Bài giảng Quá trình hấp thụ - Lê Thị Thái Hà

Bài giảng Quá trình hấp thụ được biên soạn bởi Lê Thị Thái Hà để tìm hiểu cơ sở lý thuyết của quá trình hấp thụ; ứng dụng quá trình hấp thụ vào xử lý ô nhiễm khí; các ưu và nhược điểm của phương pháp hấp thụ.

QUÁ TRÌNH HẤP THỤ GVGD: LÊ THỊ THÁI HÀ LOGO MỤC TIÊU:  Tìm hiểu sở lý thuyết trình hấp thụ;  Ứng dụng trình hấp thụ vào xử lý nhiễm khí;  Các ưu nhược điểm phương pháp hấp thụ www.themegallery.com Company Logo Định nghĩa Quy trình hấp thụ khí độc q trình xảy phản ứng hóa học khí độc với chất hấp thụ khác pha để có chất với thuộc tính Ví dụ : Q trình hấp thụ SO2 nước vơi SO2 + Ca ( OH )2 = CaSO3 + H2O www.themegallery.com Company Logo Chất hấp thụ khí độc đa phần thể lỏng phun thành giọt nhỏ vào dòng khí thải hay chảy tràn bề mặt lớp vật liệu rỗng lớp đệm www.themegallery.com Company Logo Các giai đoạn hịa tan chất khí vào chất lỏng:  Khuếch tán đến bề mặt chất lỏng hấp thụ;  Hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ;  Khuếch tán chất khí hịa tan vào khối chất lỏng www.themegallery.com Company Logo Yêu cầu dung môi:  Có tính chất hịa tan chọn lọc;  Có độ nhớt thấp;  Không tạo thành kết tủa  Khơng gây ăn mịn thiết bị;  Ít độc hại người www.themegallery.com Company Logo Hiệu trình hấp thụ phụ thuộc vào yếu tố: Ái lực hoá học chất phản ứng Tốc độ thời gian dịng khí qua thiết bị Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc khí thải với dung dịch phun… www.themegallery.com Company Logo Quá trình trao đổi thực qua lớp biên;  Các phân tử qua lớp biên từ hai phía: Từ pha khí  lớp biên  pha lỏng; Từ pha lỏng  lớp biên  pha khí Cường độ trao đổi phụ thuộc t, p, nồng độ độ hịa tan Q trình khuếch tán bao gồm khuếch tán phân tử rối KT rối: san nồng độ phân tử khối khí; KTPT: đẩy phân tử khí chuyển động vào lớp biên www.themegallery.com Company Logo  Trong pha lỏng xảy tương tự pha khí: KT rối: san nồng độ phân tử chất lỏng; KT chất lỏng: di chuyển phân tử đến lớp biên hay từ lớp biên vào pha khí  Nếu có phản ứng hóa học phân tử khơng quay pha khí  cường độ trao đổi tăng lên www.themegallery.com Company Logo Một số kết luận:  Hấp thụ chất khí dễ hịa tan sức cản lớp biên khí bỏ qua, sức cản lớp biên lỏng đóng vai trị quan trọng  Hấp thụ chất khí có độ hịa tan thấp sức cản lớp biên khí định cường độ hấp thu www.themegallery.com Company Logo Trong khói lị đốt ngồi khí SO2 cịn có CO2 với hàm lượng cao Lương khí phản ứng với dung dịch nước vôi theo phản ứng sau: Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O Phản ứng không mong muốn làm tiêu tốn thêm hoá chất hệ thống Đồng thời, CaCO3 lắng đọng bề mặt lớp đệm, làm dày lên làm tắc lớp đệm Chúng cịn đóng hệ thống phun dung dịch làm tắc nghẽn hệ thống www.themegallery.com Company Logo Hấp thụ khí SO2 dung dịch Xút Có vài ứng dụng nước dùng tháp phun kết hợp tháp đệm lọc SO2 dung dịch xút 0,5~ 1% thay cho dung dịch vơi Hạ nồng độ SO2 khí thải lò đốt dầu F.O khoảng 85 ~ 90% Phản ứng trình sau: NaOH + SO2 =NaHSO3 NaOH + NaHSO3 = Na2SO3 +H2O www.themegallery.com Company Logo Dung dịch tránh nhược điểm dùng vơi bị nghẹt hệ thống phun dung dịch hấp thu SO2 Phản ứng phụ xút với CO2 có xảy phần cacbonat natri hình thành phản ứng với khí SO2 để tạo thành sunfit bisunfit natri: NaOH + H2CO3 = NaHCO3 + H2O 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 +CO2 NaHCO3 + SO2 = NaHSO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3 www.themegallery.com Company Logo Nhược điểm: Tiêu tốn nhiều xút ; Khí thải phải làm nguội trước xử lý Nước thải không xử lý thải bỏ, cộng thêm phần xử lý nước giá thành hệ thống cao Ngoài hệ thống cần làm vật liệu chịu môi trường kiềm cao INOX; COMPOSITE… www.themegallery.com Company Logo Hấp thụ khí SO2 dung dịch sođa: Có thể thay dung dịch NaOH dung dịch soda để hấp thụ khí SO2 Phản ứng xảy sau: Na2CO3 + SO2 => Na2SO3 +CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O = >2NaHSO3 Natri bisunfit lấy khỏi nước cách cho phản ứng với oxit kẽm : NaHSO3 + ZnO => ZnSO3 + NaOH Sunfit kẽm khơng hồ tan nên lấy khỏi dung dịch thùng lắng www.themegallery.com Company Logo b Xử lý NOx: Nguồn gốc: Quá trình đốt nhiên liệu Thành phần khí cốc Tỏa công nghệ sản xuất axit nitric Tẩy kim loại axit phân xưởng mạ điện www.themegallery.com Company Logo Khí thải có chứa NOX nồng độ thấp thường xử lý phương pháp dùng nước để rửa khí thiết bị tháp phun, tháp đệm, tháp bọt Quá trình hấp thu NOx phụ thuộc:  Nồng độ ban đầu NOx  Kiểu thiết bị hấp thụ  Loại vật liệu đệm cường độ tưới www.themegallery.com Company Logo c Xử lý H2S: Pp cacbonat Trong pp này, H2S hấp thu dung dịch Na2CO3 K2CO3 Sau đó, dung dịch phục hồi đun nóng tháp chân khơng, làm nguội quay lại hấp thụ H2S Pp photphat Để hấp thụ H2S pp photphat người ta sử dụng dung dịch chứa 40-50% photphat kali (K3PO4) Ưu điểm: hấp thụ H2S www.themegallery.com Company Logo Pp Kiềm – Arsen Pp soda - sắt Pp hydroquinon-kiềm Pp hấp thụ etanolamin www.themegallery.com Company Logo d Xử lý halogen hợp chất:  Để hấp thụ khí flo sử dụng nước, dung dịch kiềm, dung dịch muối loại huyền phù (Na2CO3, NH4OH, NH4F, Ca(OH)2, NaCl, K2SO4 )  Clo, HCl chất thải đặc trưng nhiều ngành sản xuất: điều chế clo kiềm phương pháp điện phân muối, sản xuất Mg kim loại pp điện phân muối clorua magiê, sản xuất axit clohydric, hợp chất hữu vơ có chứa clo  Để hấp thụ clo hợp chất chứa clo, người ta sử dụng nước, dung dịch kiềm dung dịch chất hữu cơ, huyền phù dung môi hữu www.themegallery.com Company Logo Phương pháp xử lý khí clo sữa vơi: Sữa vơi huyền phù Ca(OH)2 có dư vơi với hàm lượng vơi 100~110 g/lít Khí thải sau làm nguội đến 700C vào tháp phun hay tháp đệm, khí clo, HCl CO2 bị sữa vơi hấp thụ làm nguội đến 30 - 40OC trước thải mơi trường bên ngồi Phương trình phản ứng sau: 2Ca(OH)2 + 2Cl2 = Ca(OCl)2 + CaCl2 + 2H2O Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + HCl = CaCl2 + 2H2O www.themegallery.com Company Logo Ưu điểm phưng pháp hiệu cao (80-90%), đơn giản, nguyên liệu sẵn có rẻ tiền Nhược điểm phương pháp hình thành canxi hypoclorit đòi hỏi phải xử lý trước thải hệ thống nước tiêu hao nhiều sữa vơi, khí thải có chứa CO2 www.themegallery.com Company Logo Thiết bị lọc khí rỗng tốc độ cao - Đường ống dẫn chung; - Quạt gió; - Thiết bị lọc; - Ống góp có vòi phun; - Đường vòng; - Bộ ngăn nước; - Ống thải; - Bể tuần hòan; - Bơm; 10 - Thóat dịch lọai bỏ; 11 - Phễu nạp dung dịch Hình 1: Sơ đồ làm khí thải thiết bị rỗng www.themegallery.com Company Logo Thiết bị rửa khí có lớp đệm - Lưới đỡ; - Lớp vật liệu; - Thiết bị tưới; - Lớp tách nước Hình 3.1 – Thiết bị rửa khí đứng có lớp đệm www.themegallery.com Company Logo Thiết bị khử khí kiểu sủi bọt - Thiết bị tách nước; - Bộ tạo xoáy; - Ống thóat dịch; - Đơn nguyên trên; - Đơn nguyên giữa; - Bộ phận ổn định; - Đơn nguyên dưới; - Đĩa; - Thiết bị tưới; 10 - Vòi phun chu kỳ Năng suất dịng khí khoảng 3000 ÷ 90000m3/h Hiệu suất làm khí Chromic Anhydric hỗn hợp khí Cyanua đạt 85% Hình 4- Thiết bị lọc sủi bọt www.themegallery.com Company Logo ... lý thuyết trình hấp thụ;  Ứng dụng trình hấp thụ vào xử lý nhiễm khí;  Các ưu nhược điểm phương pháp hấp thụ www.themegallery.com Company Logo Định nghĩa Quy trình hấp thụ khí độc q trình xảy... rỗng tốc độ cao - Đường ống dẫn chung; - Quạt gió; - Thiết bị lọc; - Ống góp có vịi phun; - Đường vòng; - Bộ ngăn nước; - Ống thải; - Bể tuần hòan; - Bơm; 10 - Thóat dịch lọai bỏ; 11 - Phễu nạp dung... điểm: hấp thụ H2S www.themegallery.com Company Logo Pp Kiềm – Arsen Pp soda - sắt Pp hydroquinon-kiềm Pp hấp thụ etanolamin www.themegallery.com Company Logo d Xử lý halogen hợp chất:  Để hấp thụ