Thiết kế chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân và mô phỏng hệ thống ở quy mô sản xuất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ NGỌC THẮNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ HƠI THỦY NGÂN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Ở QUY MÔ SẢN XUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ NGỌC THẮNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ HƠI THỦY NGÂN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Ở QUY MÔ SẢN XUẤT Chun ngành: Hóa Mơi Trường Mã số: 60440120 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN HỌA MI Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Họa Mi giao cho em đề tài tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ PGS Trần Hồng Cơn thầy giáo mơn Hóa Môi Trường- Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên trang bị cho em hệ thống kiến thức khoa học tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt q trình thực đề tài Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè người thân bên cạnh chia sẻ, động viên tạo điều kiện tốt cho học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Học viên LÊ NGỌC THẮNG MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Giới thiệu chung thủy ngân 1.2.Tính chất thủy ngân 1.3.Ứng dụng, độc tính nguồn phát thải thủy ngân CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11 2.1 Mục tiêu nội dung nghiên cứu .11 2.1.1 Mục tiêu: 11 2.1.2 Nội dung: 11 2.2 Đánh giá khả hấp phụ than hoạt tính biến tính Brom 11 2.2.1 Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính Brom 11 2.2.2 Đặc trưng vật liệu 12 2.2.3 Nghiên cứu khả hấp phụ vật liệu 13 2.3 Một số công nghệ xử lý thủy ngân .15 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 3.1 Thiết kế chế tạo thiết bị 21 3.1.1 Yêu cầu thiết bị xử lý 21 3.1.2 Sơ đồ thiết bị xử lý hấp phụ Hg 21 3.1.3 Tính tốn thiết kế 22 3.1.4 Kết chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ thủy ngân 28 3.2.Khảo sát đánh giá khả hoạt động thiết bị .31 3.2.1 Chạy thử nghiệm phịng thí nghiệm 31 3.2.2 Thử nghiệm thực tế 35 3.3 Đề xuất hệ thống quy môcông nghiệp .43 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Thủy ngân kim loại nhiệt độ phịng Hình 1.2 Máy đo huyết áp thủy ngân Hình 1.3 Thimerosal(C9H9HgNaO2S) Hình 1.4 Bóng đèn huỳnh quang có chứa Hg Hình 1.5 Bóng đèn compact .8 Hình 2.1 Khả hấp phụ Hg vật liệu ảnh hưởng nhiệt độ đến khả hấp phụ chúng .13 Hình 2.2 Thiết bị xử lý thủy ngân 16 Hình 2.3 Bên thiết bị .16 Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động thiết bị .17 Hình 2.5 Hệ thống xử lý thủy ngân mỏ 18 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống tháp hấp phụ cơng nghiệp .19 Hình 2.7 Xử lý bụi Hình 2.8.Mơ hình tháp hấp phụ 20 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị nghiên cứu hấp phụ thủy ngân CS 1-3m3/h 21 Hình 3.2 Cột rửa khí 24 Hình 3.3 Sơ đồ cột hấp phụ 26 Hình 3.4 Phần khung thiết bị 28 Hình 3.5 Mơ hình hệ thống xử lý thủy ngân 29 Hình 3.6 Hình ảnh thiết bị thực tế 30 Hình 3.7 Ảnh hưởng lưu lượng nước tới tốc độ khí 32 Hình 3.8 Ảnh hưởng chiều cao lớp than (mở van số 4, đóng van số 5) 34 Hình 3.9 Ảnh