ĐỒ án các LOẠI KHÍ THẢI CACBONDIOXIT

BỘ CÔNG THƢƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC  ĐỀ TÀI CÁC LOẠI KHÍ THẢI CACBONDIOXIT Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S LÊ THỊ THANH VÂN Sinh viên thực hiện: ĐÀO THÚY QUỲNH Mã số sinh viên: 2004160342 Lớp: 07DHHH1 TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 06 NĂM 2018 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Lê Thị Thanh Vân, tận tình hƣớng dẫn suốt trình làm đề tài Em chân thành cảm ơn quý thầy, khoa cơng nghệ hóa học, Trƣờng Đại Học Cơng nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh tận tình truyền đạt kiến thức trình em học tập Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu q trình học khơng tảng cho q trình em làm đề tài cho lần mà cho em kiến thức cho báo cáo sau đƣợc tốt hành trang quí báu để em bƣớc vào đời cách vững tự tin Cuối em kính chúc q thầy, dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 06 năm 2018 Ngƣời thực Đào Thúy Quỳnh i LỜI MỞ ĐẦU Biến đổi khí hậu vấn đề toàn cầu mà toàn nhân loại phải quan tâm đe dọa tới sinh tồn phát triển ngƣời nói riêng nhân loại nói chung Một vấn đề lớn thƣợng “Hiệu ứng nhà kính” Hiệu ứng nhà kính gây ảnh hƣởng nghiêm trọng trực tiếp đến Trái Đất với tác động mà gây Nguyên nhân gây tƣợng hàm lƣợng khí thải bề mặt khí cao Đặc biệt khí Cacbondioxit Nhƣ biết sống ngày phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa ngày tăng, công ty, nhà máy phát triển, với máy móc ngày nhiều dẫn đến khí thải Cacbondioxit ngày tăng Vấn đề ngày chƣa đƣợc giải sống xung quanh mơi trƣờng sống bị đe dọa trầm trọng Đề tài trình bày vấn đề khí thải Cacbondioxit, nguồn gốc, cấu tạo, tính chất hóa lý, ảnh hƣởng với mơi trƣờng ngƣời tình hình khí Cacbondioxit Đồng thời nêu đƣợc cách xử lý khí thải Cacbondioxit để góp phần cải thiện mơi trƣờng xung quanh sức khỏe ngƣời ngày tốt hơn, chất lƣợng sống ngày tăng với tiêu chí đặt quốc gia Đề tài em trình bày CÁC LOẠI KHÍ THẢI CACBONDIOXIT ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI MỞ ĐẦU ii MỤC LỤC iii CHƢƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHÍ CACBONDIOXIT 1.1 Đặc điểm hóa lý khí Cacbondioxit 1.1.1 Cấu tạo phân tử tính chất vật lý 1.1.2 Tính chất hóa học 1.2 1.3 1.4 Nguồn gốc phát sinh khí Cacbondioxit 1.2.1 Tự nhiên 1.2.2 Nhân tạo Ảnh hƣởng Cacbondioxit môi trƣờng ngƣời 1.3.1 Đối với môi trƣờng 1.3.2 Đối với ngƣời Điều chế 1.4.1 Trong phòng thí nghiệm 1.4.2 Trong công nghiệp 1.5 Ứng dụng 1.6 Ý nghĩa 10 1.7 1.6.1 Ý nghĩa động vật 10 1.6.2 Ý nghĩa thực vật 11 Lƣợng khí thải Cacbondioxit năm gần 11 CHƢƠNG 12 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CACBONDIOXIT 12 2.1 Khái niệm phƣơng pháp xử lý khí thải Cacbondioxit 12 2.2 Các phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit 12 2.2.1 Xử lý Cacbondioxit phƣơng pháp hấp thụ 12 2.2.1.1 Phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ dung dịch etanolamin 13 2.2.1.2 Phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ dung dịch amoniac 14 2.2.1.3 Các phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ nƣớc 14 2.2.1.4 Hấp thụ Cacbondioxit huyền phù CaCO3(sữa