Cacbondioxit 19

2.2.2.4 Lựa chọn dung môi của các phương pháp xử lý khí Cacbondioxit 19

2.2.3 Các phương pháp xử lý Cacbondioxit bằng phương pháp hóa học, sinh học 20

2.2.3.1 Xử lý khí thải Cacbondioxit bằng tảo biển 20

2.2.3.2 Xử lí xỉ quặng bằng Cacbondioxit 20

CHƯƠNG 3 21

KẾT LUẬN 21

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

DANH MỤC HÌNH ẢNH 24

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHÍ CACBONDIOXIT

1.1 Đặc điểm hóa lý của khí Cacbondioxit

1.1.1 Cấu tạo phân tử và tính chất vật lý

Công thức phân tử: CO2

Công thức cấu tạo: O = C = O

Phân tử lượng: 44g/mol

Tỉ trọng riêng ở 25oC là 1,98kg/m3, nặng hơn không khí khoảng 1,5 lần

(với độ dài liên kết C - O là 1,162Å và năng lượng trung bình của liên kết đó là 803kJ/mol.)

Phân tử Cacbon đioxit (C=O=C) chứa hai liên kết đôi và có hình dạng tuyến tính

Nó không có lượng cực điện Do nó là hợp chất đã bị oxi hóa hoàn toàn nên về mặt

hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy

Cacbon dioxit là một loại khí, gọi là khí Cacbonic, không có màu, có mùi, và vị hơi chua Nó nặng hơn không khí, dễ hóa lỏng và dễ hóa rắn (nđnc là -57 0 C ở 5atm)

Ở áp suất 60atm và ngay ở nhiệt độ thường, nó biết thành chất lỏng không màu và linh động Khi được làm lạnh đột ngột, chất lỏng biến thành khối rắn màu trắng giống như

tuyết, gọi là tuyết cacbonic

Do có ba điểm nằm cao hơn áp suất của khí quyển (hình 1.1.1), tuyết cacbonic

không nóng chảy dưới áp suất thường mà thăng hoa ở -78 0 C

Hình 1.1: Giản đồ trạng thái của CO 2

Vì lý do thăng hoa, CO2 hóa lỏng khi dãn nỡ tạo nên tuyết cacbonnic Tuyết cacbonnic sau khi được nén lại thì bay hơi tương đối chậm nên làm cho không gian xung quanh bị lạnh xuống rất nhiều Dựa vào đó người ta dùng tuyết cacbonic hay còn

gọi là “nước đá khô” để bao quản và chuyên chở đồ chóng hỏng Nước đá khô trộn

với axeton hay clorofom được dùng làm hỗn hợp làm lạnh (gần -780C) Nước đá khô dược dùng làm phương tiện để thử thách các đồ dùng trước khi đưa vào sử dụng ở Bắc Cực và Nam Cực Ngày nay người ta còn có thể tạo ra mưa nhân tạo bằng cách phun

CO2 lỏng để tạo thành tuyết cacbonic ở trên những tầng mây làm cho mây lạnh xuống hóa thành mưa

Cacbodioxit rất bền về nhiệt, ở 15000C chỉ mới phân hủy thành CO và O2 với tỉ

Khí cacbonic không cháy và không duy trì sự cháy Trên thực tế, người ta dùng Cacbon đioxit ở dạng khí nén hay dạng lỏng để chữa cháy Đối với những đám cháy gây nên bỡi những kim loại có ái lực lớn với oxi như K, Mg, Al, Zn,… Cacbon đioxit mất hiệu lực vì những kim loại đó vẫn cháy trong CO2 Ví dụ như nhôm cháy trong

CO2 theo phản ứng:

4Al + 3CO2 = 2Al2O3 + 3C

a) CO2 là oxit axit

 CO2 tan trong nước tạo thành axit cacbonic (là một điaxit rất yếu)

