Bài giảng Quá trình hấp thụ - Phần 2 - Lê Thị Thái Hà

LOGO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ GVGD:LÊ THỊ THÁI HÀ www.themegallery.com Company Logo Hấp phụ là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chât lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp. Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp phụ, chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi là chất hấp phụ và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ. Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ. www.themegallery.com Company Logo Hấp phụ vật lí là quá trình hấp phụ không hình thành liên kết hóa học. Hấp phụ vật lý xảy ra ở nhiệt độ thấp, nhiệt hấp phụ thường nhỏ hơn so với hấp phụ hóa học. www.themegallery.com Company Logo Hấp phụ hóa học là loại hấp phụ gây ra do tưong tác mạnh giữa các phần tử và tạo ra hợp chất bề mặt giữa bề mặt chất hấp phụ và các phần tử bị hấp phụ. Đối với chất bị hấp phụ là chất khí, quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất. www.themegallery.com Company Logo Vật liệu hấp phụ Vật liệu làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp Cấu trúc bên trong được đặc trưng bởi kích thước và hình dạng khác nhau của khoảng trống và lỗ xốp www.themegallery.com Company Logo Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu sau: Có khả năng hấp phụ cao Phạm vi tác dụng rộng Có độ bền cơ học cần thiết Có khả năng hòan nguyên dễ dàng Rẻ tiền www.themegallery.com Company Logo Một số vật liệu hấp phụ phổ biến 1.Than họat tính: là một chất phụ rắn, xốp, không phân cực. Than họat tính có cấu tạo xốp và có nhiều lỗ rỗng nhỏ không đồng đều và rất phức tạp, bề mặt kỵ nước ứng dụng: tách các chất ô nhiễm có nguồn gốc hữu cơ Ưu điểm: giá rẻ nhất dùng trong xử lý ô nhiễm môi trường Nhược điểm: khó tái sinh nếu bị đóng cặn, có thể bắt cháy khi tái sinh www.themegallery.com Company Logo 2. Zeolit: là các hợp chất có cấu trúc tinh thể, sản xuất từ cao lanh tự nhiên. Tính chất của zeolit phụ thuộc vào tỷ lệ Si và Al. Zeolites được sử dụng trong quá trình làm khô khí, loại CO2 khỏi khí thiên nhiên, loại khí CO khỏi gas tinh lọc, Ưu điểm: giữ được họat tính cao ở nhiệt độ tương đối 150 – 250oC Nhược điểm: do thể tích lỗ xốp nhỏ nên lượng chất hấp phụ ít hơn so với các chất hấp phụ khác www.themegallery.com Company Logo 3. Silicagen: là hóa chất trơ, không độc, phân cực. Độ rỗng cao, khoảng 800m2/gram, cho phép hút nước mạnh Ứng dụng: Silicagen có lỗ xốp mịn dùng hấp phụ các hơi và khí dễ ngưng tụ. - Silicagen có lỗ xốp trung bình và thô dùng để hút hơi các hợp chất hữu cơ Ưu điểm: không cháy, có nhiệt độ tái sinh thấp (110 – 200oC) và có độ bền cơ học Khuyết điểm: bị phá hủy bởi các giọt ẩm www.themegallery.com Company Logo Thiết bị hấp phụ: Trong thiết bị hấp phụ, vật liệu hấp phụ được đổ thành lớp đệm có độ dày nhất định, tùy theo nồng độ của hơi khí độc. Tốc độ dòng khí đi qua lớp vật liệu tùy theo cấu tạo hạt của vật liệu lọc. Thông thường, vận tốc khí trên tòan tiết diện ngang của thiết bị khoảng 0,1 – 0,5m/s và thời gian lưu của dòng khí trong lớp vật liệu hấp phụ khoảng 1 – 6s www.themegallery.com Company Logo Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính Khói thải đi vào tháp hấp phụ bị giữ lại trong lớp than họat tính của các tầng hấp phụ Sau khi được hoàn nguyên cùng với lượng than mới bổ sung được chuyển lên phễu chứa để cung cấp vào tháp hấp phụ qua bộ phận khống chế liều lượng. www.themegallery.com Company Logo www.themegallery.com Company Logo Sau khi được hoàn nguyên, than hoạt tính được sàng lọc lại để loại bỏ phần than quá vụn Ưu điểm: hệ thống đơn giản, có thể áp dụng được cho mọi quá trình công nghệ có thải khí SO2 liên tục hay gián đoạn và ở nhiệt độ cao Nhược điểm: tuỳ thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm khí SO2 thu hồi có nồng độ thấp www.themegallery.com Company Logo Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước Cần lắp đặt ít nhất 2 bình hấp phụ họat động luân phiên nhau, một cái theo chu trình hấp phụ, một cái