vôi: Ca(OH)2) 16 2.2.1.5 Hấp thụ Cacbondioxit dung dịch kiềm 17 iii 2.2.2 Phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit hấp phụ 18 2.2.2.1 Hấp phụ vật lý phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit 19 2.2.2.2 Hấp phụ hóa học phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit 19 2.2.2.3 Áp dụng hấp phụ phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit 19 2.2.2.4 Lựa chọn dung môi phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit 19 2.2.3 Các phƣơng pháp xử lý Cacbondioxit phƣơng pháp hóa học, sinh học 20 2.2.3.1 Xử lý khí thải Cacbondioxit tảo biển 20 2.2.3.2 Xử lí xỉ quặng Cacbondioxit 20 CHƢƠNG 21 KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 DANH MỤC HÌNH ẢNH 24 iv CHƢƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHÍ CACBONDIOXIT 1.1 Đặc điểm hóa lý khí Cacbondioxit 1.1.1 Cấu tạo phân tử tính chất vật lý Cơng thức phân tử: CO2 Công thức cấu tạo: O = C = O Phân tử lƣợng: 44g/mol Tỉ trọng riêng 25oC 1,98kg/m3, nặng khơng khí khoảng 1,5 lần (với độ dài liên kết C - O 1,162Å lƣợng trung bình liên kết 803kJ/mol.) Phân tử Cacbon đioxit (C=O=C) chứa hai liên kết đôi có hình dạng tuyến tính Nó khơng có lƣợng cực điện Do hợp chất bị oxi hóa hồn tồn nên mặt hóa học khơng hoạt động cụ thể không cháy Cacbon dioxit loại khí, gọi khí Cacbonic, khơng có màu, có mùi, vị chua Nó nặng khơng khí, dễ hóa lỏng dễ hóa rắn (nđnc -570C 5atm) Ở áp suất 60atm nhiệt độ thƣờng, biết thành chất lỏng không màu linh động Khi đƣợc làm lạnh đột ngột, chất lỏng biến thành khối rắn màu trắng giống nhƣ tuyết, gọi tuyết cacbonic Do có ba điểm nằm cao áp suất khí (hình 1.1.1), tuyết cacbonic khơng nóng chảy dƣới áp suất thƣờng mà thăng hoa -780C Hình 1.1: Giản đồ trạng thái CO2 Vì lý thăng hoa, CO2 hóa lỏng dãn nỡ tạo nên tuyết cacbonnic Tuyết cacbonnic sau đƣợc nén lại bay tƣơng đối chậm nên làm cho không gian xung quanh bị lạnh xuống nhiều Dựa vào ngƣời ta dùng tuyết cacbonic hay gọi “nước đá khơ” để bao quản chun chở đồ chóng hỏng Nƣớc đá khơ trộn với axeton hay clorofom đƣợc dùng làm hỗn hợp làm lạnh (gần -780C) Nƣớc đá khô dƣợc dùng làm phƣơng tiện để thử thách đồ dùng trƣớc đƣa vào sử dụng Bắc Cực Nam Cực Ngày ngƣời ta tạo mƣa nhân tạo cách phun CO2 lỏng để tạo thành tuyết cacbonic tầng mây làm cho mây lạnh xuống hóa thành mƣa Cacbodioxit bền nhiệt, 15000C phân hủy thành CO O2 với tỉ lệ 1,5% 20000C, tỉ lệ 75%: 2CO2  2CO + O2, ΔHo = 566kJ 1.1.2 Tính chất hóa học Về mặt hóa học, Cacbon đioxit bền Nó khơng trì sống Tuy khơng có tác dụng độc nhƣng với nồng độ 3% khơng khí, trung ƣơng thần kinh ta bị rối loạn đạt đến 10% trí đến chết hơ hấp ngừng lại Khí cacbonic khơng cháy khơng trì cháy Trên thực tế, ngƣời ta dùng Cacbon đioxit dạng khí nén hay dạng lỏng để chữa cháy Đối với đám cháy gây nên bỡi kim loại có lực lớn với oxi nhƣ K, Mg, Al, Zn,… Cacbon đioxit hiệu lực kim loại cháy CO2 Ví dụ nhƣ nhôm cháy CO2 theo phản ứng: 4Al + 3CO2 = 2Al2O3 + 3C a) CO2 oxit axit  CO2 tan nƣớc tạo thành axit cacbonic (là điaxit yếu) Khí CO2 tan tƣơng đối nhiều nƣớc, 1lít nƣớc 00C hòa tan 1,7lít khí CO2 Khi tan nƣớc phần lớn CO2 dƣới dạng đƣợc hidrat