Khí CO2 tan tương đối nhiều trong nước, 1lít nước ở 00C hòa tan 1,7lít khí CO2 Khi tan trong nước phần lớn CO2 ở dưới dạng được hidrat hóa và một phần nhỏ tương tác với nước tạo thành acid cacbonic:

b) CO2 bền, ở nhiệt độ cao bị nhiệt phân một phần và tác dụng được với các chất khử mạnh

2CO2  2CO + O2

CO2 + 2Mg → 2MgO + C

Hình 1.2: Sự biến đổi của CO 2 trong không khí

Các thay đổi của Cacbon đioxit từ thời Phanerozoic (542 triệu năm trước) Thời

kì gần đây năm bên trái của biểu đồ, và nó dương như là 550 triệu năm trước thì nồng

độ Cacbon đioxit cao hơn đáng kể so với ngày nay

Hình 1.3: Sự thải khí Cacbon Đioxit toàn cầu từ năm 1800 đến năm 2004

Sự phá rừng là nguyên nhân thứ hai Năm 1997, các đám cháy than bùn ở Indonesia có thể giải phóng tới 13%-40% lượng Cacbon Đioxit do nhiên liệu hóa thạch tạo thành đám cháy than bùn

1.2.2 Nhân tạo

Ô nhiễm do quá trình đốt nhiên liệu

Tất cả các sản phẩm do quá trình đốt nhiên liệu đều là các khí độc hại cho con người Nhất là quá trình đốt xảy ra không hoàn toàn Ta có thể tóm lược quá trình đốt nhiên liệu tổng quát như sau:

Nhiên liệu + O2 => CO, CO2, SO2, NOx hydrocacbon và tro bụi

Tuy nhiên tùy từng nhiên liệu và động cơ đốt cháy mà ta thu được những sản phẩm khác nhau Ta có thể phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt cháy nhiên liệu thành các nhóm:

 Ô nhiễm do các phương tiện giao thông

Loại động cơ máy nổ chạy bằng tia lửa điện luôn luôn hoạt động với hỗn hợp nhiên liệu và không khí ở mọi chế độ vận hành nên rất khó bảo đảm cho quá trình cháy được hoàn toàn

Loại động cơ điezen thì chỉ có không khí được nén theo quá trình đoạn nhiệt ra ngoài Ở giai đoạn nén không khí, nhiên liệu được phun vào và khi tiếp xúc với không khí nén ở nhiệt độ cao nó bốc cháy Vì vậy mà quá trình cháy được hoàn toàn hơn Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu khí oxi hay do trong khi cháy nhiệt

độ ngọn lửa bị giảm thấp thì một số nguyên tử Cacbon và Hydro không được cung cấp

đủ năng lượng cần thiết để hình thành các gốc tự do và cho ra các sản phẩm cuối cùng trong ngọn lửa là CO2 và H2O Kết quả làm ngưng trệ các phản ứng cháy ở những gian đoạn cân bằng trung gian

Phát thải các nguyên tử Cacbon hoặc kết hợp các nguyên tử với nhau thành muộn, khói đen và mồ hóng-than chì

 Ô nhiễm do nung nấu

Quá trình đin nấu bằng củi, than, rơm đều là quá trình cháy ở nhiệt độ ngọn lửa thấp nên qua strình cháy cũng không hoàn toàn, sản phẩm sinh ra là các chất khí độc như: CO2, CO, mồ hóng, bụi, khói đen…

 Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện

Các chất độc hại thải ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy nhiệt điện, lượng nhiên liệu tiêu thụ rất lớn Đây là nguồn ô nhiễm cực lớn thải vào khí quyển hằng ngày Vì vậy tại các nhà máy nhiệt điện cần phải quan tâm chú ý đến các kỹ thuật tiến tiển trong quá trình đốt

