Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình chuyển cấu tử khí từ pha khí vào trong pha lỏng thông qua quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau.
Phân loại:
Hấp thu vật lý: không tương tác hóa học là quá trình thuận nghịch.
Hấp thu hoá học: có phản ứng hóa học
207 trang |
Chia sẻ: haohao89 | Lượt xem: 9112 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CHƯƠNG 7
XỬ LÝ KHÍ THẢI
BẰNG PHƯƠNG
PHÁP HẤP THỤ
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Khái niệm:
Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình
chuyển cấu tử khí từ pha khí vào trong
pha lỏng thông qua quá trình hòa tan chất
khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với
nhau.
Phân loại:
n Hấp thu vật lý: không tương tác hóa
học là quá trình thuận nghịch.
n Hấp thu hoá học: có phản ứng hóa học
Hấp thụ - Absorption
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Cơ chế của quá trình có thể chia thành 3
bước:
Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể
khí trong khối khí thải đến bề mặt của
dung dịch hấp thụ.
Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt
của dung dịch hấp thụ
Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề
mặt ngăn cách vào sâu trong lòng chất
lỏng hấp thụ
Hấp thụ - Absorption
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
NHIỆT QUÁ TRÌNH
o Hấp thu đẳng nhiệt:
n Có giải nhiệt
o Hấp thu không đẳng nhiệt
n Tỏa nhiệt
n Đoạn nhiệt
o Hiệu ứng nhiệt của quá trình hấp thụ tra
trong sổ tay hoá lý hoặc tính theo phương
trình.
o Nhiệt của phản ứng hoà tan…
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
TRAO ĐỔI CHẤT VÀ LÝ THUYẾT LỚP BIÊN
o Để trao đổi một lượng (khối lượng) chất ô
nhiễm từ khí thải vào chất lỏng hấp thụ, cần
phải trao đổi các phần tử qua vùng ranh giới.
o Cường độ trao đổi thực phụ thuộc vào các
yếu tố: nhiệt độ, áp suất, nồng độ, độ hòa
tan.
o Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc
vào hai hiện tượng khuếch tán: Khuếch tán
rối và khuếch tán phân tử
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
TRAO ĐỔI CHẤT
Khuếch tán rối: Làm cho nồng độ phân tử
được đều đặn trong khối khí
Khuếch tán phân tử: Làm cho các phần tử
khí chuyển động đến lớp biên
Các phần tử của khí đi qua lớp biên vào chất
lỏng có phản ứng hóa học với chất lỏng hoặc
được giữ lại bằng các quá trình vật lý khác.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
TRAO ĐỔI CHẤT
Cường độ trao đổi chất từ pha này sang pha
kia:
Phương trình trao đổi chất:
Đối với lớp biên khí:
)( AiAGGA ppkN -=
)( ALAiLA CCkN -=
Đối với lớp biên chất lỏng:
kG: Hệ số trao đồi chất
pAG : Áp suất riêng của chất A trong
khối khí
pAi : Áp suất riêng của chất A thuộc
pha khí trên bề mặt chất lỏng
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Ứng dụng
o Xử lý khí ô nhiễm
o Lưu lượng khí cần xử lý lớn
o Nồng độ chất ô nhiễm không quá nhỏ
o Thường xử lý SOx, HCl, H2S, HF, Cl2, NOx
axeton,…
o Áp dụng phương pháp này trong quá trình xử
lí khí thải sẽ đạt hiệu quả kinh tế cao
o Thu hồi được các chất để tuần hoàn hoặc
chuyển sang các công đoạn sản xuất khác.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CHẤT HẤP THỤ (DUNG MÔI)
Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ:
o Độ hoà tan chọn lọc
o Độ bay hơi tương đối thấp
o Tính ăn mòn của dung môi thấp
o Chi phí
o Độ nhớt bé, khi đó trở lực của quá trình càng nhỏ,
tăng tốc độ hấp thụ và có lợi cho quá trình truyền
khối.