theo chu trình hoàn nguyên Lưu lượng khí thải 1000 – 1500m3/h Nồng độ ban đầu của SO2 là 0,1 – 0,15% Hiệu quả khử SO2 đạt 98 – 99% www.themegallery.com Company Logo Hấp phụ khí NOx bằng silicagel, than hoạt tính... Khí thải có chứa 1 -1,5% NOx Ưu điểm của phương pháp này là có khả năng thu hồi NO2 nồng độ cao để điều chế axit nitric sử dụng cho các mục đích khác nhau trong công nghiệp. Nhược điểm của phương pháp này là khả năng hấp phụ NOx của các chất rắn trên thấp nên phải sử dụng hệ thống hấp phụ nhiều tầng, dẫn đến tiêu hao năng lượng lớn để thắng sức cản của hệ thống. www.themegallery.com Company Logo Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ Khi đã xuất hiện điểm dừng, lúc này cần phải ngừng chu kỳ hấp phụ và chuyển sang chu kỳ hoàn nguyên để giải thoát chất ô nhiễm đã bị hấp phụ trên bề mặt vật liệu. Cần thiết hoàn nguyên chất hấp phụ để phục hồi khả năng hấp phụ. Chi phí hoàn nguyên chiếm từ 40 – 70% tổng chi phí của quá trình làm sạch khí www.themegallery.com Company Logo Các phương pháp hoàn nguyên Hoàn nguyên bằng nhiệt Phổ biến nhất của phương pháp này là dùng không khí nóng hoặc bằng hơi nước Hoàn nguyên bằng áp suất Ở nhiệt độ không đổi nếu áp suất giảm thì khả năng hấp phụ giảm và chất khí đã bị hấp phụ sẽ được thoát khỏi bề mặt của vật liệu. www.themegallery.com Company Logo Hoàn nguyên bằng khí trơ Dùng khí trơ không chứa chất khí đã bị hấp phụ thổi qua lớp vật liệu hấp phụ Áp suất riêng của chất bị hấp phụ trong pha khí sẽ thấp hoặc bằng không www.themegallery.com Company Logo Ưu điểm của phương pháp hoàn nguyên bằng hơi nước Đơn giản, ít tốn kém, hiệu quả cao Ở nhiệt độ cao, hơi có thể giải thoát được hầu hết các chất khí ô nhiễm đã bị hấp phụ trong pha rắn, không làm hỏng vật liệu hấp phụ cũng như chất khí được giải thoát. www.themegallery.com Company Logo Hơi nước ngưng tụ lại và nhã nhiệt ngưng tụ trong lớp vật liệu hấp phụ càng thúc đẩy quá trình giải hấp phụ Có thể thu hồi được chất bị hấp phụ trong hơi bằng cách cho hơi ngưng tụ www.themegallery.com Company Logo XỬ LÝ MÙI Ô NHIỄM BẰNG QT THIÊU ĐỐT Ưu điểm :  Phân huỷ được hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được khi thiết bị thiêu đốt được thiết kế và vận hành đúng qui cách.  Có khả năng thích ứng đối với sự thay đổi vừa phải của lưu lượng khí thải cũng như nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải.  Hiệu quả xử lý cao đối với những chất ô nhiễm đặc biệt mà các phương pháp xử lý khác không có hiệu quả hoặc hiệu quả thấp.  Có khả năng thu hồi, tận dụng được nhiệt thải ra trong quá trình thiêu đốt. www.themegallery.com Company Logo XỬ LÝ MÙI Ô NHIỄM BẰNG QT THIÊU ĐỐT Nhược điểm:  Chi phí đầu tư thiết bị và vận hành tương đối lớn.  Có khả năng làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí khi trong các chất ô nhiễm hydrocacbon cần thiêu đốt ngoài các nguyên tố C, H, O còn chứa cả những hợp chất của clorin, nitơ, lưu huỳnh.  Trong quá trình thiêu đốt cần cấp thêm nhiên liệu hoặc chất xúc tác.  Xảy ra một số phản ứng hóa học không mong muốn trong quá trình thiêu đốt www.themegallery.com Company Logo XỬ LÝ MÙI Ô NHIỄM BẰNG QT THIÊU ĐỐT Nhược điểm:  Thiết kế thiết bị thiêu đốt cần phải kiểm soát nhiều yếu tố như : thành phần hóa học, nồng độ, lưu lượng.... www.themegallery.com Company Logo CÁC PHƯƠNG PHÁP THIÊU ĐỐT Thiêu đốt bằng ngọn lứa trực tiếp • Là biện pháp làm cho khí ô nhiễm cháy trực tiếp trong không khí mà không cần cấp nhiên liệu bổ sung, trường hợp chung chỉ cần nhiên liệu để mồi lửa và để điều chỉnh khi cần thiết. Thiêu đốt có buồng đốt • Thiêu đốt có buồng đốt được áp dụng rộng rãi đối với các kim loại khí thải có chứa chất ô nhiễm dạng khí, hơi hoặc sol khí cháy được với nồng độ tương đối thấp từ các quá trình công nghệ khác nhau của quá ngành thương nghiệp cũng như công nghiệp: thiết bị phun nhựa đường, lò sản xuất thịt hun khói, lò rang café, lò nấu sơn, Thiêu đốt có chất xúc tác • Thiêu đốt có xúc tác là 1 bước phát triển tiếp theo của công nghệ xử lý khí thải trong không gian kín – buồng đốt.