- Tận dụng lợi ích của bùn đỏ
1.2.2.2. Xử lý CO2 trong khí thải công nghiệp a Xử lý CO2 bằng phương pháp hấp thụ
Phương pháp này chủ yếu sử dụng dung môi hóa học tái sinh là các bazơ yếu. Bản chất của phương pháp hấp thụ hóa học là phản ứng hóa học giữa dung môi bazơ và khí CO2 (có tính acid) để tạo thành dung dịch muối tan. Trong quá trình tái sinh dung môi, các muối này có thể phân hủy bởi nhiệt. Các dung môi thường dùng là monoethanolamine (MEA), methyldiethanolamine (MDEA), diethanolamine (DEA). Phản ứng cơ sở của phương pháp này như sau:
2HO-R-NH2 + CO2 + H2O ↔ (HO-R-NH3)2CO3
Sản phẩm CO2 sau khi ngưng tụ (áp suất khoảng 25psi) được làm khô và nén tới áp suất phù hợp để thuận lợi cho quá trình thu gom. Độ sạch của CO2 tách từ quá trình hấp thụ bằng dung môi amine đạt 99,9% thể tích. Chất lượng của CO2 sau khi làm sạch đáp ứng tiêu chuẩn dùng cho thực phẩm.
Ngày nay có rất nhiều biện pháp xử lý CO2 bằng phương pháp hấp thụ. Dưới đây là một số phương pháp hấp thụ thường dùng. Hấp thụ bằng các dung dịch metanolamin Phản ứng hấp thụ CO2 bằng dung dịch metanolamin: 2RNH2 + CO2 + H2O = (RNH3)2CO3 (RNH3)2CO3 + CO2 + H2O = RNH3HCO3 2RNH2 + CO2 = RNHCOONH3R
Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.
Ưu điểm của phương pháp môn metanolamin là: giá rẻ, khả năng phản ứng cao, ổn định, dễ phục hồi.Nhược điểm là áp suất hơi cao.
Để giảm áp suất hơi, người ta dùng nước rửa khí để thu hồi hơi metanolamin.
Hấp thụ bằng dung dịch ammoniac
Phản ứng hấp thụ như sau :
2NH3 + CO2 = NH2COONH4
2NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3
Phương pháp này được ứng dụng để xử lý khí thải có chưa 30% CO2. Trong thực tế, phương pháp này cho phép giảm nồng độ CO2 từ 34% xuống còn 0,015% trong tổng hợp NH3.Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.
Hấp thụ CO2 bằng dung dịch kiềm
Thường sử dụng chất hấp thụ là Na2CO3. Phản ứng hấp thụ như sau: Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3.
Vận tốc hấp thụ nhỏ, để tằng vận tốc người ta thường dùng xúc tác là methanol, etanol, đường…Dung dịch phục hồi bằng cách đun nóng hơi nước.Khuyết điểm là hiệu quả hấp thụ thấp và tốn nhiều hơi nước để phục hồi dung dịch.
Để tăng hiệu quả hấp thụ, cho vào dung dịch 1 lượng dư NaOH và dung dịch không tái sinh mà dùng vào mục đích khác.
Hấp thụ bằng nước
Phản ứng như sau:
H2O + CO2 = H+ + HCO3-
Hấp thụ CO2 bằng hơi nước có ý nghĩa công nghiêp trong xử lý khi áp suất cao, ví dụ như khi tổng hợp NH3. Khả năng hấp thụ của nước cao khi áp suất riêng phần của CO2 lớn hơn 3,4 atm. Khi tổng hợp NH3 chứa đến 25% CO2, điều này làm hạn chế ứng dụng của nước vì khi đo áp suất dư trong hệ thống đạt tới 14 atm.
Các ưu điểm khi sử dụng nước thay cho dung dịch etanolamin: - Kết cấu thiết bị đơn giản
- Không tốn nhiệt - Dung môi rẻ. Nhược điểm:
- Nước hấp thụ CO2 trong không khí - Tải trọng máy bơm rất cao.
- Khả năng hấp thụ thấp.