o Các tính chất khác:
Nhiệt dung riêng, nhiệt độ đóng rắn, tạo tủa, độc
hại…
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CHẤT HẤP THỤ PHỔ BIẾN
Nước (H2O)
Dung dịch bazơ: KOH, NaOH, Na2CO3, K2CO3,
Ca(OH)2, CaCO3,…
MonoEtanolAmin (OHCH2CH2NH2), Dietanolamin
(R2NH), trietanolamin (R3N)
Dễ bay hơi nên thất thoát nhiều
Ăn mòn hoá học
Liên kết với CO2 rất bền nên khó phân hủy để
hoàn nguyên…
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
HIỆU SUẤT CỦA QUÁ TRÌNH HẤP THỤ
Phụ thuộc vào các yếu tố:
o Thành phần và tính chất của khí thải cần
xử lí
o Tính chất và chất lượng của chất hấp thụ
o Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong thiết
bị (chu kì hấp thụ)
o Lượng chất hấp thụ
o Khả năng tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và
dung dịch hấp thụ
o Nhiệt độ, áp suất,…
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Giao dòng - Crossflow
Ngược dòng
PHÂN LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ
Phân loại theo dòng chảy:
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
THÁP PHUN
Ưu điểm:
o Vận tốc dòng khí trong tháp cao làm cho khả
năng hấp thụ tăng đáng kể.
o Đường kính tháp nhỏ nên mật độ tưới nhỏ
(50 – 90 m3/m2), tiết kiệm dung dịch hấp
thụ nhưng vẫn cho hiệu suất cao.
Nhược điểm:
o Thiết bị dễ bị ăn mòn, đòi hỏi phải có lớp phủ
bảo vệ, làm tăng giá thành chế tạo thiết bị
o Cần phải có hệ thống tự động điều chỉnh lưu
lượng dung dịch hấp thụ phun vào thiết bị.
Dung dịch phải được phun đều khắp tiết diện
tháp.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ
Tháp phun
o Tháp có dạng hình trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng
trên nguyên tắc tạo ra sự tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và
dòng nước phun. Dung dịch hấp thụ được phun thành
giọt nhỏ xuyên qua dòng khí bốc lên trong thể tích rỗng
của thiết bị.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
THÁP PHUN
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
THÁP PHUN
Tháp phun rỗng Tháp phun dạng
đĩa quay
Jet tower
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ
Tháp đệm:
Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống
dưới tạo ra bề mặt ướt của lớp vật liệu đệm cho dòng
khí từ dưới đi lên.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ (tt)
Ưu điểm:
n Hiệu quả xử lí cao
n Vận hành đơn giản
n Giá thành thiết bị chấp nhận được
Nhược điểm:
n Khó khăn trong khâu rửa vật liệu đệm
n Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm do tích tụ
cặn, làm tăng trở lực quá trình hấp thụ
n Phân phối dung dịch hấp thụ phải đều khắp
tiết diện tháp
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Vật liệu đệm
Đệm - pack
Lớp đệm đổ đống Đệm vòng raschig
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Vật liệu đệm
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Vật liệu chế tạo đệm
o Ceramic
n Porcelain Stoneware - Unglazed/Glazed
n Alumina
o High Polymers
n Polypropylene
n PVC
n PVDF
o Ferrous - Non Ferrous
n Carbon Steel
n Stainless Steel
n Aluminium, etc.,
o Carbon
o Glass
o Standards: IS - 7087 - 1979
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ
Tháp mâm:
Tháp hình trụ thẳng đứng, trong có gắn các
mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng
và pha khí được cho tiếp xúc với nhau. Quá
trình chung của cả tháp là sự tiếp xúc pha
nghịch dòng mặc dù trên mỗi mâm hai pha
khí và lỏng tiếp xúc giao dòng
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
THÁP MÂM
Ưu điểm:
o Có thể sử dụng cho cả quá trình chưng cất lẫn hấp
thụ.
o Hiệu suất không thay đổi nhiều theo lưu lượng hơi.