hóa phần nhỏ tƣơng tác với nƣớc tạo thành acid cacbonic: CO2 (k) + H2O  CO2 (dd)  H2CO3 Nhƣ CO2 anđrit axit cacbonic nên thƣờng gọi khí cacbonic Dung dịch axit cacbonic điều kiện thƣờng có pH≈4  CO2 tác dụng với oxít bazơ tạo thành muối CaO + CO2  CaCO3  CO2 tác dụng với dun g dịch bazơ tạo thành muối (và nƣớc) NaOH + CO2  NaHCO3 2NaOH + CO2  Na2CO3 + H2O Phản ứng CO2 với dung dịch kiềm tạo thành muối tuỳ thuộc vào tỉ lệ số mol chất tham gia phản ứng Bài toán phản ứng với dung dịch kiềm dạng tập phổ biến CO2 Khi giải toán này, thƣờng dựa vào định luật bảo toàn khối lƣợng, bảo toàn nguyên tố bảo toàn điện tích b) CO2 bền, nhiệt độ cao bị nhiệt phân phần tác dụng đƣợc với chất khử mạnh t 2CO2  2CO + O2 CO2 + 2Mg → 2MgO + C CO2 + C → 2CO c) CO2 đƣợc dùng để sản xuất ure Ở điều kiện thƣờng, khí Cacbonic khơ kết hợp với khí anoniac khơ tạo thành amoni cacbamat: CO2 + 2NH3 ONH4  O=C NH2 (amoni cacbamat) Muối khơng bền, đun nóng khí phân hủy thành CO2 NH3 Khi đun nóng đến 1800C dƣới áp suất 200atm, amoni cacbanmat nƣớc biến thành urê: ONH4 O=C 1.2 NH2 NH2 → O=C +H2O NH2 Nguồn gốc phát sinh khí Cacbondioxit 1.2.1 Tự nhiên Cacbon Đioxit nguyên thủy khí Trái Đất đƣợc tạo hoạt động núi lửa, cốt yếu để làm ấm ổn định khí hậu đến sống Hoạt động núi lửa ngày giải phóng khoảng 130-230 triệu cacbon đioxit năm Lƣợng khí xấp xỉ 1% lƣợng Cacbon đioxit hoạt động ngƣời tạo Hình 1.2: Sự biến đổi CO2 khơng khí  Khí CO2 ứng dụng dầu phục hồi tăng cƣờng: độ hòa tan hydrocarbon lỏng đƣợc dùng để làm tăng lƣu thông dầu cách giảm độ nhớt, tăng thể tích kích thích lƣu thơng  Khí CO2 ứng dụng sơn: cargon dioxide siêu hạn đƣợc sử dụng nhƣ chất pha lỏng dùng sơn phun, làm giảm 80% dung môi hữu  Khí CO2 ứng dụng chiết xuất thực phẩm: supercritical carbon dioxide đƣợc sử dụng việc chiết xuất màu hƣơng vị thực phẩm nhằm loại bỏ dầu chất béo  Khí CO2 ứng dụng tách chiết xuất công nghiệp: carbon dioxide siêu hạn đƣợc dùng quy trình dƣợc phẩm hóa chất, chất thay cho dung môi gốc hydrocarbon việc tẩy nhờn kim loại  Khí CO2 ứng dụng tinh chế nung chảy kim loại: dùng việc đổ khuôn đúc, tuyết carbondioxit đƣợc dùng để làm giảm hình thành oxide sắt  Xử lý nƣớc thải, phòng cháy chữa cháy  Khí CO2 ứng dụng hỗ trợ sống: kết hợp với oxy khí khác để kích thích việc thở nhanh sâu trợ giúp xử lý vấn đề liên quan đến hô hấp 1.6 Ý nghĩa 1.6.1 Ý nghĩa động vật Cacbon điơxít sản phẩm cuối thể sinh vật có tích lũy lƣợng từ việc phân hủy đƣờng hay chất béo với ôxy nhƣ phần trao đổi chất chúng, trình đƣợc biết đến nhƣ hô hấp tế bào Nó bao gồm tất lồi thực vật, động vật, nhiều loại nấm số vi khuẩn Trong động vật bậc cao, cacbon điơxít di chuyển máu từ mô thể tới phổi bị thải ngồi Hàm lƣợng cacbon điơxít khơng khí lành khoảng 0,04%, khơng khí bị thải từ thở khoảng 4,5% Khi thở khơng khí với nồng độ cao (khoảng 5% theo thể tích), độc hại ngƣời động vật khác 10 Cacbon điơxít chất trung gian để tự điều chỉnh việc cung cấp máu theo khu vực Nếu nồng độ cao mao mạch nở nhiều máu đến mô 1.6.2 Ý nghĩa thực vật Thực vật hấp thụ cacbon điơxít từ khí q trình quang hợp Cacbon điơxít đƣợc thực vật (với lƣợng từ ánh sáng Mặt Trời) sử