hưởng chiều cao lớp than đến lưu lượng khí (mở hai van số 5)35 Hình 3.10 Địa điểm đặt thiết bị 36 Hình 3.11 Dịng dẫn qua thiết bị nghiên cứu hấp phụ Hg 37 Hình 3.12 Xác định nồng độ Hg đầu vào 39 Hình 3.13 Xác định đầu Hg 41 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Hằng số bền phức chất [MX4]n [3] .5 Bảng 2.1 Khả hấp phụ brom than hoạt tính .11 Bảng 2.2 Một số đặc trưng vật liệu than hoạt tính than hoạt tính biến tính 12 Bảng 2.3 Tải trọng hấp phụ cân vật liệu nồng độ Hg khác 14 Bảng 3.1 Ảnh hưởng lưu lượng nước tới tốc độ khí 32 Bảng 3.2 Ảnh hưởng độ dày lớp vật liệu hấp phụ đến lưu lượng khí (mở van số 4, đóng van số 5) .33 Bảng 3.3 Ảnh hưởng chiều cao lớp liệu hấp phụ đến lưu lượng khí (khi mở hai van số 5) 34 Bảng 3.4 Kết nồng độ Hg đầu vào 40 Bảng 3.5 Kết nồng độ Hg đầu .43 MỞ ĐẦU Thủy ngân coi kim loại có độc tính cao tồn môi trường, thủy ngân coi chất nhiễm khơng khí nguy hại Do đó, giảm thiểu phát thải biện pháp xử lý thủy ngân vấn đề nhiều quốc gia quan tâm đặc biệt nước phát triển công nghiệp Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam… Ở Việt Nam, việc nhà máy khu công nghiệp, sở Y tế… hàng năm phát thải môi trường với hàm lượng thủy ngân cao nhiều lần mức cho phép so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia lị đốt chất thải cơng nghiệp (QCVN 30:2012/BTNMT)là 0,2mg/m3, nhu cầu xử lý thủy ngân trước đưa khí thải mơi trường theo QCVN cấp bách.[1] Tại Việt Nam, chưa có hệ thống xử lý thủy ngân hoạt động sản xuất, xử lý có phát thải thủy ngân đốt rác, tái chế rác thải.Trong số công nghệ xử lý thủy ngân công bố giới, phương pháp hấp phụ phương pháp có nhiều ưu điểm hiệu xử lý, giá thành tính khả thi áp dụng thực tế Cho đến có nhiều loại vật liệu hấp phụ thủy ngân nghiên cứu chế tạo ứng dụng, phần lớn vật liệu sử dụng than hoạt tính vật liệu tính chất ưu việt vật liệu hấp phụnhư diện tích bề mặt lớn, kích thước mao quản đa dạng, loại vật liệu phổ thông, dễ kiếm giá thành chấp nhận an tồn sử dụng[1] Với mục đích nghiên cứu xử lý hiệu thủy ngân lò đốt rác, sở xử lý tái chế loại bóng đèn huỳnh quang, đèn cao áp có chứa thủy ngân từ nhu cầu thực tiễn tiến hành “Thiết kế chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ thủy ngân mô hệ thống quy mô sản xuất’’với hi vọng thiết bị ứng dụng để kiểm soát, xử lý thủy ngân phát thải trình thực tiễn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung thủy ngân Thủy ngân nguyên tố vỏ trái đất, tự nhiên thủy ngân có mặt dạng vết nhiều loại khoáng, đá chu sa (HgS), corderoit (Hg3S2Cl2), livingstonit (HgSb4S8) khoáng chất khác, chu sa quặng phổ biến Các loại khống trung bình chứa khoảng 80 phần tỷ thủy ngân Các loại nguyên liệu, than đá than nâu chứa vào khoảng 100 phần tỷ thủy ngân Hàm lượng trung bình tự nhiên đất trồng 0,1 phần triệu Người Trung Quốc Hindu cổ đại biết tới thủy ngân tìm thấy ngơi mộ cổ Ai Cập có niên đại khoảng 1500 TCN Thủy ngân có kí hiệu hóa học Hg viết tắt Hydrargyrum, từ Latinh hóa từ Hy Lạp Hydrargyros tổ hợp hai từ 'nước' 'bạc' lỏng nước có ánh kim bạc Trong ngôn ngữ Châu Âu nguyên tố đặt tên Mercury lấy theo tên thần La Mã, biết đến với tính linh động 1.2 Tính chất