 Ô nhiễm trong công nghiệp luyện gang thép

Chất ô nhiễm từ công nghiệp sản xuất gang thép chủ yếu là: bụi, CO, CO2, hydrocacbon, phenol, benzene, SO2, SO3, NH3, AsH3,… các sản phẩm này sinh ra từ công đoạn sau:

Hình 1.4: So sánh lượng thải CO 2 theo các dạng nguồn năng lượng khác nhau

1.3 Ảnh hưởng của Cacbondioxit đối với môi trường và con người

1.3.1 Đối với môi trường

Ngược lại với các quá trình phát sinh CO2, còn có quá trình “tiêu diệt CO2” Đó

là các quá trình quang hợp thực vật, quá trình quang hợp ở thực vật, quá trình hòa tàn

CO2 của nước (chủ yếu là nước biển), sự lắng đọng xác sinh vật giầu Cacbon (các loại

vỏ đá vôi của sinh vật) và sự tạo thành hóa thạch, v.v…

Theo các tính toán của các nhà khoa học CO2 sau khi hình thành trong khí quyển (dù có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo) đều có thể tồn tại từ 2 đến 4 năm Trong thời

kỳ tồn tại, CO2 đủ thời gian để phát tán suốt dọc vùng xích đạo và ảnh hưởng chung đến bầu khí quyển trái đất và gây ra hiệu ứng nhà kính, hấp thụ mạnh tia hồng ngoại

1.3.2 Đối với con người

Khí CO2 không phải là một khí độc, nhưng khi nồng độ của chúng lớn thì sẽ làm giảm nồng độ O2 trong không khí, gây nên cảm giác mệt mỏi Khi nồng độ quá lớn có thể dẫn đến ngạt thở, kích thích thần kinh, tăng nhịp tim và các rối loạn khác

Trong các công trình dân dụng, chất độc hại trong không khí chủ yếu là khí

CO2 do con người thải ra trong quá trình sinh hoạt

Bảng dưới đây trình bày mức độ ảnh hưởng của CO2 theo nồng độ của nó trong không khí Theo bảng này khi nồng độ CO2 trong không khí chiếm 0,5% theo thể tích

là có thể gây nguy hiểm cho con người Nồng độ cho phép của CO2 trong không khí thường lấy là 0,15% theo thể tích

4 : 5 - Hệ thần kinh bị kích thích gây ra thở sâu và nhịp thở

gia tăng Nếu hít thở trong môi trường này kéo dài

8 - Nếu thở trong môi trường này kéo dài 10 phút thì

mặt đỏ bừng và đau đầu

18 hoặc lớn hơn -Hết sức nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong

Bảng1.1: Mức độ ảnh hưởng của CO 2 theo nồng độ của nó trong không khí

1.4.2 Trong công nghiệp

Khí CO2 được sản xuất bằng cách đốt cháy hoàn toàn than trong oxi hay không khí Khí CO2 cũng là sản phẩm phụ của quá trình nung vôi, quá trình lên men rượu của đường glucozơ

C6H12O6  CO2 + 2C2H5OH

1.5 Ứng dụng

Chúng ta sử dụng CO2 trong cuộc sống, công việc hàng ngày như là

 Khí CO2 làm lạnh thực phẩm: được dùng giống như Nitơ lỏng, và phù hợp nhất cho các ứng dụng trộn lạnh sử dụng tuyết đá khô

 Khí CO2 trong đóng gói thức uống

 Khí CO2 ứng dụng trong dầu phục hồi tăng cường: độ hòa tan của hydrocarbon lỏng được dùng để làm tăng sự lưu thông của dầu bằng cách giảm độ nhớt, tăng thể tích và kích thích sự lưu thông

 Khí CO2 ứng dụng sơn: cargon dioxide siêu hạn được sử dụng như một chất pha lỏng dùng trong sơn phun, làm giảm 80% dung môi hữu cơ

 Khí CO2 ứng dụng chiết xuất thực phẩm: supercritical carbon dioxide được sử dụng trong việc chiết xuất màu hương vị trong thực phẩm nhằm loại bỏ dầu và chất béo

