Bài giảng Công nghệ xử lý khí thải: Chương 4 - Nguyễn Văn Hiển

Bài giảng Công nghệ xử lý khí thải - Chương 4: Tính toán lựa chọn và sử dụng thiết bị xử lý khí cung cấp cho người học các kiến thức: Loại chất khí gây ô nhiễm, các phương pháp xử lý khí thải, hấp thụ khí bằng chất lỏng,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

H p th  khí đ c h i b ng ch t l ng ấ ụ ộ ạ ằ ấ ỏ(nước ho c dung d ch)ặ ị

ÔNKK và X  lý khí th i t p 3 (Trang40­91;  ử ả ậ

Các  khí  gây  mùi  hôi  nh   Hư 2S,  NH3 vv  Các lo i dung môiạ

H p ph  ch t ô nhi m trên b  m t ấ ụ ấ ễ ề ặ

v t li u r nậ ệ ắ

Bi n đ i hóa h c các ch t ô nhi m ế ổ ọ ấ ễ

b ng  quá  trình  thiêu  đ t  ho c  xúc ằ ố ặtác   nhi t đ  caoở ệ ộ

4.1 H p th  khí b ng ch t l ngấ ụ ằ ấ ỏ  

H p  th   là  quá  trình  hòa  tan  ch t  khí  vào ấ ụ ấtrong ch t l ng, khi chúng ti p xúc v i nhau. ấ ỏ ế ớBao g m các quá trình:ồ

­ S  đ o ng c c a h  s  trao đ i ch t có ố ả ượ ủ ệ ố ổ ấ

th   để ược  xem  là  s c  c n  c a  quá  trình ứ ả ủtrao đ i ch tổ ấ

yAG; yAi là t  su t mol c a ch t khí trong ỷ ấ ủ ấ

­ Khi h p th  khí d  hòa tan có th  b  qua ấ ụ ễ ể ỏ

s c c n c a l p biên khí, ch  c n tính t i ứ ả ủ ớ ỉ ầ ớ

s  c n c a l p biên l ng. Và ngứ ả ủ ớ ỏ ượ ạc l i, 

v i  khí  khó  hòa  tan  thì  s c  c n  c a  l p ớ ứ ả ủ ớbiên khí là quan tr ng.ọ

T t c  nh ng thi t b  mà t i đó làm x y ra ấ ả ữ ế ị ạ ảquá trình ti p xúc gi a pha khí và pha l ng. ế ữ ỏLàm cho ch t khí đ c h i hòa tan vào trong ấ ộ ạ

ch t l ng thì g i là thi t b  h p thấ ỏ ọ ế ị ấ ụ

Bu ng phun, tháp phun ồ : Ch t l ng đấ ỏ ược phun  thành  gi t  trong  th   tích  r ng  c a ọ ể ỗ ủthi t b , và cho dòng khí đi qua.ế ị

Thi t b  h p ế ị ấ

thụ

Bao g m các lo i chính ồ ạ

sau:

Thi t b  s c khí ế ị ụ : Khí được phân tán dưới 

d ng các bong bóng đi qua l p ch t l ng. ạ ớ ấ ỏ

Ho c có th  b ng cách cho khí đi qua t m ặ ể ằ ấ

x p, t m đ c l , ho c khu y c  h cố ấ ụ ỗ ặ ấ ơ ọ

Tháp  h p  th   ki u  s i  b t ấ ụ ể ủ ọ :  Cho  khí  đi 

qua  l p  t m  đ c  l   bên  trên  có  ch a  l p ớ ấ ụ ỗ ứ ớ

nước m ng.ỏ

Tháp đ m ệ : Ch t l ng đấ ỏ ượ ước t i trên l p ớ

đ m  r ng  và  ch y  xu ng  dệ ỗ ả ố ướ ại  t o  ra  b  ề

m t ặ ướ ủ ớt c a l p đ m đ  dòng khí ti p xúc ệ ể ếkhi đi qua

Thông thường khi nói thi t b  h p th  và lý ế ị ấ ụthuy t  tính  toán  và  th   nghi m  chính  là ế ử ệ nói 

t i tháp đ mớ ệ

­ Tháp h p th  (tháp đ m) đ c s  d ng đ   ấ ụ ệ ượ ử ụ ể

x  lý các lo i khí th i d  hòa tan trong các  ử ạ ả ễ dung d ch ph  bi n, d  ki m, d  tìm (Xem  ị ổ ế ễ ế ễ trang 64) nh : Ca(OH) ư 2 , NaOH, Na 2 CO 3 , 

Na 2 SO 3  vv…

Ph m vi  ng d ng và đi u ki n l a ạ ứ ụ ề ệ ự

ch nọ

­ Tháp h p th  (tháp đ m) đ c s  d ng đ   ấ ụ ệ ượ ử ụ ể

x  lý h n h p các lo i khí th i có l n b i  ử ỗ ợ ạ ả ẫ ụ

b n, có mang nhi t đ  cao. Nh  khói th i lò  ẩ ệ ộ ư ả

h i, lò đ t d u, lò n u đ ng vv… ơ ố ầ ấ ồ

Tính toán thi t k  tháp h p th ế ế ấ ụ

Khí th i vào có l u l ả ư ượ ng là G1 (mol/m 2 h) 

ch a ch t A có t  su t mol đ u vào là y ứ ấ ỷ ấ ầ 1 

Xem lý thuy t tính toán t  trang 50 – 55 ế ừ

và ví d  trang 55ụ

L u l ư ượ ng khí th i c n x  lý L (m ả ầ ử 3 /h) 

N ng đ  đ u vào và đ u ra kh i thi t  ồ ộ ầ ầ ỏ ế

NO Dd: FeCl2, FeSO4, Na2SO3, 

Na2S2O5, NaHSO3, NaHCO3

SO2 Dd: NaSO3 (18­25%), Ca(OH)2, 

Na2CO3 (15­20%), NaOH (15­ 25%), KOH, CaCO3, MgO

SiF4

NaOH, Na2CO3, K2CO3,  Ca(OH)2

H p ph  là quá trình phân ly ch t khí ấ ụ ấ

d a trên ái l c c a m t s  ch t r n đ i ự ự ủ ộ ố ấ ắ ố

v i các khí có m t trong khí th i và b  ớ ặ ả ị

gi  l i trên b  m t c a v t li u r n.ữ ạ ề ặ ủ ậ ệ ắ

H P PH  V T L Ấ Ụ Ậ Ý.

Các phân t  khí b  hút vào b  m t v t li u ử ị ề ặ ậ ệ

h p  ph   nh   l c  tấ ụ ờ ự ương  tác  y u  gi a  các ế ữphân t  H p ph  v t lý là quá trình có t a ử ấ ụ ậ ỏnhi tệ

L c tự ương tác này là l c VanderWaals. Nên ự

d ng h p ph  này còn g i là h p ph  phân ạ ấ ụ ọ ấ ụ

t  hay h p ph  VanderWaalsử ấ ụ

Quá trình h p ph  v t lý là quá trình thu n ấ ụ ậ ậngh ch. Khí đã h p ph  có th  đị ấ ụ ể ược nh  ra ả

b ng  cách  thay  đ i  áp  xu t  c a  ch t  khí ằ ổ ấ ủ ấ

ho c nâng cao nhi t đ ặ ệ ộ

S  d ng  u đi m này đ  có th  thu h i l i ử ụ ư ể ể ể ồ ạ

nh ng khí ho c ch t quý hi m. Ho c hoàn ữ ặ ấ ế ặnguyên l i v t li u h p phạ ậ ệ ấ ụ

H p  ph   v t  lý  di n  ra  r t  nhanh,  nh ng ấ ụ ậ ễ ấ ư

kh   năng  h p  ph   s   gi m  nhanh  khi  khí ả ấ ụ ẽ ả

th i có nhi t đ  cao và có nhi u b i.ả ệ ộ ề ụ

H p ph  hóa h c là quá trình t a nhi t r t ấ ụ ọ ỏ ệ ấ

m nh. Nhi t đ  càng cao, quá trình di n ra ạ ệ ộ ễcàng nhanh

H P PH  HÓA H C Ấ Ụ Ọ

Làm x y ra ph n  ng hóa h c gi a ch t b  ả ả ứ ọ ữ ấ ị

h p ph  v i v t li u h p ph  Khi đó v t ấ ụ ớ ậ ệ ấ ụ ậ

li u h p ph  s  bi n đ i tính ch t thành ệ ấ ụ ẽ ế ổ ấ

ch t khácấ

H p ph  hóa h c là quá trình không thu n ấ ụ ọ ậngh ch nên v t li u h p ph  không th  ị ậ ệ ấ ụ ể

hoàn nguyên được

Khí b  h p ph  n u có đị ấ ụ ế ược nh  ra kh i ả ỏ

v t li u h p ph  thì cũng b  thay đ i thành ậ ệ ấ ụ ị ổ

ph n và tính ch t ban đ uầ ấ ầ

V T LI U H P PH Ậ Ệ Ấ Ụ

V t li u làm ch t h p ph  là các v t li u ậ ệ ấ ấ ụ ậ ệ

x p v i b  m t trong l n, đố ớ ề ặ ớ ượ ạc t o thành 

do t ng h p nhân t o hay t  nhiên.ổ ợ ạ ự

C u  trúc  bên  trong  c a  các  ch t  h p  ph  ấ ủ ấ ấ ụcông  nghi p  đệ ược  đ c  tr ng  b i  kích ặ ư ở