dụng để sản xuất chất hữu tổ hợp với nƣớc Các phản ứng giải phóng ơxy tự Đơi cacbon điơxít đƣợc bơm thêm vào nhà kính để thúc đẩy thực vật phát triển Thực vật giải phóng CO2 q trình hơ hấp nó, nhƣng tổng thể chúng làm giảm lƣợng CO2 1.7 Lƣợng khí thải Cacbondioxit năm gần Lƣợng khí CO2 thải từ năm 2015 đến 2016 tăng mạnh, theo Báo cáo Khí Nhà kính Tổ chức Khí tƣợng Thế giới (WMO), Mother Nature Network hơm 30/10 đƣa tin Nồng độ CO2 khí trung bình năm 2016 403,3 phần triệu (ppm), tăng so với mức 400 ppm năm 2015 Những số liệu đƣợc tính sau bể khí nhƣ rừng hay biển hấp thụ bớt lƣợng đáng kể khí CO2 Đây mức CO2 cao 800.000 năm qua Ngoài việc lƣợng CO2 thải liên tục tăng, tƣợng El Nino năm 2016 góp phần đáng kể khiến nồng độ CO2 khí đạt ngƣỡng cao kỷ lục Hiện tƣợng thời tiết gây đợt hạn hán làm hạn chế khả hấp thụ CO2 Trái Đất Theo WMO (Tổ chức khí tƣợng giới), nồng độ CO2 tƣơng đƣơng với 145% so với năm 1750 - thời đại cách mạng cơng nghiệp Cùng với đó, khí methane NO mức lần lƣợt 257% 122% 11 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CACBONDIOXIT 2.1 Khái niệm phƣơng pháp xử lý khí thải Cacbondioxit Theo liên hiệp quốc biến đổi khí hậu gia tăng lƣợng CO2 bầu khí Theo nhiều nghiên cứu nhà khoa học giới biến đổi khí hậu liên quan đến lƣợng khí thải CO2 Trong ngành cơng nghiệp đại phát triển lƣợng phát thải CO2 lớn, ngƣời đứng trƣớc nguy cơ, hiểm họa sức khỏe Việc xử lí khí thải CO2 trở thành vấn đề toàn cầu, mối quan tâm tồn xã hội Xử lí CO2 cần ý gì? Những vấn đề thƣờng gặp xử lí khí thải CO2 nay? Chúng ta tìm hiểu vấn đề CO2 đƣợc biết đến tác động tƣợng biến đổi khí hậu tồn cầu Tuy nhiên CO2 đƣợc tái chế thành nhiên liệu hóa chất Hiện nay, việc sử dụng khí CO2 chƣa đƣợc ứng dụng nhiều ngành công nghiệp nhƣng dấu hiệu đáng mừng Có thể giảm đƣợc lƣợng khí nhà kính phát sinh đồng thời tận dụng CO2 để phát triển ngành công nghiệp 2.2 Các phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hiện xử lí khí thải CO2 có nhiều phƣơng pháp với nhiều ƣu, nhƣợc điểm khác nhƣng thông dụng phổ biến phƣơng pháp sau: 2.2.1 Xử lý Cacbondioxit phƣơng pháp hấp thụ 12 Hình 2.1: Quy trình xử lý khí thải phương pháp hấp thụ  Khái niệm Hấp thụ khí chất lỏng q trình chuyển cấu tử khí từ pha khí vào pha lỏng thơng qua q trình hòa tan chất khí chất lỏng chúng tiếp xúc với  Phân loại - Hấp thụ vật lý: không tƣơng tác hóa học q trình thuận nghịch - Hấp thụ hóa học: có phản ứng hóa học 2.2.1.1 Phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ dung dịch etanolamin Phản ứng hấp thụ CO2 dung dịch mono etanolamin diễn nhƣ sau: 2RNH2 + CO2 + H2O => (RNH3)2CO3 (RNH3)2CO3 + CO2 + H2O => 2RNH3HCO3 2RNH2 + CO2 => RNHCOONH3R Dung dịch hấp thụ đƣợc phục hồi cách đun nóng Ƣu điểm: giá rẻ, khả phản ứng cao, ổn định, dẽ phục hồi Nhƣợc điểm: áp suất cao dung dịc tham gia phản ứng không thuận nghịch với CO2 13 Để giảm áp suất hơi, ngƣời ta thƣờng dùng nƣớc rửa khí để thu hồi mono etanolamin Khi khí có chứa CO2, ngƣời ta sử dụng dietanolamin 2.2.1.2 Phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ dung dịch amoniac Phản ứng hấp thụ nhƣ sau: 2NH3 + CO2 => NH2COONH4 NH3 + CO2 + H2O => NH4HCO3 2NH3 + CO2 + H2O => (NH4)2CO3 Phƣơng pháp đƣợc ứng dụng để xử lý khí thải chứa 30% CO2 Ƣu điểm: Trong thực tế phƣơng pháp cho phép giảm nồng độ khí CO2 từ 34% xuống 0,015% tổng hợp NH3 Nhƣợc điểm: dung dịch NH3 dễ giải phóng khí NH3 Dung dịch đƣợc phục hồi cách đun nóng 2.2.1.3 Các phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp thụ nƣớc Phƣơng pháp xử lý khí CO2 nƣớc phƣơng pháp đơn giản đƣợc áp dụng sớm để loại CO2 khỏi khí thải Bằng cách phun nƣớc vào dòng khí cho khí CO2 qua lớp vật liệu đệm có tƣới nƣớc Tháp hấp thụ Giải pháp thoát khí CO2 Thiết bị ngưng tụ Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị trao đổi nhiệt Bơm Hình 2.2: Phương pháp hấp thụ xử lí khí Cacbon đioxit (CO2) nước 14 Sơ đồ hệ thống xử lý CO2 nƣớc bao gồm giai đoạn: + Hấp thụ khí CO2 cách cho phun nƣớc vào dòng khí thải cho khí thải qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tƣới nƣớc – scrubber + Giải khí CO2 khỏi chất hấp thụ để thu hồi CO2 cần nƣớc Phản ứng hấp thụ nhƣ sau: H2O + CO2 => H+ + HCO3Hấp thụ CO2 nƣớc có ý nghĩa cơng nghiệp xử lý áp suất cao, ví dụ nhƣ tổng hợp NH3 Khả hấp thụ nƣớc cao áp suất riêng phần CO2  at, áp suất dƣ khí tổng hợp NH3 lên đến 14at, điều làm hạn chế ứng dụng Ƣu điểm: kết cấu thiết bị đơn giản, không tốn nhiệt, dung dịch rẻ, nƣớc trơ với khí CO2, O2 tạp chất khác Nhƣợc điểm: + Độ hòa tan CO2 nƣớc thấp nên thƣờng phải dùng lƣợng nƣớc lớn thiết bị hấp thụ phải tích lớn, cồng kềnh + Để tách khí CO2 hồn tồn khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn nhiều lƣợng chi phí Ngồi để sử dụng lại nƣớc cho trình hấp thụ ta cần làm nguội nƣớc xuống gần 100C cần dùng đến nguồn cấp lạnh Đây vấn đề phức tạp tốn => Vậy phƣơng pháp xử lý khí CO2 nƣớc áp dụng khi:  Nồng độ ban đầu khí CO2 khí thải tƣơng đối cao  Phải có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nƣớc) với giá rẻ  Phải có sẵn nguồn cấp lạnh  Có thể xả đƣợc nƣớc có axit sơng ngòi 15 2.2.1.4 Hấp thụ Cacbondioxit huyền phù CaCO3(sữa vơi: Ca(OH)2) Phƣơng pháp xử lý khí CO2 sữa vôi phƣơng pháp đƣợc áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp việc hiệu xử lý khí cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nhiều nơi Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O CaO + CO2 → CaCO3 Hình 2.3: Hấp thụ CO2 huyền phù CaCO3 Nguyên lý làm việc: Khói thải sau đƣợc lọc tro bụi vào scrubber số 1, xảy trình hấp thụ khí CO2 dung dịch sữa vơi đƣợc tƣới lớp đệm vật liệu rỗng Nƣớc chứa acid chảy từ scrubber có chứa nhiều Cacbonnat dƣới dạng tinh thể: CaCO3.2H2O tro bụi sót lại sau lọc tro bụi, ta cần tách tinh thể khỏi dung dịch phận tách tinh thể số Thiết bị số bình rỗng cho phép dung dịch lƣu lại thời gian đủ để hình thành tinh thể CanxiCacbonat Sau phận tách tinh thể 2, dung dịch phần 16 vào tƣới cho Scrubber, lại đƣợc qua bình lọc chân khơng số 3, tinh thể bị giữ lại dƣới dạng cặn bùn đƣợc thải ngồi Đá vơi đƣợc đập vụn, nghiền thành bột cho vào thùng số để pha trộn với dung dịch loãng chảy từ lọc chân không số với lƣợng nƣớc bổ sung đƣợc dung dịch sữa vôi Hấp thụ CO2 sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động hệ thống