Nhược điểm:
o Khi vận tốc khí lớn có thể gây nên sự lôi cuốn cơ
học các giọt lỏng trong dòng hơi từ mâm dưới lên
mâm trên làm giảm sự biến đổi nồng độ tạo nên
bởi quá trình truyền khối, làm giảm hiệu suất.
o Ngoài ra còn tạo độ giảm áp lớn cho pha khí làm
tăng công suất máy nén khí cho tháp.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
(d) Mâm với valve caps
(b) Mâm van
(c) Mâm chóp(a) Mâm đục lỗ
THÁP MÂM
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
(c) Mâm chóp(a) Mâm đục lỗ
THÁP MÂM
Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp Tháp mâm van
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Hình: Trạng thái của chất lỏng khi tiếp xúc với mâm
(a) Bụi nước (b) bọt (c) Nhũ tương (d) Bong bóng (e) Bọt tế bào
Chất lỏng mang ra không có bọt khí phía
dưới mâm
Hơi mang ra không có giọt lỏng phía trên
của mâm
Không có sự chảy của chất lỏng thông
qua mâm
Cân bằng giữa sự tồn tại pha hơi và lỏng
được tiếp cận trên mỗi mâm.
THÁP MÂM
Bọt
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Ứng dụng trong xử lý khí thải
Hấp thụ SO2:
Hấp thụ SO2 sử dụng dung dịch hoặc huyền phù của
muối kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ.
Hấp thụ bằng nước:
Sơ đồ hệ thống xử lí SO2 bao gồm 2 giai đoạn:
n Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng
khí thải hoặc cho dòng khí thải đi qua lớp vật liệu
đệm rỗng có tưới nước. Quá trình hấp thụ SO2
bằng nước diễn ra theo phương trình:
SO2 + H2O H+ + HSO3-
n Giải thoát SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi
SO2 (nếu cần) và nước sạch
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
o Ưu điểm:
Cấu tạo đơn giản
Có thể thu hồi SO2 dùng cho các mục
đích khác (sản xuất axít H2SO4)
o Nhược điểm:
Cần lưu lượng nước lớn, thiết bị hấp thụ
có thể tích lớn
Loại SO2 ra khỏi dung dịch thực hiện
bằng cách đun nóng nó đến 1000C, cần
chi phí nhiệt lớn.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
Hấp thụ bằng huyền phù CaCO3 (thành
phần rắn:lỏng = 1:10, kích thước hạt CaCO3
0,1mm) diễn ra theo các giai đoạn:
H2O + SO2 = H2SO3
CO2 + H2O = H2CO3
CaCO3 + H2SO3 = 2CaSO3 + H2CO3
CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
CaSO3 + H2SO3 = Ca(HSO3)2
Ca(HSO3)2 + 2CaCO3 = Ca(HCO3)2 + 2CaSO3
Ca(HCO3)2 + 2H2SO3 = Ca(HSO3)2 + 2H2CO3
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Ca(HSO3)2 + O2 = Ca(HSO4)2
CaSO3 + O2 = 2CaSO4
Ca(HSO4)2 + 2CaSO3 = Ca(HSO3)2 + 2CaSO4
Ca(HSO4)2 + 2CaCO3 = Ca(HCO3)2 + 2CaSO4
Ca(HSO4)2 + Ca(HSO3)2 = 2CaSO4 + H2SO3
CaSO3 + 0,5H2O = CaSO3.0,5H2O
CaSO4 + 2H2O = CaSO4.2H2O
Xử lý SO2
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
MgO + SO2 = MgSO3
MgO + H2O = Mg(OH)2
MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2
Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2 = 2MgSO3 +
2H2O
Hấp thụ bởi oxit – magie hydroxit:
(Tỉ lệ rắn:lỏng trong huyền phù là 1:10, pH = 6,8 – 7,5)
SO2 được hấp thụ bởi oxit – magie hydroxit, tạo thành tinh
thể ngậm nước MgSO3.
Độ hòa tan của sunfit magie trong nước bị giới hạn, nên
lượng dư ở dạng MgSO3.6H2O và MgSO3.3H2O rơi xuống
thành cặn lắng.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
2MgSO3 + O2 = 2MgSO4
Sự hình thành MgSO4 không có lợi cho việc tái sinh MgO
nên cần hạn chế phản ứng trên bằng cách giảm thời gian
tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng hoặc dùng hóa chất giảm
tính oxi hóa.
Tái sinh MgO:
Thực hiện trong lò nung ở nhiệt độ 9000C với xúc tác là
than cốc.
