a) Khử bằng xúc tác có chọn lọc
Khử bằng xúc tác có chọn lọc (SCR – selective catalytic reduction) là quá trình biến đổi NOx thành N2 nhờ chất khử NH3 trên chất xúc tác nhờ sự có mặt của O2. Quá trình có chọn lọc vì chất khử NH3 phản ứng ưu tiên với NOx hơn O2. Tuy vậy O2 có tác dụng tăng cường phản ứng và là thành phần cần thiết của phản ứng.
Vậy SCR có thể áp dụng thích hợp với khí thải từ các hệ thống đốt bằng nhiên liệu gầy, tức khí thải dưới các điều kiện oxi hóa (lớn hơn 1% O2). Phản ứng SCR như sau:
2 NH3 + 2NO + 1/2 O2 → 2 N2 + 3 H2O (*) 2 NH3 + NO2 + 1/2 O2 →3/ 2 N2 + 3 H2O
Phản ứng (*) là phản ứng trội, vì xấp xỉ 95% NOx trong khí thải nhiên liệu là NO. Nếu tỉ lệ phân tử gam (mol) NH3 và NO khoảng 1:1 thì phát thải NOx giảm 80- 90% với nồng độ NH3 lưu lại nhỏ hơn 20ppm.
Hệ thống SCR đòi hỏi 1 bình phản ứng và một bình chứa chất xúc tác và hệ thống phun. Nhiệt độ tối ưu của phản ứng xúc tác trong khoảng 300-4500C. Để đạt nhiệt độ khí thải trong khoảng đó, bình phản ứng phải đặt ở giữa vị trí nồi hơi tiết kiệm và thiêt bị nung nóng sơ bộ.
Chất xúc tác được sử dụng là TiO2 và vanadi oxit V2O5. Ưu điểm của chất xúc tác này là chúng không chịu ảnh hưởng bởi sự phá hoại của SOx.
b) Khử bằng xúc tác không chọn lọc
Khử bằng xúc tác không chọn lọc (NSCR – non-selective catalytic reduction) cũng hiệu quả; nhưng một lượng lớn O2 được khử do quá trình. Công nghệ này thích hợp với các điều kiện đốt nhiên liệu giàu (tức điều kiện khử trong khí thải).
“Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu TiO2 phủ trên oxit nhôm kim loại để phân hủy các chất độc hại trong môi trường không khí” Nguyễn Mạnh Nghĩa, Cao học CNMT 2009
nhiệt độ 300 – 4000C (và vận tốc không gian trên 50000-h). Các chất xúc tác là các kim loại thông thường (không phải là kim loại quý) như CuO cũng có thể sử dụng để xử lý NOx. Các chất khử kể trên có tác dụng phản ứng không chọn lọc với O2 và SOx có trong khí thải cộng them với NOx làm cho chất lượng khử cần phải tăng.
Khử NOx nhờ CH4 được thực hiện như sau: ở giai đoạn đầu, các ô xít cao của Nito được biến đổi thành NO; giai đoạn tiếp theo NO biến đổi thành N2; O2 trong không khí phản ứng đồng thời với CH4 thành hơi nước và CO2:
CH4 + NO2 → 4NO + CO2 + 2H2O CH4 + 4NO → N2 + CO2 + 2H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
Trong hệ thống NSCR các hợp chất lưu huỳnh cần phải loại bỏ trước tiên vì chúng ngộ độc chất xúc tác. Khí sau đó được nung nóng đến nhiệt độ khoảng 400oC và hòa trộn hoàn toàn với CH4. Hỗn hợp được đưa vào bình phản ứng. Hoạt tính của chất xúc tác bị thoái hóa theo thời gian có thể được kéo dài nhờ giữ nhiệt độ khí vào cao.