nhỏ 20 mm H2O Nguyên liệu vôi đƣợc sử dụng cách hồn tồn, cặn từ hệ thống xử lý khí thải đƣợc sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển Canxioxit thành Cacbonnat Ƣu điểm: quy trình cơng nghệ đơn giản, chi phí cho hoạt động thấp, chất hấp thụ dễ tìm kiếm, có khả xử lý khí CO2 mà khơng cần trình làm nguội xử lý sơ bộ, chế tạo thiết bị vật liệu thơng thƣờng, khơng cần vật liệu chống ăn mòn (axit) khơng cần chiếm nhiều diện tích xây dựng Nhƣợc điểm: thiết bị dễ đóng cặn việc tạo thành CaCO3, gây tắc đƣờng ống ăn mòn thiết bị có liên quan 2.2.1.5 Hấp thụ Cacbondioxit dung dịch kiềm Thƣờng sử dụng chất hấp thụ NaCO3 Phản ứng hấp thụ nhƣ sau: NaCO3 + CO2 + H2O => 2NaHCO3 Vận tốc hấp thụ nhỏ, để tăng vận tốc hấp thụ ngƣời ta thƣờng dùng xúc tác methanol, etanol, đƣờng,… Dung dịch đƣợc phục hồi cách đun nóng nƣớc Nhƣợc điểm: hiệu hấp thụ thấp tốn nhiều nƣớc để phục hồi dung dịch Do đó, để tăng hiệu hấp thụ, ngƣời ta cho vào dung dịch lƣợng dƣ NaOH dung dịch không tái sinh mà dung vào mục đích khác 17 2.2.2 Phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit hấp phụ Hình 2.4: Quy trình xử lý CO2 phương pháp hấp phụ  Khái niệm Hấp thụ tƣợng (quá trình) gây tăng nồng độ chất bề mặt tiếp xúc hai pha (rắn-khí, rắn-lỏng, lỏng-khí) Hấp thụ hút phân tử khí, bỡi bề mặt chất hấp phụ Trong công nghiệp ta thƣờng tiến hành trình hấp phụ để làm sấy khơ khơng khí, tách hỗn hợp khí thành phần tử, tiến hành trình xúc tác dị thể bề phân chia pha  Phân loại - Hấp phụ vật lý: loại hấp phụ gây tƣơng tác yếu phân tử, lực tƣơng tác lực VanderWaals, dạng hấp phụ gọi hấp phụ phân tử hay hấp phụ VanderWaals -Hấp phụ hóa học: loại hấp phụ gây tƣơng tác mạnh giũa phân tử tạo hợp chất bề mặt bề mặt chất hấp phụ phần tử bị hấp phụ, đƣợc tạo lực hóa học, nhiệt độ thấp, tốc độ hấp phụ hóa học chậm, nhiệt độ hấp phụ hóa học tăng nhƣng lại làm giảm trình hấp phụ vật lý 18 2.2.2.1 Hấp phụ vật lý phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Hấp phụ lơi phần tử vật khí, bề mặt chất rắn Ứng dụng phƣơng pháp hấp phụ để làm khí có hàm lƣợng tạp chất khí nhỏ Trong cơng nghiệp ta thƣờng tiến hành trình hấp phụ để làm sấy khơ khơng khí, tách hỗn hợp khí thành phần tử, tiến hành trình xúc tác dị thể bề phân chia pha Hấp phụ gồm: hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học 2.2.2.2 Hấp phụ hóa học phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Là kết tƣơng tác hóa học với chất rắn chất bị hấp phụ Nhiệt phát q trình hấp phụ hóa học thƣờng có nhiệt độ phản ứng lớn Quá trình thƣờng xảy q trình khơng thuận nghịch 2.2.2.3 Áp dụng hấp phụ phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Trong ngành cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm, q trình hấp phụ thu thƣờng dùng để: – Thu hồi cấu tử pha khí – Làm pha khí – Tách hỗn hợp để tạo thành cấu tử riêng biệt – Tạo thành dung dịch sản phẩm 2.2.2.4 Lựa chọn dung môi phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit Nếu dung mơi q trình tách cấu tử hỗn hợp khí đó, việc lựa chọn dung mơi tốt thƣờng phụ thuộc vào yếu tố: – Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có ý nghĩa hòa tan cấu