thước và h ình d ng khác nhau c a kh ang ́ ạ ủ ỏ

Than  ho t  tính ạ là  m t  ch t  h p  ph   r n, ộ ấ ấ ụ ắ

x p,ố

không phân c c và có b  m t riêng r t l n. ự ề ặ ấ ớThan ho t tính có c u t o x p và nhi u l  ạ ấ ạ ố ề ỗ

h ng nh  không đ ng đ u và r t ph c t p.ổ ỏ ồ ề ấ ứ ạ

Có 3 d ng than là D ng vi mao qu n; D ng ạ ạ ả ạmao qu n trung gian; D ng mao qu n l nả ạ ả ớ

μm  thì  có  th   tách  để ược  CO2,  SO2,  H2S, 

C2H4, C2H6 và C2H5OH

Tính  ch t  c a  zeolit  ph   thu c  vào  t   l  ấ ủ ụ ộ ỷ ệ

Si và Al và m c đ  t o tinh th  c a s n ứ ộ ạ ể ủ ả

ph m cu i cùng.ẩ ố

Các  zeolit  th   hi n  tính  nh y  c m  r t  rõ ể ệ ạ ả ấ

đ i v i nhi t đ ố ớ ệ ộ

Zeolit

Silicagel là gel c a anhydrit axit silisic có ủ

c u trúc l  x p r t phát tri n.ấ ỗ ố ấ ể

Silicagel  d   dàng  h p  ph   các  ch t  phân ễ ấ ụ ấ

c c cũng nh  các ch t có th  t o v i nhóm ự ư ấ ể ạ ớhydroxyl các liên k t ki u c u hydro.ế ể ầ

800m2/gam, cho phép nó hút nước m nh.ạ

ng D ng: 

Ứ ụ Silicagen có l  x p m n dùng ỗ ố ị

h p  ph   các  h i  và  khí  d   ng ng  t  ấ ụ ơ ễ ư ụSilicagen có l  x p trung b ình và thô dùng ỗ ố ́

đ  hút h i các h p ch t h u c ể ơ ợ ấ ữ ơ

N u ti n hành gi i h p b ng khí nóng  m ế ế ả ấ ằ ẩhay b ng h i nằ ơ ước v i th i gian kéo dài s  ớ ờ ẽlàm gi m ho t tính h p ph  c a chúng.ả ạ ấ ụ ủ

Silicagel

Silicagel có ái l c r t m nh v i h i nự ấ ạ ớ ơ ước nên  chúng  thường  được  s   d ng  đ   s y ử ụ ể ấkhô các môi trường khác.

Silicagel có ái l c r t m nh v i h i nự ấ ạ ớ ơ ước nên  chúng  thường  được  s   d ng  đ   s y ử ụ ể ấkhô các môi trường khác

Silicagel  không  cháy    nhi t  đ   tái  sinh ở ệ ộ

th p 110ấ oC  –  200oC  và có  đ  b n c  h c ộ ề ơ ọcao

Silicagel có th  b  phá h y d  dàng b i cá ể ị ủ ễ ở

gi t nọ ước. Ho c   n i có đ   m quá caoặ ở ơ ộ ẩ .

Keo nhôm được đi u ch  b ng cách nung ề ế ằHydroxyt nhôm   nhi t đ  cao.ở ệ ộ

Di n tích b  m t c a keo nhôm là  170  ệ ề ặ ủ – 220 m2/g. T ng th  tích l  x p là 0,6 – 1 ổ ể ỗ ố

cm3/g

Keo  nhôm  b n  khi  đ   m  cao ề ộ ẩ .  Chúng 

đượ ức  ng  d ng  đ   thu  h i  các  h p  ch t ụ ể ồ ợ ấ

h u c  phân c c và s y khí ữ ơ ự ấ

Trong quá trình v n hành, khi th y xu t  ậ ấ ấ

hi n  đi m  d ng,  ta  ph i  ng ng  ngay  ệ ể ừ ả ừ quá trình h p ph , chuy n sang chu k   ấ ụ ể ỳ hoàn  nguyên  (n u  h p  ph   v t  lý),  ế ấ ụ ậ

nh m ph c h i kh  năng h p ph  c a  ằ ụ ồ ả ấ ụ ủ

v t li u ho c thay th  v t li u h p ph   ậ ệ ặ ế ậ ệ ấ ụ (n u là h p ph  hóa h c) ế ấ ụ ọ