thủy ngân Thủy ngân kim loại màu trắng bạc khơng khí ẩm bị bao phủ màng oxit nên ánh kim Thuỷ ngân có đồng vị bền, chiếm 23,3% 202 200 Hg Hg chiếm 29,6% Thuỷ ngân đông đặc -400C; sôi 3570C; tỷ trọng 13,6trọng lượng phân tử 200,61 Là kim loại tồn dạng lỏng điều kiện thường nên thủy ngân dùng nhiệt kế, áp kế, phù kế bơm chân không… Thủy ngân nguyên tố tương đối trơ mặt hoá học so với nguyên tố nhóm IIB, có khả tạo hỗn hống với kim loại Sự tạo thành hỗn hống đơn giản q trình hồ tan kim loại vào thủy ngân lỏng tương tác mãnh liệt kim loại thủy ngân Tuỳ thuộc vào tỷ lệ kim loại tan thủy ngân mà hỗn hống dạng lỏng rắn Một công dụng lớn thủy ngân người sử dụng từ xa xưa tạo hỗn hống với vàng, bạc để tách nguyên tố khỏi đất, đá, quặng Ở nhiệt độ thường, thủy ngân không phản ứng với oxi phản ứng mãnh liệt 3000C tạo thành HgO 4000C oxit lại phân huỷ thành ngun tố Ngồi ra, thủy ngân cịn tác dụng với halogen, lưu huỳnh nguyên tố không kim loại khác phốt pho, selen v.v Đặc biệt tương tác thủy ngân với lưu huỳnh iot xảy dễ dàng nhiệt độ thường lực liên kết với lưu huỳnh iot cao Các hợp chất thuỷ ngân có mức oxi hố +2 +1, xác suất tạo thành hai trạng thái oxi hố gần tương đương với mặt nhiệt động học, trạng thái oxi hoá +2 thường gặp bền +1 Hình 1.1 Thủy ngân kim loại nhiệt độ phịng Hình thái thủy ngân mơi trường đặc trưng phức hóa học, diễn thể khí thể nước Trong phản ứng hóa học, sai số lớn thường xuất hiện, phản ứng oxy hóa khử, sai số làm thay đổi liên tục hệ số thủy ngân nguyên tố thủy ngân bị oxy hóa [10] Thủy ngân nguyên tố làm gia tăng mức độ nhiễm khơng khí Mặt khác, thủy ngân bị oxy hóa lại tan tốt nước, mức độ nguy hiểm nhiều nhiều, phụ thuộc vào môi trường gần với nguồn phát sinh chất thải, dễ dàng vào chu kỳ sinh [10] Thủy ngân tồn dạng khí lị đốt MSW lị đốt than, ví dụ thủy ngân nguyên tố (Hg0), dạng oxy hóa oxit thủy ngân (HgO), thủy ngân clorua (HgCl2) mercurous chloride(Hg2Cl2).[10] Sơ đồ oxi hóa khử thủy ngân: 0,920 V Hg2+ 0,789 V Hg22+ Hg0 Sơ đồ cho thấy muối Hg2+0,854 có khả V oxi hóa Khi tác dụng với chất khử, muối Hg2+ biến đổi thành muối Hg22+, sau biến thành Hg0 Cịn tác dụng với thủy ngân kim loại, muối Hg2+ lại tạo thành muối Hg22+ Hg(NO3)2 + Hg  Hg2(NO3)2 Bởi vậy, tác dụng với axit nitric hay axit sunfuric đặc, có dư thủy ngân sản phẩm thu muối Hg2+ mà muối Hg22+ Ion Hg2+ có khả tạo nên nhiều phức chất, thủy ngân có số phối trí đặc trưng Các muối thuỷ ngân (II) halogenua (HgX2) chất dạng tinh thể không màu, trừ HgI2 có màu đỏ, HgF2 hợp chất có liên kết ion, nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi cao halogenua HgX2, bị thuỷ phân gần hoàn toàn nước lạnh Ba halogenua cịn lại thể rõ đặc tính cộng hố trị Chúng tan số dung mơi hữu nhiều nước Trong nước, ba halogenua phân ly (~ 1%) nên bị thuỷ phân không đáng kể Ở trạng thái dung dịch, chúng tồn dạng phân tử Thủy ngân sunfua (HgS) chất dạng tinh thể có màu đỏ màu đen, tan nước với tích số tan 10-53 HgS tan chậm dung dịch axit đặc kể HNO3 tan dễ đun nóng với nước cường thuỷ: 3HgS + 8HNO3 + 6HCl  3HgCl2 + 3H2SO4 + 8NO + 4H2O Phức chất thuỷ ngân thường bền, liên kết Hg – phối tử tất phức chất liên kết cộng