tử cần tách hòa tan khơng đáng kể cấu tử lại Đây điều kiện quan trọng – Độ nhớt dung mơi: Độ nhớt bé trở lực q trình nhỏ dẫn đến làm tăng tốc độ hấp thu có lợi cho q trình truyền khối 19 – Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng bé tốn nhiệt cần hồn ngun dung môi – Nhiệt độ sôi: khác xa với nhiệt độ sơi chất hòa tan khác, nhiệt độ sơi trình hấp phụ dễ tách cấu tử khỏi dung mơi – Nhiệt độ đóng rắn: thấp nhằm tránh tắc thiết bị, không tạo trình kết tủa, khơng độc thu hồi cấu tử hòa tan dễ dàng -Thƣờng bay hơi, rẽ tiền, dễ kiếm không độc hại với sức khỏe ngƣời khơng ăn mòn thiết bị 2.2.3 Các phƣơng pháp xử lý Cacbondioxit phƣơng pháp hóa học, sinh học 2.2.3.1 Xử lý khí thải Cacbondioxit tảo biển Theo dự đốn việc xử lí khí thải CO2 tiêu tốn nhân loại hàng nghìn tỉ USD, dẫn đến ảnh hƣởng lớn đến toàn phát triển kinh tế Hiện khí CO2 đƣợc nhiều quốc gia nghiên cứu để tận dụng nhiều lĩnh vực đời sống Nguồn CO2 đƣợc tận dụng để nuôi trồng tảo biển: Tảo biển nguồn dinh dƣỡng tốt cho sức khỏe, việc thu gom tảo biển nhiều công sức nhƣng theo nghiên cứu tảo đƣợc nuôi bể hở CO2 tảo sinh trƣởng lớn gấp triệu lần so với sống dƣới đáy biển 2.2.3.2 Xử lí xỉ quặng Cacbondioxit Xỉ quặng đƣợc xử lí CO2 có tính chất cứng, độ bền cao làm vật liệu xây dựng Ngồi CO2 tận dụng để trồng rau quả, chế tạo đồ uống hay biến CO2 thành Carbonat dùng nhiều ngành kinh tế quan trọng Nhƣ xử lý khí thải CO2 bên cạnh quy trình tiêu tốn nhiều chi phí tận dụng nguồn khí thải việc tạo thành nguồn nguyên liệu có ích cho nuôi trồng phát triển Hi vọng tƣơng lai khí thải CO2 khơng vấn nạn xã hội loài ngƣời 20 CHƢƠNG KẾT LUẬN Khí CO2 loại khí thải có ảnh hƣởng lớn đến sức khỏe ngƣời, phát sinh nhiều hoạt động sản xuất công nghiệp.Theo liên hiệp quốc biến đổi khí hậu gia tăng lƣợng CO2 bầu khí Theo nhiều nghiên cứu nhà khoa học giới biến đổi khí hậu liên quan đến lƣợng khí thải CO2 Trong ngành cơng nghiệp đại phát triển lƣợng phát thải CO2 lớn, ngƣời đứng trƣớc nguy cơ, hiểm họa sức khỏe Việc xử lí khí thải CO2 trở thành vấn đề toàn cầu, mối quan tâm toàn xã hội Hiện xử lí khí thải CO2 có nhiều phƣơng pháp với nhiều ƣu, nhƣợc điểm khác nhƣng thông dụng phổ biến phƣơng pháp sau:  Xử lí khí thải CO2 phƣơng pháp hấp thụ với dung dịch Etanolamin: phƣơng pháp khí CO2 đƣợc xử lí với chi phí thấp,khí có khả phản ứng cao nhƣng nhƣợc điểm dung dịch phản ứng khơng thuận nghịch khí CO2, áp suất dung dịch cao  Xử lí khí thải CO2 phƣơng pháp hấp thụ sử dụng dung dịch Amoniac: Đây phƣơng pháp có hiệu cao có khả giảm nồng độ CO2 từ 34% xuống 0.015% nhƣng có hạn chế sử dụng phƣơng pháp dễ dẫn đến việc thải khí NH3 ngồi mơi trƣờng- loại khí gây hại lớn sức khỏe  Xử lí khí thải CO2 phƣơng pháp hấp phụ sử dụng nƣớc: phƣơng pháp đơn giản, có lich sử sử dụng lâu đời hạn chế việc hòa tan CO2 nƣớc, cần lƣợng nƣớc lớn, bình chứa có dung tích cao  Hấp phụ vật lý phƣơng pháp xử lý khí CO2: Lực hấp phụ Vander Waals tƣợng tƣơng tác trình thuận nghịch lực hút với phân tử chất rắn chất bị hấp phụ  Hấp phụ hóa học phƣơng pháp xử lý khí CO2: Là kết tƣơng tác hóa học với chất rắn chất bị hấp phụ  Lựa chọn dung môi phƣơng pháp