Ưu điểm:
Có thể xử lý khí nóng không cần làm nguội sơ bộ
Thu được sản phẩm tận dụng sản xuất axit sunfuric.
MgO sẵn có, rẻ tiền, hiệu quả xử lý cao.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
Hấp thụ bởi ZnO:
SO2 +ZnO + 2,5H2O = ZnSO3.2,5H2O
Khi nồng độ SO2 lớn:
SO2 +ZnO + 2,5H2O = Zn(HSO3)2
Kẽm sunfit tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng
xiclon nước và sấy khô.
Tái sinh ZnO:
Nung sunfit ở nhiệt độ 3500C.
ZnSO3.2,5H2O = ZnO + SO2 + 2,5H2O
Ưu điểm:
Có khả năng xử lý ở nhiệt độ cao (200- 2500C)
Nhược điểm:
Có thể hình thành ZnSO4, làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
Nếu dùng soda phản ứng xảy ra:
Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2
Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3
Khí tham gia phản ứng với sunfit và bisunfit làm tăng nồng
độ bisunfit.
SO2 + NaHCO3 + Na2SO3 + H2O = 3NaHSO3
Dung dịch hình thành tác dụng với oxit kẽm tạo thành sunfit
kẽm.
NaHSO3 + ZnO = ZnSO3 + NaOH
Ưu điểm:
Ứng dụng chất hấp thụ hóa học không bay hơi, có khả
năng hấp thụ lớn.
Ứng dụng để loại SO2 ở các nồng độ khác nhau.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
Hấp thụ bởi dung dịch amoniac (sunfit – bisunfit
amon)
H2O + SO2 = H2SO3
2NH4OH + H2SO3 = (NH4)2SO3 + 2H2O
(NH4)2SO3 + H2SO3 = NH4HSO3
2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4
Nếu thêm HNO3:
(NH4)2SO3 + 2HNO3 = 2NH4NO3 + SO2 + H2O
NH4HSO3 + HNO3 = NH4NO3 + SO2 + H2O
NH4NO3 thu được dùng làm phân bón, khí thu được
chứa 15 – 30% SO2 để sản xuất H2SO4.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý SO2
Hấp thụ bằng amin thơm:
Để hấp thụ SO2 trong khí thải của luyện kim màu (SO2
1 – 2% thể tích), sử dụng dung dịch C6H3(CH3)NH2 (tỉ
lệ C6H3(CH3)NH2:nước = 1:1)
Phương trình phản ứng:
C6H3(CH3)NH2 + SO2 = C6H3(CH3)NHSOONH3(CH3)2C6H3
Thu hồi SO2 và phục hồi dung dịch hấp thụ tiến hành
trong tháp chưng ở 1000C
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý NOx bằng hấp thụ
Hấp thụ bằng nước:
Khi hấp thụ NO2 bằng nước một phần axit nitric được sinh
ra ở pha khí:
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + Q
Để xử lý NOx có thể sử dụng dung dịch oxi già loãng:
NO + H2O2 = NOx + H2O
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
N2O3 + H2O2 = N2O4 + H2O
N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2
Quá trình hấp thụ NOx thành HNO3 tăng theo độ tăng nồng
độ axit và áp suất riêng phần của NOx. Để thúc đẩy quá
trình có thể dùng chất xúc tác, hiệu quả xử lý đạt 97%.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý NOx
Hấp thụ bằng kiềm và huyền phù:
3NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2+ CO2 + Q
Phương trình phản ứng cho quá trình hấp thụ N2O3 bằng dung
dịch kiềm và huyền phù:
M2(CO3)m + N2O3 = M(NO2)m + CO2
M(HCO3)m + N2O3 = M(NO2)m + CO2 + H2O
M(OH)m + N2O3 = M(NO2)m + H2O
Khi hấp thụ N2O3 hoạt độ của dung dịch kiềm giảm theo thứ
tự:
KOH > NaOH > Ca(OH)2 > Na2CO3 > K2CO3 > Ba(OH)2 >
NaHCO3 > KHCO3 > MgCO3 > BaCO3 > CaCO3 > Mg(OH)2
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Hấp thụ chọn lọc
Để hấp thụ NO khi không có O2 trong pha khí, sử dụng các
dung dịch FeSO4, FeCl3, Na2S2O3, NaHCO3
Phương trình phản ứng tạo thành phức:
NO + FeSO3 = Fe(NO)SO4
FeCl2 + NO = Fe(NO)Cl2
Khi đun nóng ở nhiệt độ 95 – 1000C, phức phân rã sinh ra
NO và hoàn nguyên dung dịch hấp thụ.
