GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG - CHƯƠNG 4

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC4.1. KHÁI QUÁT VỀ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC Khác với bụi và sol, khí và hơi ổn tại dưới dạng các phân tử riêng biệt lẫn vào không khí theo các chuyển động chaose. Ở điều kiện bình thường hơi có thể ngưng tụ được, còn khí thì chỉ ngưng tụ được khi tạo được áp suất hoặc nhiệt độ phù hợp (áp suất cao, nhiệt độ thấp). Xử lý hơi hoặc khí thải độc hại có thể tiến hành bằng các phương pháp tiêu hủy, ngưng tụ, hấp phụ hoặc...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG - CHƯƠNG 4 Chương 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC4.1. KHÁI QUÁT VỀ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC Khác với bụi và sol, khí và hơi ổn tại dưới dạng các phân tử riêng biệt lẫn vàokhông khí theo các chuyển động chaose. Ở điều kiện bình thường hơi có thể ngưng tụ được, còn khí thì chỉ ngưng tụ đượckhi tạo được áp suất hoặc nhiệt độ phù hợp (áp suất cao, nhiệt độ thấp). Xử lý hơi hoặc khí thải độc hại có thể tiến hành bằng các phương pháp tiêu hủy,ngưng tụ, hấp phụ hoặc hấp thụ.4.2. XỬ LÝ KHÍ VÀ HƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU HỦY Để phân hủy một chất ở dạng khí hoặc hơi có hại cho môi trường thành một haynhiều chất khác ít hoặc không độc hại có thể thực hiện bằng nguồn nhiệt - phân hủynhiệt hoặc phân hủy thông qua các phản ứng hóa học, hoặc kết hợp cả hai như phươngpháp đốt. 4.2.1. Thiêu hủy bằng nhiệt Phương pháp này phù hợp với khí thải chứa các hợp chất hữu cơ như các hơidung môi, hơi lò cốc hoá than, hơi đốt... Trong điều kiện nhiệt độ cao các chất hữu cơ sẽ bị phân huỷ thành than: khí vàhơi nước. Muốn phân hủy thành than, khí và hòi nước nhiệt độ phân hủy đòi hỏi phảicao và tốc độ phân hủy thường chậm. Vì vậy người ta thường tiến hành phân huỷ nhiệtvới sự chó mặt của các chất xúc tác. 4.2.2. Thiêu hủy bằng phương pháp hóa học Đây là phương pháp được sử dụng khá phổ biến đối với các khí độc hại. Thí dụ: SO2 (SO3) + NaOH Na2SO3 (Na2SO4) NOx + NH1OH NH1NOx Đối với các chất hữu cơ độc hại như thuốc trừ dịch hại, người ta thường sử dụngcác phản ứng oxy hóa khử hoặc thủy phân trong môi trường thích hợp để thay đổi cấutrúc phân tử hay dạng tồn tại của chúng trở thành các sản phẩm ít hoặc không có hạiđối với người và động thực vật. Thí dụ * Phản với ôzôn có một tia cực tím Ôzôn hóa kết hợp với chiếu tia cực tím là phương pháp rất có hiệu quả đối vớichất thải hữu cơ hoặc dung môi. UV Chất trừ dịch hại + O3 ⎯⎯ → CO2 + H2O + các chất không độc ⎯ 33 * Ô hóa bằng các chất ôxy hóa mạnh khác Mn2+ + CO2 + H2O +... Chất hữu cơ + KmnO4 MnO2 + các sản phẩm không độc 4.2.3. Thiêu hủy bằng phương pháp đốt Đất là phương pháp hay dược dùng khi mà sản phẩm đó không thể tái sinh hoặcthu hồi được. Quá trình đốt thực chất là quá trình tiêu huỷ bằng nhiệt nhưng luôn phảicó mặt không khí. San phẩm của quá trình đốt này