xử lý khí CO2 21  Ngồi phƣơng pháp áp dụng xử lí khí thải CO2 phƣơng pháp hóa học, sinh học cho hiệu xử lí đáng kể Hiện nay, nhờ vào phƣơng pháp nhƣ giải đƣợc phần bất cập, xoay quanh vấn đề nhiễm khí cacbondioxit gây nhiều xúc đe dọa ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sức khỏe ngƣời Nhờ vào công nghệ tiên tiến, đại đóng góp vào q trình phân tích xử lý khí cacbondioxit ngày trở nên hiệu khoa học Nói cách cụ thể, xử lý khí cacbonic sử dụng lƣợng khí thừa vào phục vụ cho hoạt động công nghiệp khác Việc vừa làm giảm đƣợc lƣợng khí cacbondioxit khơng cần thiết, vừa tạo nhiên liệu có ích cơng nghiệp Nhƣ vậy, với hỗ trợ công nghệ đại biết phân tích sáng tạo nhiều ý tƣởng độc đáo khí cacbonic khơng khí độc hại nhƣ đƣợc biết trƣớc đây, mà có giá trị hữu hạn cơng nghiệp Em hi vọng tƣơng lai, thông qua việc xử lý khí cacbondioxit nói riêng khí độc khác nói chung có nhiều phƣơng pháp mang tính đột phá tạo đƣợc nhiều ứng dụng có ý nghĩa Chúng ta sử dụng triệt để lƣợng khí thải độc hại đƣợc tạo sống cách mạng công nghiệp 4.0 vừa tạo trƣờng lành vốn có, giảm thiểu tối đa trƣờng hợp gây ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời Muốn làm đƣợc nhƣ thế, đòi hỏi nỗ lực nhiều từ quan chuyên ngành, trung tâm nghiên cứu cấp quyền để ứng dụng hữu ích mơi trƣờng an toàn đƣợc phổ biến rộng rãi đời sống nhân dân 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Sách Hóa Vơ Cơ (tập 2) – Hồng Nhâm biên soạn, nhà xuất Bộ Giáo Dục Đào Tạo  Phƣơng pháp xử lý khí thải Cơng Ty TNHH Cơng Nghệ Mơi Trƣờng Hòa Bình Xanh năm 2016 (http://xulykhithai.org/cac-phuong-phap-xu-ly-khi-co2/)  Giản đồ pha CO2 ( http://www.chem1.com/acad/webtext/states/changes.html )  Mức độ ảnh hƣởng CO2 đến môi trƣờng ngƣời (https://voer.edu.vn/m/anh-huong-cua-moi-truong-khong-khi-va-chon-thong-so -tinh-toan-cac-he-thong-dieu-hoa-khong-khi/59428dfe )  Sự biến đổi CO2 không khí (https://vi.wikipedia.org/wiki/Cacbon_%C4%91i%C3%B4x%C3%ADt )  Ứng dụng CO2 (https://vi.wikipedia.org/wiki/Cacbon_%C4%91i%C3%B4x%C3%ADt ) 23 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Giản đồ trạng thái CO2 Hình 1.2: Sự biến đổi CO2 khơng khí Hình 1.3: Sự thải khí Cacbon Đioxit tồn cầu từ năm 1800 đến năm 2004 Hình 1.4: So sánh lƣợng thải CO2 theo dạng nguồn lƣợng khác Hình 1.5: Dụng cụ điều chế khí CO2 phòng thí nghiệm Hình 2.1: Quy trình xử lý khí thải phƣơng pháp hấp thụ Hình 2.2: Phƣơng pháp hấp thụ xử lí khí Cacbon đioxit (CO2) nƣớc Hình 2.3: Hấp thụ CO2 huyền phù CaCO3 Hình 2.4: Quy trình xử lý CO2 phƣơng pháp hấp phụ 24 ... trình bày vấn đề khí thải Cacbondioxit, nguồn gốc, cấu tạo, tính chất hóa lý, ảnh hƣởng với mơi trƣờng ngƣời tình hình khí Cacbondioxit Đồng thời nêu đƣợc cách xử lý khí thải Cacbondioxit để góp... Lƣợng khí thải Cacbondioxit năm gần 11 CHƢƠNG 12 PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI CACBONDIOXIT 12 2.1 Khái niệm phƣơng pháp xử lý khí thải Cacbondioxit 12 2.2 Các. .. lý khí Cacbondioxit 19 2.2.2.4 Lựa chọn dung môi phƣơng pháp xử lý khí Cacbondioxit 19 2.2.3 Các phƣơng pháp xử lý Cacbondioxit phƣơng pháp hóa học, sinh học 20 2.2.3.1 Xử lý khí thải Cacbondioxit