hố trị Trong đó, phức chất tạo nên với phối tử Từ số liệu ta có hình sau: 12 Q(m3/h) 10 0 10 20 30 40 50 Chiều cao lớp than (cm) Hình 3.9 Ảnh hưởng chiều cao lớp than đến lưu lượngkhí ( mở hai van số 5) Theo hình 3.9 ta thấy rằng, cơng suất máy hút khí 2, 3, 5, (m3/h), lưu lượng khí khơng bị ảnh hưởng nhiều chiều dày lớp than hoạt tính, điều chỉnh lưu lượng kế lên tới giá trị 10(m3/h) ảnh hưởng rõ nét hơn, lưu lượng khí giảm 15- 20%, xét cơng suất làm việc thiết bị giá trị 3(m3/h) đáp ứng yêu cầu nghiên cứu 3.2.2 Thử nghiệm thực tế Địa điểm: Khu vực xử lý bóng đèn huỳnh quang – Cty TNHH Thương mại Sản xuất Dịch vụ Môi trường xanh - Nam Sách- Hải Dương Hàng năm cơng ty tiếp nhận hàng chục nghìn kg bóng đèn loại, ln tình trạng tải thực tế thiết bị xử lý công ty đạt công suất nhỏ 5-10kg chưa đáp ứng nhu cầu Và chọn nơi thử nghiệm thiết bị nghiên cứu hấp phụ thủy ngân 35 Hình 3.10 Địa điểm đặt thiết bị Kết nối thiết bị xử lý Hg với thiết bị xử lý bóng đèn huỳnh quang: Để có nguồn thủy ngân phục vụ cho trình nghiên cứu, chúng tơi kết nối ống dẫn thủy ngân hai thiết bị với nhau, toàn trình trình bày sơ đồ sau: 36 Hình 3.11 Dòng dẫn qua thiết bị nghiên cứu hấp phụ Hg Sau bóng đèn nghiền nát, dòng thủy ngân qua cột rửa khí, bụi bẩn loại bỏ dịng tiếp tục dẫn qua cột hấp phụ, Hg than hoạt tính biến tính Brom xử lý khí ngồi, phần chất hấp phụ thải chứa vào thùng phuy xử lý sau 3.2.2.1 Khảo sát nồng độ Hg đầu vào  Nội dung: Khảo sát khả xử lý thủy ngân thiết bị pilot - Ảnh hưởng nhiệt 37 - Ảnh hưởng lưu lượng khí - Ảnh hưởng khí  Chuẩn bị: - Vật liệu hấp phụ: 2kg vật liệu nhồi cho cột - Khảo sát ảnh hưởng lưu lượng: m3/h  Tiến hành: - Khí thải hút trực tiếp khí từ thiết bị xử lý bóng đèn huỳnh quang qua thiết bị tạo thủy ngân qua cột hấp phụ - Thiết bị xử lý bóng đèn huỳnh quang vận hành 3h/mẻ/10 bóng (thiết bị chạy mẻ/ ngày vào đầu buổi sáng chiều) - Sau lấy mẫu lần - Thời gian chạy mẻ/lượt: Căn vào dung lượng hấp phụ nồng độ thủy ngân đầu vào Để xác định nồng độ Hg đầu vào chúng tơi trích từ ống dẫn khí Hg đoạn nhỏ nối trực tiếp với máy hấp thụ khí thay đổi lưu lượng từ đến 3L/phút, nhiệm vụ máy hấp thụ khí hấp thụ Hg vào 20ml dung dịch KMnO4 HNO31Mcó tính oxi hóa mạnh để chuyển Hg thành Hg2+ giữ lại dung dịch, sau nồng độ Hg đầu vào xác định sau máy hấp thụ nguyên tử (hình 3.12) Phương trình phản ứng 2MnO4- + 5Hg0 + 16H+ 5Hg2+ + 2Mn2+ + 8H2O 38 Xác định nồng độ Hg đầu vào dd KMNO4, HNO3 0,1 Máy hấp thụ khí Hình 3.12 Xác định nồng độ Hg đầu vào  Khảo sát môi trƣờng xung quanh - Nồng độ khí xung quanh khu vực xử lý (đo trước 15 phút trước lấy mẫu)  - Nhiệt độ (khi bắt đầu chạy đến lấy mẫu) - Lưu lượng khí Kết nồng độ Hg đầu vào Sau tiến hành khảo sát thiết bị thu kết nồng độ Hg đầu vào kết tóm tắt bảng sau 39 Bảng 3.4 Kết nồng độ Hg đầu vào Nhiệt Độ Đầu vào H2S (0C) (mg/m3) 0,00 0,00 32,00 0,00 0,00 0,00 32,00 KPH 0,00 0,00 0,00 0,00 32,00 KPH 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 32,00 KPH 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 32,00 KPH 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 32,00 KPH 10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 