 Khí CO2 ứng dụng tách và chiết xuất trong công nghiệp: carbon dioxide siêu hạn được dùng trong các quy trình dược phẩm và hóa chất, hoặc là chất thay thế cho dung môi gốc hydrocarbon trong việc tẩy nhờn kim loại

 Khí CO2 ứng dụng tinh chế và nung chảy kim loại: dùng trong việc đổ khuôn

và đúc, tuyết carbondioxit được dùng để làm giảm sự hình thành oxide sắt

 Xử lý nước thải, phòng cháy chữa cháy

 Khí CO2 ứng dụng hỗ trợ sự sống: kết hợp với oxy và các khí khác để kích thích việc thở nhanh hơn và sâu hơn và trợ giúp xử lý các vấn đề liên quan đến hô hấp

1.6 Ý nghĩa

1.6.1 Ý nghĩa đối với động vật

Cacbon điôxít là sản phẩm cuối cùng trong cơ thể sinh vật có sự tích lũy năng lượng từ việc phân hủy đường hay chất béo với ôxy như là một phần của sự trao đổi chất của chúng, trong một quá trình được biết đến như là sự hô hấp của tế bào Nó bao gồm tất cả các loài thực vật, động vật, nhiều loại nấm và một số vi khuẩn Trong các động vật bậc cao, cacbon điôxít di chuyển trong máu từ các mô của cơ thể tới phổi và

ở đây nó bị thải ra ngoài

Hàm lượng cacbon điôxít trong không khí trong lành là khoảng 0,04%, và trong không khí bị thải ra từ sự thở là khoảng 4,5% Khi thở trong không khí với nồng độ cao (khoảng 5% theo thể tích), nó là độc hại đối với con người và các động vật khác

Cacbon điôxít có thể là một trong các chất trung gian để tự điều chỉnh việc cung cấp máu theo khu vực Nếu nồng độ của nó cao thì các mao mạch nở ra để cho nhiều máu hơn đến các mô

1.6.2 Ý nghĩa đối với thực vật

Thực vật hấp thụ cacbon điôxít từ khí quyển trong quá trình quang hợp Cacbon điôxít được thực vật (với năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời) sử dụng để sản xuất ra các chất hữu cơ bằng tổ hợp nó với nước Các phản ứng này giải phóng ra ôxy tự do Đôi khi cacbon điôxít được bơm thêm vào các nhà kính để thúc đẩy thực vật phát triển Thực vật cũng giải phóng ra CO2 trong quá trình hô hấp của nó, nhưng tổng thể thì chúng làm giảm lượng CO2

1.7 Lượng khí thải Cacbondioxit những năm gần đây

Lượng khí CO2 thải ra từ năm 2015 đến 2016 tăng mạnh, theo Báo cáo Khí Nhà kính của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), Mother Nature Network hôm 30/10 đưa tin

Nồng độ CO2 trong khí quyển trung bình năm 2016 là 403,3 phần triệu (ppm), tăng so với mức 400 ppm năm 2015 Những số liệu này được tính sau khi các bể khí như rừng hay biển đã hấp thụ bớt một lượng đáng kể khí CO2 Đây là mức CO2 cao nhất trong 800.000 năm qua

Ngoài việc lượng CO2 thải ra liên tục tăng, hiện tượng El Nino năm 2016 cũng góp phần đáng kể khiến nồng độ CO2 trong khí quyển đạt ngưỡng cao kỷ lục Hiện tượng thời tiết này gây ra những đợt hạn hán làm hạn chế khả năng hấp thụ CO2 của Trái Đất

Theo WMO (Tổ chức khí tượng thế giới), hiện tại nồng độ CO2 tương đương với 145% so với năm 1750 - thời đại cách mạng công nghiệp Cùng với đó, khí methane

và NO đang ở mức lần lượt là 257% và 122%