Sử dụng dung dịch Na2S2O3, NaHCO3, (NH2)2CO sẽ tạo
thành N2:
Na2S2O3 + 6NO = 3N2 + 2Na2SO4 + 2SO2
2NaHSO3 +2NO = N2 + 2NaHSO4
2(NH2)2CO + 6NO = 5N2 + 4H2O + 2CO2
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Hấp thụ chọn lọc (tt)
Ở nhiệt độ cao hơn 2000C, NO liên kết với NH3 theo
phản ứng:
4NH3 + 6NO à 5N2 + 6H2O
Axit sunfuric được sử dụng để hấp thụ NO2 và N2O3
H2SO4 + 2NO2 = HNSO5 + HNO2
2H2SO4 + N2O3 = 2HNSO5 + H2O
Khu đun nóng hoặc pha loãng bằng nước, HNSO5 sẽ
sinh ra NOx:
HNSO5 + H2O = 2H2SO4 + NO + NO2
Tương tác giữa NOx với chất hấp thụ hiệu quả nhất ở
nhiệt độ 20 – 400C.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Phương pháp hấp thụ đồng thời NOx, SO2
Khí thải chứa đồng thời SO2 và NO2 sinh ra khi đốt
cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh.
Xử lý đồng thời SOx và NOx sử dụng dung dịch hấp
thụ là dung dịch kiềm hoặc huyền phù.
Hiệu quả xử lý:
SO2 khoảng 90%
NOx khoảng 70 – 90%
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý Halogen và các hợp chất của chúng
Xử lý các hợp chất chứa Flo:
Hấp thụ bằng nước:
HF và SiF4 tan nhiều trong nước. Các phản ứng xảy ra:
H2O + HF = H3O+ + HF2-
HF = H+ + F-
F- + HF = HF2-
SiF4 +2H2O = 4HF +SiO2
4HF + 2SiF4 = 2H2SiF6
3SiF4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2
Thu được H2SiF6 10 – 22% dùng sản xuất SiO2, CaF2,
AlF, NaF, Na3AlF6.
Hiệu quả xử lý 90 – 95%
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý Halogen và các hợp chất của chúng (tt)
Hấp thụ bằng dung dịch muối amoni:
Các phản ứng xảy ra:
HF + (NH4)2CO3à2NH4F + CO2 + H2O
HF + NH4HCO3à NH4F + CO2 + H2O
HF + NH3à NH4F
2SiF4 + 2NaF = Na2SiF6
NH4F được xử lý như sau:
2NH4F +Na2CO3à (NH4)2CO3 + NaF
(NH4)2CO3 + H2Oà 2NH4OH + CO2
NH4OH à H2O + NH3
NaF là chất rắn được tách ra bằng lắng, lọc.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý Halogen và các hợp chất của chúng (tt)
Hấp thụ bằng dung dịch K2CO3:
Phản ứng hấp phụ:
HF + K2CO3à2KF + CO2 + H2O
Phản ứng phục hồi chất hấp thụ:
2KF + Na2CO3à 2NaF + K2CO3
Hấp thụ bằng dung dịch AlF3:
Dung dịch chứa 0,5 – 60% AlF3 hấp thụ HF tạo thành phức
có thành phần thay đổi:
mHF + AlF4 = HmAlFm+3
M thay đổi từ 1 – 20
AlF3 phục hồi bằng cách trung hòa HmAlFm+3bằng Al(OH)3
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý Halogen và các hợp chất của chúng (tt)
Hấp thụ phân tử F2
Hấp thụ bằng dung dịch NaOH 5 – 10% ở nhiệt độ 38
– 650C:
Phản ứng hấp phụ:
F2 + 2NaOH = 0,5O2 +2NaF + H2O
Thời gian tiếp xúc giữ khoảng 1 phút tránh tạo ra F2O
NaF ít tan trong dung dịch kiềm. Xử lý NaF trước khi
đưa ra khỏi hệ thống:
