Công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN Nhóm lớp: 03DHMT2 Tiết: 10, 11, 12 - Thứ 2 Nhóm: 02 GVHD: Trần Đức Thảo Đề tài: PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG NỘI DUNG: ĐỊNH NGHĨA PHÂN LOẠI VẬT LIỆU HẤP PHỤ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ I. ĐỊNH NGHĨA “Phương pháp hấp phụ là quá trình phân li khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, trong quá trình đó các phân tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn”. Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp phụ hay nhả hấp phụ. Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là nhiệt hấp phụ. Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn. Đặc biệt quá trình hấp phụ được áp dụng phù hợp cho những trường hợp sau: Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy; Chất khí cần khử là có giá trị và cần thu hồi; Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí khác không thể áp dụng. II. PHÂN LOẠI •Hấp phụ vật lí (physical adsorption) •Hấp phụ hóa học (chemisorption) 1. Hấp phụ vật lí (physical adsorption) Các phần tử khí bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ nhờ lực liên kết giữa các phần tử (lực Vander Waals). Quá trình này có toả nhiệt, độ nhiệt toả ra phụ thuộc vào cường độ lực liên kết phân tử và tương đương với entanpy ( nhiệt) ngương tụ của hơi, khí. Nhiệt hấp phụ lý học thường không lớn nằm khoảng 2 – 20 kJ/mol. Thích hợp ở nhiệt độ thấp , ngược lại lượng khí bị hấp phụ bằng quá trình hấp phụ vật lí sẽ giảm nhanh và có trị số rất bé khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp phụ. Lượng khí bị hấp phụ tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ. Sự hấp phụ vật lí đặc trưng nhất là hấp phụ hơi nước trên bề mặt silicagen. 2. Hấp phụ hóa học (chemisorption) Là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp phụ và vật liệu hấp phụ Lực liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết trong hấp phụ vật lí  Lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn thường nằm trong khoảng 20 – 400kJ/g.mol Tính không thuận nghịch. Khi cần giải thoát khí đã bị hấp phụ trong quá trình hấp phụ hóa học thì bản chất hóa học của khí đã bị thay đổi muốn hoàn nguyên thu hồi khí có giá trị phải chọn vật liệu hấp phụ nào có tính chất hấp phụ vật lí là chủ yếu. Xảy ra nhanh, tốc độ cao ở điều kiện nhiệt độ cao, phụ thuộc vào nhiệt độ, được gọi là hấp phụ hóa học kích hoạt, ngược lại là qt hấp phụ hóa học ko kích hoạt. SO SÁNH HẤP PHỤ VẬT LÝ VÀ HẤP PHỤ HÓA HỌC Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học Loại liên kết Tương tác vật lý không có sự traođổi electron Liên kết hóa học có sự trao đổi electron Nhiệt hấp phụ Vài Kcal/mol Vài chục Kcal/mol Năng lượng hoạt hóa Không quan trọng Quan trọng Khoảng nhiệt độ hấp phụ Nhiệt độ thấp Ưu đãi ở nhiệt độ cao Số lớp hấp phụ Nhiều lớp Một lớp Tính đặc thù Ít phụ thuộc vào bản chất của bề mặt, phụ thuộc vào những điều kiện về nhiệt độ và áp suất Có tính đặc thù. Sự hấp phụ chỉ diễn ra khi chất bị hấp phụ có khả năng tạo liên kết hóa học với chất hấp phụ Tính thuận nghịch Có tính thuận nghịch. Sự phản hấp phụ là xu hướng phân bố đều đặn chất bị hấp phụ trở vào môi trường Thường bất thuận nghịch. Quá trình giải hấp tương đối khó vì sản phẩm giải hấp thường bị biến đổi thành phần hóa học III. Vật liệu hấp phụ Các loại chất hấp phụ bao gồm : than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, đôlomit, cao lanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng. Thường là các loại vật liệu dạng hạt có kích thước từ 6 – 10 mm có độ rỗng lớn hình thành do những mạch mao quản li ti nằm bên trong khối vật liệu. Số lượng mao quản lớn bề mặt mặt tiếp xúc của vật liệu rất lớn. 1. Tùy thuộc