2.3 XỬ LÝ TẠP CHẤT KHÍ VÀ HƠI ĐỘC HẠI
2.3.2 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
Hấp phụ vật lý:
- Các phân tử khí bị hút vào bề mặt chất hấp phụ nhờ lực liên kết giữa các phân tử ( lực Vander waals), cấu trúc của khí sau khi bị hấp phụ vẫn không thay đổi;
- Là quá trình thuận nghịch;
Hấp phụ hóa học:
-Tạo thành liên kết hóa học giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ;
- Không thuận nghịch;
VẬT LIỆU HẤP PHỤ
Tính chất
• Vật liệu dùng để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn ( bề mặt tự do của các lỗ rỗng lớn), chúng có thể là vật liệu tự nhiên hoặc tổng hợp.
• Có khả năng hấp phụ cao;
• Bền cơ học
• Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng
• Giá thành rẻ
Các chất hấp phụ công nghiệp cơ bản là than hoạt tính, silicagen, keo nhôm (oxit nhôm hoạt hóa), zeolit.
VẬT LIỆU HẤP PHỤ
Các số liệu kỹ thuật của các chất hấp phụ thông dụng
Vật liệu Khối lượng đơn vị đổ
đống (kg/m3)
Đường khính lỗ rỗng (m)
Bề mặt lỗ rỗng (m2/g)
Ứng dụng
Than hoạt tinh
360-600 (20-40).10⁻10 500-1500 Hấp phụ kém các chất phân cực. Nó được dùng để làm vệ sinh và xử lý khí thải có độ ẩm khác nhau, hấp phụ hơi các chất hữu cơ, dung môi bay hơi
Silicagel 400-900 (30-200).10⁻10 200-600 Dùng để hấp phụ các chất phân cực, các hơi và khí dễ ngưng tụ, hơi các chất hữu cơ
Alumogel 1000 90.10⁻10 175 Hấp phụ các hợp chất hữu cơ phân cực và để sấy khí
Zeolit 4.10⁻10 có tính hấp phụ cao đối với hơi các chất phân
cực, các chất có mối liên kết đôi, ba trong phân tử, dùng làm sạch khí có chứa lưu huỳnh, nito.
HOÀN NGUYÊN CHẤT HẤP PHỤ
Cần thiết phải tái sinh ( hoàn nguyên) chất hấp phụ để thu hồi cấu tử bị hấp phụ và phục hồi khả năng hấp phụ của chất hấp phụ. Quá trình tái sinh có thể được tiến hành bằng những cách sau:
- Hoàn nguyên bằng hơi nước
- Hút cấu tử bị hấp phụ bằng chất hấp phụ khác mạnh hơn,
- Giảm áp suất ( bao gồm tạo chân không)
- Hoàn nguyên bằng khí trơ
THIẾT BỊ HẤP PHỤ
• Thiết bị hấp phụ có hoàn nguyên chia thành ba loại: cố định, di động và tầng sôi. Cách phân chia này dựa trên phương thức tiếp xúc giữa pha khí và pha rắn. Việc lựa chọn phương án xử lý phụ thuộc vào dạng chất ô nhiễm và yêu cầu thu hồi.
• Yêu cầu đề ra khi thiết kế hoặc lựa chọn thiết bị hấp phụ là + Phải đảm bảo thời gian chu kỳ hấp phụ thích hợp;
+ Có xử lý sơ bộ đối với khí thải để loại bỏ một số chất mà mà vật liệu hấp phụ không hấp thu được.
+ Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu của chất cần khử trong khí thải để bảo vệ lớp vật liệu hấp phụ khỏi bị quá tải.
+ Phân phối dòng khí đi qua lớp vật liệu hấp phụ một cách đều đặn.
+ Đảm bảo khả năng thay thế mới hay hoàn nguyên vật liệu hấp phụ sau khi đạt trạng thái hấp phụ một cách dễ dàng.
CÁC QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ
A. Hấp phụ hơi các dung môi bay hơi
- Hiện nay trên thế giới có một lượng lớn hơi các chất dung môi tổn thất ra môi trường gây tác hại về môi sinh và gây lãng phí lớn.
- Để thu hồi chúng, người ta thường dùng phương pháp hấp phụ với các chất hấp phụ thông dụng như than hoạt tính, silicagel, alumogel, zeolit, thủy tinh xốp…
- Đặc biệt, than hoạt tính là chất hấp phụ kỵ nước nên rất hay được dùng: khi độ ẩm tương đối của hỗ hợp khí dưới 50% thì không ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ của dung môi hữu cơ.
- 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.
CÁC QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ
B. Tách khí SO2
- Sử dụng các chất hấp phụ hóa học như vôi sống, vôi tôi và dolimit dạng hạt bụi.
- Để tăng hoạt độ hấp phụ hóa học, giảm quá trình chuyển hóa SO2 thành SO3 thì người ta thêm mốt số chất phụ gia vô cơ rẻ tiền như oxyclorit đồng, oxytmagie, oxyt kim loại của Al, Co, Cr, Fe
• C. Tách Cl2 và HCl
- Có thể hấp phụ khí Cl2 bằng các loại hạt lignin và lignin-sunfonat canxi rắn: là những phế thải của công nghiệp chế biến gỗ, giấy.
- Để hấp phụ khí HCl từ khí thải công nghiệp, có thể dùng FeClO;
CuCl hỗn hợp với MnO2, các sunfat và phosphat đồng , kẽm, cadmin. Những chất này tạo phức với phân tử HCl. Ngoài ra có thể dùng một số vật liệu như zeolit
CÁC QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ
D. Tách khí H2S và các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh
- Để tách khí H2S từ khí thải có thể dùng hydroxit sắt, than hoạt tính, zeolit...
- Các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh như CS2, tiofen C4H4S, R-SH(
mercaptan), R-S-R… đều là những chất gây ô nhiễm môi trường khi nó theo khí thải công nghiệp xả vào khí quyển. Phương pháp hấp phụ dùng than hoạt tính, zeolit
• E. Tách hơi thủy ngân
- Khí thải từ ngành công nghiệp luyện kim màu, tổ hợp cung cấp nhiệt năng, công nghiệp hóa chất… thường có nhiễm hơi thủy ngân. Thường thường người ta dùng phương pháp vật lý để làm sạch sơ bộ, sau đó dùng các phương pháp hóa học để làm sạch tinh. Thông thường, than hoạt tính dùng để hấp phụ thủy ngân phải qua một số giai đoạn sử lý sơ bộ bằng các tác nhân sunfat hoát, sunfit hóa halogen…