Ph ươ ng pháp hoàn nguyên

Hoàn  nguyên  b ng  nhi t ằ ệ :  Là  ph ươ ng  pháp r t ph  bi n. Dùng không khí nóng  ấ ổ ế

ho c  h i  n ặ ơ ướ c  quá  bão  hòa,  ho c  đ n  ặ ơ

gi n là mang ph i n ng đ  hoàn nguyên ả ơ ắ ể

áp  su t  riêng  ph n  c a  khí  b   h p  ph   ấ ầ ủ ị ấ ụ

và gi  nguyên nhi t đ  Khi đó các khí  ữ ệ ộ

b  h p ph  s  đ ị ấ ụ ẽ ượ c nh  ra ả

th ườ ng đ ượ c hoàn nguyên   nhi t đ  t   ở ệ ộ ừ 100­200oC.  Zeolit  hoàn  nguyên    nhi t  ở ệ

đ  100 – 400 ộ oC

Sau  khi  hoàn  nguyên  thì  kh   năng  h p  ả ấ

ph  c a v t li u ch  đ t 60­75% so v i  ụ ủ ậ ệ ỉ ạ ớ lúc  đ u.  Sau  vài  l n  hoàn  nguyên  thì  ầ ầ

kh  năng h p ph  m t h n, và ta ph i  ả ấ ụ ấ ẳ ả thay v t li u m i ậ ệ ớ

Ph ươ ng pháp hoàn nguyên  

Trong  các  phương  pháp  hoàn  nguyên  thì 

phương  pháp  s   d ng  h i  nử ụ ơ ước  là  đ n ơ

gi n, d  s  d ng và hi u qu  cao nh t.ả ễ ử ụ ệ ả ấ

Vì  h i  nơ ước  quá  bão  hòa  có  nhi t  tr   r t ệ ị ấcao,  mà  l i  không  làm  m  v t  li u  h p ạ ẩ ậ ệ ấ

ph ụ

 nhi t đ  100

Ở ệ ộ oC, h i nơ ước nóng s  làm ẽcho các khí h p ph  đấ ụ ược nh  ra, và không ảlàm h ng v t li u h p ph ỏ ậ ệ ấ ụ

Ch t  khí  h p  ph   đấ ấ ụ ược  nh   ra  đả ược  cho 

ng ng t  l i đ  thu h i ho c mang x  lý ư ụ ạ ể ồ ặ ử

ti p theo.ế

2 Các  sol  khí  h u  c   có  khói  nhìn  th y ữ ơ ấ

được nh : Khói t  lò rang cafê; Khói t  ư ừ ừ

lò  nước  th t;  Khói  t   lò  nung  men  s  ị ừ ứvv

3 Các  khí,  h i  h u  c   n u  th i  vào  khí ơ ữ ơ ế ả

quy n  chúng  s   ph n  ng  v i  sể ẽ ả ứ ớ ương 

mù, gây h i cho môi trạ ường;

4 Các  khí,  h i  sinh  ra  t   các  công  ngh  ơ ừ ệ

khai thác, l c d u. Khi thiêu đ t s  x  ọ ầ ố ẽ ử

lý  được  nhi u  lo i  khí  ô  nhi m  cùng ề ạ ễlúc;

1 Phân h y đủ ược hoàn toàn ch t ô nhi m ấ ễ

cháy được, khi thi t b  thiêu đ t đế ị ố ược thi t k  và v n hành đúng quy cáchế ế ậ

2 Kh  năng thích  ng c a thi t b  đ i v i ả ứ ủ ế ị ố ớ

s   thay  đ i  v a  ph i  c a  l u  lự ổ ừ ả ủ ư ượng, cũng nh  n ng đ  khí th iư ồ ộ ả

3 Hi u qu  x  lý cao đ i v i nh ng ch t ệ ả ử ố ớ ữ ấ

ô  nhi m  có  l u  lễ ư ượng  và  t i  lả ượng  ô nhi m l n;ễ ớ

5 Có  kh   năng  thu  h i,  t n  d ng  đả ồ ậ ụ ược 

nhi t lệ ượng th i ra c a quá trình thiêu ả ủ

đ t;ố

3 Trong  quá  trình  thiêu  đ t  có  c p  thêm ố ấ

nhiên li u và năng lệ ượng đ  đ m b o ể ả ảnhi t  đ   c n  thi t.  Đi u  này  làm  t n ệ ộ ầ ế ề ốthêm chi phí v n hành và ph c t p cho ậ ứ ạquá trình v n hànhậ

Các quá trình thiêu đ t ố

1 Thiêu đ t b ng ng n l a tr c ti pố ằ ọ ử ự ế

2 Thiêu đ t có bu ng đ tố ồ ố

3 Thiêu đ t có xúc tácố