vào thành phần hóa học mà vật liệu hấp phụ có một số tính chất riêng Vd: Than hoạt tính có ái lực mạnh đối với hydrocacbon, silicagel có khả năng hút nước mạnh. Có khả năng hoàn nguyên. Tái sinh than hoạt tính :  Tái sinh bằng hơi  Tái sinh bằng nhiệt  Tái sinh hoá học  Tái sinh sinh học 2. Vật liệu hấp phụ đảm bảo các yêu cầu: Có khả năng hấp phụ cao. Phạm vi tác dụng rộng – tách được nhiều loại khí. Có độ bền cơ học cần thiết. Khả năng hoàn nguyên dễ dàng. Giá thành thấp. 3. Vật liệu hấp phụ được chia thành 3 nhóm chính:  Vật liệu không có cực: Trên bề mặt của chúng xảy ra quá trình hấp phụ hóa học nhưng ko làm thay đổi cấu trúc phân tử chất khí cũng như cấu trúc bề mặt của vật liệu hấp phụ.  Vật liệu có cực: Trên bề mặt của chúng xảy ra chủ yếu là hiện tượng hấp phụ vật lí .  Vật liệu mà trên bề mặt của chúng xảy ra quá trình hấp phụ hóa học và quá trình đó làm thay đổi cấu trúc của phân tử khí 4. Một số vật liệu hấp phụ Than hoạt tính Than hoạt tính là một chất hấp phụ rắn, xốp, không phân cực và có bề mặt riêng rất lớn. 4. Một số vật liệu hấp phụ Silicagen Là oxit Silic vô định hình ngậm nước (SiO2.nH2O) Alumina hoạt tính • Diện tích bề mặt của keo nhôm là 170 – 220m2/g. • Tổng thể tích lỗ xốp khoảng 0,6 – 1cm3/g. Zeolit Zeolite có khả năng hấp phụ hơi các hợp chất phân cực và các chất có nối đôi, ba trong phân tử. Ngoài ra, Zeolit còn có khả năng lớn hấp phụ hơi nước. 5. Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ Khi xuất hiện điểm ngừng, tức là khi nồng độ chất ô nhiễm trong pha khí ở đầu ra của thiết bị đã bắt đầu tăng vượt giới hạn cho phép, cần phải ngưng chu kì hấp phụ và chuyển sang chu kì hoàn nguyên 5. Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ a) Hoàn nguyên bằng nhiệt: Vật liệu được sấy nóng khả năng hấp phụ giảm xuống đến mức thấp nhất chất khí bị hấp phụ sẽ thoát ra ngoài. b) Hoàn nguyên bằng áp suất: Giảm áp suất nếu quá trình hấp phụ diễn ra ở áp suất dư Tạo chân không nêu giai đoạn hấp phụ được thực hiện ở áp suất thường. c) Hoàn nguyên bằng hơi nước: 5. Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ d) Hoàn nguyên bằng khí trơ: Dùng khí trơ không chứa chất khí đã bị hấp phụ thổi qua lớp vật liệu hấp phụ. Trong trường hợp này áp suất riêng của chất bị hấp phụ trong pha khí sẽ thấp hoặc bằng 0, như vậy sẽ tạo được gradient P ngược chiều so với quá trình hấp phụ và chất hấp phụ trong pha rắn sẽ khuếch tán ngược trở lại vào pha khí – tức là giải hấp phụ e) Hoàn nguyên bằng cách đuổi: Giải hấp bằng cách đuổi ( giải hấp lạnh) là dung một tác nhân đuổi để đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi chất hấp phụ. IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 1. Thiết bị hấp phụ không hoàn nguyên: Hệ thống hấp phụ không hoàn nguyên dạng tấmmỏng IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 1. Thiết bị hấp phụ không hoàn nguyên: Hệ thống hấp phụ không hoàn nguyên dạng thùng IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 2. Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên: Quá trình thường được thực hiện trong những lớp đệm (tháp đệm) thường dược bố trí hai tháp để vừa đồng thời hấp phụ ở tháp này và hoàn nguyên vật liệu hấp phụ ở tháp kia, đảm bảo dòng khí hấp phụ liên tục. IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 2. Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên: a) Sơ đồ cấu tạo của thiết bị hấp phụ với chất lỏng dạng không chuyển động IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 2. Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên: b) Sơ đồ hệ thống thiết bị gồm hai thiết bị hấp phụ nối song song IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 2. Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên: c) Thiết bị hấp phụ với chất hấp phụ dạng chuyển động Hệ thống hấp phụ dạng đĩa xoay IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 2. Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên: c) Thiết bị hấp phụ với chất hấp phụ dạng chuyển động Hệ thống hấp phụ dạng roto IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ 2. Thiết bị hấp phụ hoàn nguyên: d) Hệ thống hấp phụ dạng tầng sôi Hệ thống hấp phụ dạng tầng sôi V. ỨNG DỤNG 1. Xử lý khí NOx Sử dụng phương pháp hấp phụ để xử lý khí NOx đạt hiệu quả không cao do tính trơ của NOx (NOx có tính acid yếu). Bằng các chất hấp phụ như than hoạt tính silicagel, alumogel, than bùn 2. Xử lý hơi thủy ngân bằng chất hấp phụ piroluzit (phương pháp khô và khô – ướt phối hợp) Piroluzit là một quặng có chứa dioxit mangan MnO2 và có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân tạo thành HgMnO2. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 và hơi thủy ngân bằng vôi và Piroluzit kết hợp 3. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính Quá trình hấp phụ khí H2S bằng than hoạt tính xảy ra nhờ hiện tượng oxy hóa khí H2S trên bề mặt của than theo phản ứng: H2S + ½ O2  H2O + S + 222kJ/mol Sơ đồ hệ thống xử lý khí H2S bằng than hoạt tính 4. Xử lý H2S bằng chất hấp phụ oxit sắt Fe2O3 Đây là phương pháp cổ điển nhất dựa trên cở sở các phản ứng sau: Fe2O3 + 3H2S  Fe2S3 + 3 H2O 2Fe2S3 + 3O2  2Fe2O3 + 6S 5. Xử lý SO2 bằng chất hấp phụ thể rắn a) Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính 5. Xử lý SO2 bằng chất hấp phụ thể rắn b) Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước- Quátrình LURGI Xử lý khí SO2 theo quá trình Lurgi 5. Xử lý SO2 bằng chất hấp phụ thể rắn c) Xử lí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa 5. Xử lý SO2 bằng chất hấp phụ thể rắn  d) Xử lí SO2bằng mangan oxit (MnO) Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo quá trình mangan 5. Xử lý SO2 bằng chất hấp phụ thể rắn  d) Xử lí SO2bằng mangan oxit (MnO) Sơ đồ hệ thống xử lý khí theo quá trình DRA- mangan 5. Xử lý SO2 bằng chất hấp phụ thể rắn  e) Xử lí khí SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền Sơ đồ xử lý khí SO2 với lớp than “giả hóa lỏng” 6. Xử lý ô nhiễm mùi bằng quá trình hấp phụ Dùng than hoạt tính hoặc các chất hấp phụ khác như silicagel, alumogelđể khử mùi là phương pháp đơn giản, thuận tiện và cho hiệu quả khử cao đối với nhiều loại chất có mùi khác nhau. Việc hấp phụ hơi các dung môi có thể xảy ra trong các lớp vật liệu hấp phụ nằm yên, tầng sôi hay chuyển động liên tục. Trong thực tế thường dung kiểu thiết bị có lớp hấp phụ nằm yên. 7. Hấp phụ hơi các dung môi bay hơi 8. Hấp phụ hơi các dung môi bay hơi a) Xử lý khí flor b) Xử lý khí Cl2 và HCl c) Xử lý khí I2 và HI 9. Xử lý các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh Các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh như CS2,COS, C4H4S (tiofen), RSH (mercaptan), R-S-Rđều là những chất gây ô nhiễm môi trường khi nó theo các khí thải công nghiệp được xả vào khí quyển. VI. Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường Sơ đồ xử lý khí thải trong sản xuất phân bón V. Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường Xử lý khí trong công nghệ xử chất thải nguy hại bằng phương pháp đốt V. Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường Công nghệ xử khí thải máy phát điện V. Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường Xử lý thải trong lò đốt chất thải rắn y tế V. Thiết bị ứng dụng xử lý môi trường Công nghệ xử lý khí thải trong lò hơi DANH SÁCH NHÓM STT HỌ VÀ TÊN MSSV GHI CHÚ 1 Nguyễn Thị Thu Hiền 2009120138 Thành viên 2 Đinh Thị Ngọc 2009120163 Thành viên 3 Phùng Gia Ngọc 2009120131 Nhóm trưởng 4 Trần Xuân Tùng 2009120169 Thành viên