32,00 KPH M1 3 10 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M1 3 10 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M1 3 10 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M1 3 10 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M3 3 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M4 3 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M5 3 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 M6 3 0,00 1,00 0,00 0,00 0,00 32,00 Mẫu Công suất (m3/h) LL Hấp Số thụ(l/p) Bóng CO2 CO NO2 SO2 M1 0,00 0,00 0,00 M2 0,00 0,00 M1 10 0,00 M2 10 M2 M2 M2 KPH 0,82 0,84 0.83 0.83 0.23 0.26 0,25 0.28 Chú thích “ KPH ” khơng phát Lượng thủy ngân đầu vào có nghiền 10 bóng đèn huỳnh quang: 0,83 mg/m3 Lượng thủy ngân đầu vào khơng nghiền bóng đèn: xấp xỉ 0.255mg/m3 khí đầu vào 40 3.2.2.2 Khảo sát nồng độ Hg đầu Khảo sát khí đầu thiết bị hấp phụ: Đầu vào nồng độ Hg nghiền 10 bóng đèn huỳnh quang 0,83 mg/m3giữ mức ổn định, tiến hành khảo sát tương tự trích đầu thiết bị nối vào máy hút khí để xác định nồng độ đầu thủy ngân (hình 3.13) Nồng độ Hg đầu Hình 3.13 Xác định đầu Hg  Chia làm đợt: Đợt 1:Chạy từ 9h00 ngày đến đủ 48 M1 M2 M3 M4 Thời điểm lấy 16h00 mẫu 9h00 16h00 9h00 Tổng thời gian chạy mẫu (giờ) 24 31 48 41 M5 Đợt 2: Chạy từ 11h00 ngày đến đến đủ 48 Thời điểm lấy mẫu Tổng thời gian chạy mẫu (giờ) M1 M2 M3 M4 M5 16h00 11h00 17h00 9h00 11h00 24 30 46 48 Đợt 3: Chạy từ 17h00 ngày đến đến đủ 48 Thời điểm lấy mẫu Tổng thời gian chạy mẫu (giờ)  M1 M2 M3 M4 M5 9h00 16 h00 9h00 13h00 17h00 16 23 40 44 48 Kết nồng độ Hg đầu Đợt chạy mẫu thứ nhất: Dùng dung dịch, hấp thụ khí đầu hệ thống với lưu lượng hấp thụ L/phút khoảng thời gian 7, 24, 31, 48 tiếng Được kí hiệu I-1, I-2, I-3, I-4 Đợt chạy mẫu thứ hai: dùng dung dịch, hấp thụ khí đầu hệ thống với lưu lượng hấp thụ L/phút khoảng thời gian 5, 24, 30, 46, 48 tiếng Được kí hiệu II-1, II-2, II-3, II-4, II-5 Đợt chạy mẫu thứ ba: dùng dung dịch, hấp thụ khí đầu hệ thống với lưu lượng hấp thụ L/phút khoảng thời gian 16, 23, 40, 44, 48 tiếng Được kí hiệu III-1, III-2, II-3, III-4, III-5.Kết phân tích mẫu thể bảng 42 Bảng 3.5 Kết nồng độ Hg đầu Đợt Mẫu Chạy Tên Mẫu I II III Thời Gian(giờ) Abs Đầu Hg (mg/m3) I-1 0,165 KPH I-2 24 0,16 KPH I-3 32 0,162 KPH I-4 48 0,169 KPH II-1 0,167 KPH II-2 26 0,168 KPH II-3 30 0,168 KPH II-4 47 0,164 KPH II-5 48 0,170 KPH III-1 16 0,160 KPH III-2 23 0,170 KPH III-3 40 0,165 KPH III-4 44 0,168 KPH III-5 48 0,165 KPH Chú thích: “ KPH ” khơng phát Nhìn vào kết bảng 3.5 ta thấy đầu vào giữ mức ổn định với nồng độ Hg 0,83mg/m3 sau qua thiết bị hấp phụ thủy ngân, nồng độ đầu xử lý hồn tồn, bề mặt than hoạt tính chưa no, thời điểm than hấp phụ tốt nhất, theo tính tốn ban đầu phải sau hai tháng phải thay than 3.3 Đề xuất hệ thống quy môcông nghiệp Theo nghiên cứu trước để xây dựng hệ thống xử lý thủy ngân từ sở lò đốt rác, ta có thơng số sau  Nồng độ Hg đầu vào tối đa: 386,9 mg/m3 43  Tải trọng cân bằng: 284,4 mg/g  Cần xử lí Vl khí thải/ 180 ngày (6 tháng) thay than lần  vdịng khí = 0,2 m/s= 720m/h  Khối lượng riêng than hoạt tính: d= 630(g/l)= 0,63(g/m3)  Cơng suất lò đốt Q= 200m3/h  Mỗi ngày