Nguyên tắc chung kỹ thuật xử lý các chất ô nhiễm dạng khí
Tách chất ô nhiễm khỏi hỗn hợp khí hoặc chuyển chúng thành dạng không hoặc ít ô nhiễm hơn, sử dụng các quá trình chuyển như chuyển khối, chuyển pha, oxy hóa nhiệt…
Chú ý: Khác với việc xử lý bụi – chủ yếu xảy ra các quá trình vật lý, việc xử lý khí chủ yếu sử dụng các quá trình hóa học hoặc hóa học kết hợp với vật lý
Kỹ thuật hấp phụ và hấp thụ trong kiểm soát ô nhiễm khí thải: chiến lược từ thượng nguồn đến hạ nguồn
Để đảm bảo chất lượng không khí xung quanh luôn trong lành và bảo vệ sức khỏe cộng đồng, việc tiếp cận vấn đề ô nhiễm không khí cần được thực hiện một cách toàn diện. Chiến lược hiệu quả không chỉ nằm ở việc xử lý hạ nguồn (xử lý khí thải sau khi phát sinh), mà còn phải tập trung vào kiểm soát ô nhiễm ngay từ thượng nguồn – tức là tại các nguồn phát thải. Kiểm soát thượng nguồn là chìa khóa để giảm thiểu lượng chất ô nhiễm ngay từ đầu.
Tuy nhiên, khi cần thiết phải xử lý hạ nguồn, chúng ta phải cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố then chốt: hiệu quả xử lý, yếu tố kinh tế phải đạt mức tối ưu và giảm tác động đến môi trường là ít nhất có thể.
So sánh kỹ thuật hấp phụ/hấp thụ xử lý chất ô nhiễm dạng khí
| Hấp phụ | Hấp thụ | ||||||
| Nguyên tắc chung | • Sử dụng quá trình hấp phụ để chuyển chất ô nhiễm từ pha khí hoặc hơi vào pha rắn. Khi đó, chất rắn là chất hấp phụ còn chất khí/hơi là chất bị hấp phụ
• Xảy ra quá trình chuyển khối |
• Sử dụng quá trình hấp thụ để chuyển chất ô nhiễm ở pha khí vào pha lỏng. Chất hấp thụ là chất lỏng/dung dịch, chất bị hấp thụ là chất ô nhiễm
• Xảy ra quá trình chuyển khối |
|||||
| Đặc điểm | Hấp phụ vật lý | Hấp phụ hóa học | Hấp thụ vật lý | Hấp thụ hóa học | |||
| • Lực hấp phụ là lực VanderVaals
• Lượng nhiệt tỏa ra nhỏ • Giảm khi nhiệt độ tăng • Ít có tính chọn lọc • Thuận nghịch |
• Lực hấp phụ là lực hóa học
• Lượng nhiệt tỏa ra lớn • Tăng khi nhiệt độ tăng • Có tính chọn lọc • Bất thuận nghịch |
Cơ chế | Hòa tan, chuyển pha | Phản ứng hóa học, biến đổi chất | |||
| Chú ý: Nếu xảy ra quá trình hấp phụ hóa học thì trước đấy phải xảy ra quá trình hấp phụ vật lý
Trong thực tế thường sử dụng hấp phụ vật lý. Khi đó ta có thể giải hấp (tái sinh, hoàn nguyên) chất hấp phụ bằng cách tăng nhiệt độ hoặc/và giảm áp suất |
Lực liên kết | Van der Waals (Yếu) | Cộng hóa trị/Ion (Mạnh | ||||
| Tác động nhiệt độ | Hiệu suất giảm khi nhiệt độ tăng | Hiệu suất ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ | |||||
| Tái sinh dung môi | Dễ dàng (Giảm áp/Tăng nhiệt độ) | Khó khăn, phức tạp, tốn năng lượng | |||||
| Tốc độ/Hiệu suất | Tốc độ chậm, phụ thuộc vào độ hòa tan | Tốc độ nhanh, hiệu suất cao hơn | |||||
| Chất hấp phụ | Yêu cầu | Chất hấp phụ | Dung dịch hấp thụ | Khí bị hấp thụ | |||
| •Dung lượng hấp phụ cao
•Dải hấp phụ rộng •Có độ bền cơ học cần thiết •Dễ hoàn nguyên •Giá thành rẻ, dễ kiếm |
•Than hoạt tính
•Một số ôxyt Al2O3, SiO2, MgO, CaO •Zeolit •Polime… |
H2O |
HCl, HF, NH3 | ||||
|
NaOH |
SO2, H2S, R-COOH, Cl2, phenol, CH3COOH |
||||||
|
Ca(OH)2 |
SO2 |
||||||
|
Na2CO3 |
SO2 (với nồng độ tương đối cao), H2S |
||||||
|
Na2SO3 |
SO2, H2S |
||||||
|
Na2S2O3 |
Cl2 |
||||||
|
NaClO |
R-SH (mercaptan) |
||||||
|
H2O2 |
R-SH, NOx, dioxin |
||||||
|
H2SO4 |
R-NH2, NH3, etylen oxyt, propylen oxyt |
||||||
|
HNO3 (loãng) |
NH3 |
||||||
| Dung dịch P2O5 1% |
Propylen oxyt |