2NaF + Cao + H2Oà CaF2 + NaOH
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý Halogen và các hợp chất của chúng (tt)
Xử lý Clo và hydro clorua:
Hấp thụ clo với các dung dịch kiềm:
Cl2 + 2NaOH à NaOCl +NaCl + H2O
2Ca(OH)2 + 2Cl2àCaCl2 + Ca(OCl)2 + H2O
Na2CO3 +Cl2 + H2O à NaCl + NaOCl + CO2 + H2O
Dung dịch NaOH được dùng với hàm lượng 100 – 150g/l
Huyền phù Ca(OH)2 là 100 – 110g/l
Hấp thụ clorua hydro bằng dung dịch kiềm và nước:
Sử dụng NaOH, Ca(OH)2 hoặc Na2CO3 để hấp thụ HCl
Nhược điểm khi dùng nước hấp thụ bằng nước tạo sương
mù các giọt axit lỏng, hiệu quả thu hồi không cao.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý Halogen và các hợp chất của chúng (tt)
Xử lý Brom và các hợp chất của nó:
Hấp thụ bằng dung dịch kiềm:
OH- + Br2 = Br- + BrO- + H2O
CO3-2 + Br2 + H2O = Br- + BrO- + 2HCO3-
2HCO3- + Br2 = BrO- + H2O + 2CO2
Hấp thụ FeBr2:
2FeBr2 + Br2à 2FeBr3
Hấp thụ bằng SO2:
Br2 + SO2 + 2H2O à 2HBr + H2SO4
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý COx
Xử lý CO:
Hấp thụ bằng [Cu(NH3)m(H2O)n]+:
[Cu(NH3)m(H2O)n]+ + xNH3 + yCO = [Cu(NH3)m (CO)y(H2O)n]+ + Q
Thường tồn tại ở dạng hóa trị 1
Dung dịch có tính kiềm yếu nên đồng thời hấp thụ CO2
2NH4OH + CO2 = (NH4)2CO3 + H2O
(NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3
Rửa Nitơ lỏng:
Đây là quá trình hấp thụ vật lý. Quá trình ứng dụng
trong công nghiệp ni tơ.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý CO
Hấp thụ bằng dung dịch clorua đồng, nhôm:
Ứng dụng khi trong khí thải có O2 và lượng lớn CO2
Hấp thụ hóa học CO bằng dung dịch có nồng độ 20 – 50%
CuAlCl4 và 89 -90% toluen
Quá trình thấp thụ:
CuCl2 + AlCl3 + 2C6H5CH3 à (CuAlCl4)(C6H5CH3)2
(CuAlCl4)(C6H5CH3)2 + 2CO à (CuAlCl4).2CO + 2C6H5CH3
Hơi nước trong khí thải có thể phá hủy phức sinh ra HCl
2CuAlCl4 + H2O à 2HCl + CuCl + CuAlCl4.AlOCl
à Cần sấy khô khí trước khi xử lý
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý CO2
Hấp thụ bằng dung dịch etanolamin
Quá trình thấp thụ:
2RNH2 + CO2 + H2O = (RNH3)2CO3
(RNH3)CO3 + CO2 + H2O = 2NH3HCO3
2RNH2 + CO2 = RNHCOONH3R
Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.
Ưu điểm: Giá rẻ, khả năng phản ứng cao, ổn định, dễ
phục hồi.
Nhược điểm: Áp suất hơi cao và dung dịch tham gia
phản ứng không thuận nghịch với COS
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn
Xử lý CO2
Hấp thụ bằng dung dịch amoniac:
Quá trình thấp thụ:
2NH3 + CO2 =NH2COONH4
NH3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3
2NH3 + CO2 + H2O= = (NH4)CO3
Ứng dụng xử lý khí thải chứa 30% CO2.
Ưu điểm: Cho phép giảm nồng độ CO2 từ 34% còn
0,015% t