yêu cầu thiết bị làm việc 8h/ngày  Hiệu suất đảm bảo yêu cầu: H= 98% [1] Tiết diện tháp hấp phụ: S= Đường kính tháp: 4𝑆 d= 𝜋 𝑄 = 𝑉 = 200 720 = 0,2778 m2 4.0,2778 3,14 = 0,5948 𝑚 ≈ 0,6 𝑚 Thể tích khí mà hệ thống phải xử lí(trong tháng): Vkhí= 180.8.200= 288000 m3 Tổng khối lượng thủy ngân: mHg = 288000.0,98.386,9= 109198656 mg (Hg) Khối lượng than cần dùng để hấp phụ toàn lượng Hg trên: mthan= 109198656 284,4 = 383961,519 𝑚𝑔 = 383,9615𝑘𝑔 Thể tích tháp hấp phụ: Vtháp= 𝑚 𝐻𝑔 𝑑 𝑡ℎ 𝑎𝑛 = 383,9615 0,63 = 609,4626 𝑙í𝑡 Vậy chiều cao lớp than hoạt tính hthan= 𝑉 𝑆 = 609,4626 0,2778.1000 = 2,1938m= 2,2𝑚 Các sở đốt rác có hệ thống xử lý bụi nóng nên giảm bớt khối lượng cơng việc mà hệ thống phải làm, chúng tơi khơng trình bày giai 44 đoạn tiền xử lý Như vậy, ước tính chiều cao tháp hấp phụ 2,2m đường kính tháp 0,6m Tháp hấp phụ khơng dùng để xử lý Hg mà sử xử lý CO2, SO2, NOx… than hoạt tính loại vật liệu sử dụng phổ biến cơng nghệ xử lý khí thải 45 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thử nghiệm “ Thiết kế chế tạo hệ thống xử lý thủy ngân” kết ghi nhận sau: Hệ thống nghiên cứu hấp phụ thủy ngân thiết kế chế tạo thành công với hiệu suất đạt 98% Những điều kiện phù hợp để thu hiệu suất xử lý tốt xác định: - Nhiệt độ khí: 320C - Tốc độ lưu lượng khí: 3m3/h - Tuổi thọ than hoạt tính (than hoạt tính tẩm bromua): tháng Hệ thống vận hành ổn định điều kiện thực tế khu vực xử lý bóng đèn huỳnh quang – Công ty TNHH Thương mại Sản xuất Dịch vụ Môi trường xanh, bước đầu cho thấy kết khả quan Với nồng độ Hg đầu vào 0,83 mg/m3sau qua thiết bị nghiên cứu thủy ngân với kết đầu ra, loại bỏ hồn tồn thủy ngân Mơ thiết bị quy mô công nghiệp với công suất lớn có chiều cao tháp hấp phụ 2,2m đường kính tháp 0,6m 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Trần Hồng Côn, Đồng Thị Kim Loan, Cơng nghệ xử lý khí thải (2006), Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Lê Thị Cẩm Nhung“Nghiên cứu tổng hợp đặc trưng vật liệu hấp phụ chọn lọc Hg từ than hoạt tính” Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN Đặng thị Thanh Lê, Nguyễn Trọng Uyển, Hóa học vơ (2013), Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Huỳnh Việt Quang, Tạ Quốc Dũng, Nguyễn Minh Hải “Nghiên cứu phương pháp xử lý thủy ngân khai thác khí” Trường Đại học Bách khoa TP.HCM Mạc Văn Thức “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ thủy ngân”Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN Nguyễn Đình Triệu (1999), Các phương pháp vật lý ứng dụng hóa học, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Mai Thanh Truyết (12/2008), “Hiểm họa thủy ngân than nhiệt điện”, Y dược Ngày Tiếng Anh D.J Akers, B Toole-O’Neil (1998), “Coal cleaning for HAP control: cost and performance”, Presented at the International Technical Conference on Coal Utilization and Fuel Systems, March 9– 13 D.J Akers, B Toole-O’Neil (1998), “Coal cleaning for HAP control: cost and performance”, Presented at the International Technical Conference on Coal Utilization and Fuel Systems, March 9– 13 47 10 C Battistoni, E Bemporad, A Galdikas, S Kačiulis, G Mattogno, S.Mickevičius, V Olevano (1996), “Interaction of