||||||
| Yêu cầu đối với chất hấp thụ:
• Có tính chọn lọc cao • Có độ nhớt nhỏ và có độ sôi khác xa nhiệt độ khí vào • Không tạo kết tủa, ít bay hơi để tránh tổn thất • Không độc, không ăn mòn, không gây ô nhiễm môi trường • Rẻ, dễ kiếm, dễ hoàn nguyên |
|||||||
| Thiết bị hấp phụ | Thiết bị hấp phụ có thể có hoàn nguyên hoặc không
Ví dụ: Sơ đồ thiết bị hấp phụ có hoàn nguyên
|
• Các thiết bị hấp thụ thường dùng là: Tháp đĩa lỗ, tháp đệm …
• Các thiết bị hấp thụ có thể làm việc ở độ có hoặc không hoàn nguyên dung dịch hấp thụ • Có thể hòan nguyên dung dich hấp thụ bằng: – Giảm áp suất – Đuổi bằng khí trơ – Tăng nhiệt độ – Tách bằng phương pháp hóa học Ví dụ: Sơ đồ thiết bị hấp thụ có hoàn nguyên
|
|||||
| Ưu/nhược điểm | • Ưu điểm
Có thể xử lý khí ô nhiễm có nồng độ nhỏ và lưu lượng lớn Hiệu suất xử lý cao > 80% Chất hấp phụ rẻ, dễ kiếm Vận hành đơn giản, ít tốn năng lượng Làm việc ổn định • Nhược điểm Không thích hợp để xử lý khí ô nhiễm có nồng độ lớn Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều không gian Cần phải có thiết bị xử lý bụi trước khi dẫn vào hệ thống hấp phụ |
• Ưu điểm – Có hiệu suất cao, đặc biệt với các khí có khả năng hòa tan tốt – Có thể xử lý khí có nhiệt độ thấp, lưu lượng lớn – Vận hành đơn giản, dễ bảo quản sửa chữa – Dung dịch hấp thụ dễ kiếm, có thể hoàn nguyên – Một số sản phẩm của quá trình hấp thụ có thể được sử dụng – Có thể kết hợp xử lý khí với việc tách bụi và làm lạnh • Nhược điểm – Chi phí hoàn nguyên dung dịch hấp thụ cao – Nếu không hoàn nguyên thì sinh ra nước thải – Thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích – Ăn mòn thiết bị – Tốn năng lượng |
|||||
| Ứng dụng | Quá trình hấp phụ được ứng dụng khi khí ô nhiễm:
• Không cháy được hoặc khó cháy • Có giá trị và cần được thu hồi • Có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí khác không thể áp dụng được Ví dụ: Dùng để hấp phụ NH3, SO2, Cl2, hơi thủy ngân … |
Để khử các khí ô nhiễm như NOx, SO2, H2S, CO, CO2, Cl2, hơi HCl, HF | |||||
Có thể thấy rõ Hấp phụ và Hấp thụ là hai công nghệ khác biệt, có phạm vi ứng dụng và đặc tính kỹ thuật cao. Việc lựa chọn giải pháp xử lý khí thải tối ưu không thể dựa trên một yếu tố đơn lẻ mà phải là kết quả của sự cân nhắc toàn diện.
Không có công nghệ nào là hoàn hảo tuyệt đối. Quyết định triển khai cần dựa trên sự phân tích kỹ lưỡng về bản chất và nồng độ chất ô nhiễm, lưu lượng khí thải, yêu cầu về hiệu suất, khả năng hoàn nguyên dung môi/chất hấp phụ, cũng như tính kinh tế và ảnh hưởng môi trường thứ cấp (nước thải, chất thải rắn) của toàn bộ hệ thống. Sự kết hợp linh hoạt, như sử dụng Hấp thụ để giảm nồng độ ban đầu sau đó dùng Hấp phụ để tinh sạch sâu ở nồng độ thấp, chính là xu hướng kỹ thuật tiên tiến, đảm bảo chất lượng khí thải đầu ra đạt chuẩn nghiêm ngặt, hướng tới một nền công nghiệp phát triển bền vững.
Liên hệ với chúng tôi Công ty Cổ phần Phát triển Công nghệ Môi trường Thế Kỷ (Công ty MTTK) là đối tác tin cậy trong các lĩnh vực tư vấn thủ tục môi trường cho các dự án, nghiên cứu khoa học, ứng dụng và chuyển giao công nghệ,… có lên quan đến các lĩnh vực về môi trường, sinh thái, khí tượng, thủy văn, biến đổi khí hậu,… Thêm vào đó, MTTK là đối tác tin cậy trong việc cung cấp các dịch vụ môi trường như đào tạo kiểm kê khí nhà kính, thẩm tra và thẩm định khí nhà kính, giúp doanh nghiệp đáp ứng các tiêu chuẩn phát triển bền vững.