thường là CO2., hơi nước và các khíkhông hoặc ít độc hại. Nhiệt độ đòi hỏi cho việc đốt khí và hơi thải thường phải từ800-1000oC. Có 2 cách để đốt: 1. Đốt không có chất xúc tác Nhiệt độ của quá trình thiêu đốt này không đòi hỏi quá cao để phân huỷ hoàntoàn chất và thường dùng khi nồng độ các chất độc hại cao (vượt quá giới hạn bốccháy). Ví dụ như đốt khí đồng hành trong khai thác dầu mỏ. Sơ đồ của một quá trình đốt không xúc tác như sau: Hình 4. 1. Sơ đồ đốt không xúc tác 2. Đốt có xúc tác Trong phương pháp này người ta sử dụng các kim loại có bề mặt rất phát triểnnhư bạch kim, đồng, niken làm chất xúc tác. Nhiệt độ thiêu đốt thấp (từ 50-300oC). Hình 4.2: Sơ đồ của quá trình đốt có xúc tác Phương pháp này thích hợp với các khí thải độc hại có nồng độ thấp, gần với giớihạn bắt lửa. So với đốt không xúc tác thì nó rẻ tiền và sản phẩm thường an toàn hơn.Dưới đây là mô hình của một số thiết bị xử lý khí bằng phương pháp dốt dạng phun.34 Hình 4.3. Đốt dạng phun4.3. PHƯƠNG PHÁP NGƯNG TỤ Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự hạ thấp nhiệt độ môi trường xuốngmột giá vị nhất định thì hầu nhú các chất ở thể hơi sẽ ngưng tụ lại và sau đó được thuhồi hoặc xử lý tiêu hủy. Ở diều kiện làm lạnh bình thường, nếu xử lý bằng ngưng tụthường khi thu hồi được hơi các dung môi hữu cơ, hơi axít ra nhân phương phát nàychỉ phù hợp với những trường hợp khí thải có nồng độ hơi tương đối cao (>>20 g/m3).Trong trường hợp nồng độ nhỏ, người ta thường dùng các phương pháp hấp phụ hayhấp thụ. Hiệu suất ngưng tụ (giá trị tương đối) được tính theo công thức:trong đó: CR: là nồng độ hơi ở đầu ra. Co: là nồng độ hơi ban dầu. Giá bị tuyệt đối của hiệu suất ngưng tụ tính theo công thức:trong đó: mi: là khối lượng của chất i được ngưng tụ Mi: là phân tử lượng của chất VR: là lưu lượng khí ở đầu ra Vo: là lưu lượng khí ở đầu vào. Một số các thiết bị ngưng tụ có dạng như mô tả dưới đây (hình 4.4a và 4.4b): 35 Hình 4.4a. Thiết bị ngưng tụ bề mặt Hình 4.4b. Thiết bị ngưng tụ dạng tiếp xúc4.4. XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ 4.4.1. khái quát về hiện tượng hấp phụ Hấp phụ là một hiện tượng (quá trình) gây ra sự tăng nồng độ của một chất hoặcmột hỗn hợp chất trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha (rắn - khí, rắn - lỏng, lỏng - khí). Như chúng ta đã biết, các phần tử của cùng một chất nằm ở bề mặt và bên trongkhối chất đó thường chịu mức độ tương tác khác nhau dẫn đến hành vi của chúng cũngkhác nhau. Chăng hạn như về trường lực, các phần tử ở bên trong khối chất chịu lực tácdụng ở mọi phía đồng đều và như nhau; còn các phần tử ở trên bề mặt thì chịu lực tácdụng không đều nhau mà luôn luôn có xu thế bị kẻo vào bên trong khối chất làm chobề mặt khối chất có xu hướng bị co lại tạo ra một sức căng bề mặt (năng lượng bề mặt36tự do) để hình thành một mặt phân cách như minh họa ở hình trên. Nói chung các phầntử bề mặt ngăn cách luôn có năng lượng tự do cao hơn các phần tử ...