mercury vapour with thin films of gold”, Appl Surf Sci 103, pp 107–111 11 P Biswas, C.Y Wu (2005), “Critical review: nanoparticles and the environment”, J Air Waste Manage Assoc 55, pp 708–746 12 Yan Cao,Jiang Wu, Weiguo Pan, Minqiang Shen, Jianxing Ren, Yuying Du…“Evaluation of mercury sorbents in a lab-scale multiphase flow reactor, a pilot-scale slipstream reactor and full-scale power plant” 13 T Chien, H Chu, and H Hsueh (2003), “Kinetic study on absorption of SO2 and NOx with acidic NaClO2 solutions using the spraying column”, Journal of EnvironmentalEngineering, vol 129, pp 967-974 14 J Dong, Z Xu, S.M Kuznicki (2009), “Magnetic multi-functional nano composites for environmental applications”, Adv Funct Mater 19, pp 1268–1275 15 J Dong, Z Xu, S.M Kuznicki (2009), “Mercury removal from flue gases by novel regenerable magnetic nanocomposite sorbents”, Environ Sci Technol 43, pp 3266–3271 16 D.D Ferris, et al (1992), “Engineering Development of Advanced Physical Fine Coal Cleaning Technologies-Froth Flotation”, ICF Kaiser Engineers Final Report for U.S.Department of Energy Agreement No DEAC22- 88PC88881, Dec 17 R.B Finkelman, R.W Stanton, C.B Cecil, J.A Minken (1979), “Modes of occurrence of selected trace elements in several Appalachian coals”, Prepr Pap.Am Chem Soc., Div Fuel Chem 23– 24, pp –24 18 K.C Galbreath, D.L Toman, C.J Zygarlicke, J.H Pavlish (2000), “Trace element partitioning and transformations during combustion of bituminous and subbituminous U.S coals in a 7-kW combustion system”, Energy Fuels 14 (6), pp 1265– 1279 48 19 S.B Ghorishi, R.M Keeney, S.D Serre (2002), “Development of a Climpregnated activated carbon for entrained-flow capture of elemental mercury”, Environ Sci Technol 36, pp 4454–4459 20 T.C Ho, A.R Ghai, F Guo, K.S Wang, J.R Hopper (1998), “Adsorption and desorption of mercury on sorbents at elevated temperatures”, Combust Sci Tech 134, pp 263–289 21 M Horvat, V Lupšina, B Pihlar (1991), “Determination of total mercury in coal fly ash by gold amalgamation cold vapour atomic absorption spectrometry” 22 H Hsi, M.J Rood, M Rostam-Abadi (2000), “Effects of sulfur impregnation temperature on the properties and mercury adsorption capacities of activated carbon fibers (ACFs)”, Environ Sci Technol 25, pp 2785–2791 23 H Hsi, M.J Rood, M Rostam-Abadi (2002), “Mercury adsorption properties of sulfur-impregnated adsorbents”, J Environ Eng 128, pp 1080–1089 49 ... ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - LÊ NGỌC THẮNG THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU HẤP PHỤ HƠI THỦY NGÂN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG Ở QUY MÔ SẢN XUẤT Chun ngành: Hóa Mơi Trường Mã số: 60440120 LUẬN... cầu thực tiễn tiến hành ? ?Thiết kế chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ thủy ngân mô hệ thống quy mô sản xuất? ??’với hi vọng thiết bị ứng dụng để kiểm soát, xử lý thủy ngân phát thải trình thực tiễn... lượng hấp phụ đồng thời tạo liên kết bền thủy ngân than hoạt tính[2] 2.3 Một số cơng nghệ xử lý thủy ngân Để chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ thủy ngân tham khảo thêm số công nghệ nghiên cứu