IV. MỘT SỐ KỸ THUẬT XỬ Lí ễ NHIỄM CHẤT ĐỘC 1 Cỏc quỏ trỡnh k ỹ thuật cơ bản xử lý ụ nhiễm chất độc
1. Phương phỏp thiờu huỷ (hoả tỏng): Thiờu huỷ bằng nhiệt được sử dụng
trong trường hợp khớ cú nồng độ hợp chất độc hại cao (vượt quỏ giới hạn bắt
chỏy) và chứa hàm lượng oxi đủ lớn. Nhiệt độ đốt thường khoảng 800-11000 C. Cú thể tiến hành đốt khớ thải trực tiếp cú thu hồi nhiệt và khụng thu hồi nhiệt.
Muốn thu hồi nhiệt thỡ phải đốt khớ thải trong buồng đốt. Nếu khụng thu hồi nhiệt
thỡ cú thể đốt ngay ở miệng ống khúi. Nhiờn liệu phự trợ để đốt khớ thải cần cú
hàm lượng lưu huỳnh càng nhỏ càng tốt, phự hợp nhất là dựng gaz tự nhiờn
Thời gian gần đõy phương phỏp thiờu huỷ xỳc tỏc được phỏt triển mạnh.
Trong phương phỏp này nhiệt độ oxi hoỏ khụng vượt quỏ 250-3000
C. Làm sạch
khớ thải theo phương phỏp xỳc tỏc rẻ hơn 2-3 lần so với phương phỏp thiờu đốt
bằng lũ nhiệt độ cao, vỡ nú giảm bớt tiờu hao năng lượng đốt và thực hiện quỏ
trỡnh liờn tục.
Phương phỏp thiờu huỷ kiểu xỳc tỏc thớch hợp dựng cho xử lý chất độc hại
cú nồng độ thấp, gần với hạn bắt lữa. Người ta cú thể dựng cỏc thanh kim loại hoặc
hợp chất kim loại như bạch kim, đồng và cỏc kim loại tương tự làm cỏc vật xỳc
tỏc. Bởi vỡ chất chỏy xỳc tỏc là bề mặt, để cú đủ diện tớch bề mặt đốt khớ thải cần
cú rất nhiều vật xỳc tỏc và phỉa bố trớ sao cho chỳng cú bề mặt tiếp xỳc lớn nhất. vớ
dụ như người ta dựng cỏc tấm mỏng bằng bạch kim, cỏc dải băng crom niken hay
là bạch kim sứ làm vật xỳc tỏc. Hiệu quả phản ứng được tăng lờn theo nhiệt độ được tăng lờn. Nhiệt độ bắt đầu gõy phản ứng là nhiệt độđặc trưng cho mỗi phản ứng. Nếu thấp hơn nhiệt độđú thỡ phản ứng khụng xảy ra. Giới hạn trờn là nhiệt độ
mà trong đú thiết bị xỳc tỏc sẽ bị phỏp hoại.
1.1.2. Phương phỏp hấp thụ (absorption: hoà tan) là phương phỏp làm sạch
Bài giảng độc học mụi trường: Quản lý mụi trường cỏc chất độc và sự nhiễm độc
chất lỏng. Hiệu quả của phương phỏp này dao động trờn một phạm vi rộng, phụ
thuộc vào loại khớ cần hấp thụ và dung dịch hấp thụ. Cỏc khớ độc hại như SOx,
H2S, NH3, HF, ...được xử lý theo phương phỏp này rất cú hiệu quả. Rẻ tiền nhất
là dựng nước làm hấp thụ, nhưng hiệu quả khụng cao. Cú loại dung dịch hấp thụ
khụng cú phản ứng, chỳng hoà tan khớ độc hại khụng cần phản ứng hoỏ học, và
cú loại dung dịch hấp thụ cú phản ứng, tỳc là tỏch chất độc hại bằng phản ứng
hoỏ học với chỳng, trung hoà chỳng.
Thiết bị hấp thụ khớ độc hại bằng phương phỏp rửa khớ thường là cỏc thỏp
rửa khớ, trong thỏp rửa khớ chất lỏng (thường là nước) được phun thành cỏc hạt
nhỏ theo hướng cỏt ngang hoặc ngược với hướng chuyển động của dũng khớ thải.
Cỏc hạt nước nhỏ ly ti tiếp xỳc với khớ thải và hấp thụ khớ độc hại trong khớ thải.
Phương phỏp này thớch hợp với cỏc loại khớ độc hại dễ hoà tan trong nước, hay
dễ phản ứng với cỏc tỏc nhõn hấp thụ chứa trong nước như là cỏc khớ SO2, HF,
HCl, ...Nhược điểm của phương phỏp này là nước thải của thiết bị sẽ bị nhiễm
bẩn và nhiều khi phải cú thiết bị xử lý nước kốm theo. Thiết bị rửa khớ này đồng
thời cú tỏc dụng hấp thụ bụi (lọc bụi) trong khớ thải.
Hấp thụ khớ SO2, SO3: khớ thải chứa chất ụ nhiễm SO2, SO3 rất phổ biến đối
với cụng nghiệp cú đốt nhiờn liệu, đặc biệt là cụng nghiệp năng lượng. Chất ụ
nhiễm SO2, SO3 sản sinh từ cụng nghiệp năng lượng thường là rất lớn và rất nguy
hiểm với mụi trường, chỳng cần phải được xử lý cẩn thận.
Vớ dụ như người ta cú thể dựng dung dịch mangan oxit hoặc dung dịch vụi
(hay bột đỏ vụi) để hấp thụ khớ SO2. Cỏc phản ứng hấp thụ của mangan oxit đối với
khớ SO2 diễn ra như sau:
Mn2O3 + 2SO2 + 1/2O2 → 2MnSO4
Sau đú cho MnSO4 phản ứng với dung dịch xỳt (NaOH) thỡ mangan oxit lại được
hoàn nguyờn
2MnSO4 + 2NaOH + 1/2O2 → Mn2O3 + 2Na2SO4 + 2H2O
Hợp chất Na2SO4 đưa vào thiết bị điện phõn để hoàn nguyờn dung dịch
xỳt, tạo ra axit sulfuric (H2SO4) được thu hồi thành sản phẩm phụ. Đối với khớ H2S cú thể dựng sắt oxit hấp thụ như sau:
6H2S + 2Fe2O3 → 2Fe2S3 + 6H2O 2Fe2O3 + 3O2 → 6S + 2Fe2O3
Như vậy qua phản ứng thứ 2 thỡ sắt oxit lại được hoàn nguyờn để sử dụng
cho phản ứng thứ nhất, cũn lưu huỳnh nguyờn chất (S) thỡ được thu hồi thành
một thương phẩm của nhà mỏy. Quỏ trỡnh oxi húa này được thực hiện tốt nhất ở
nhiệt độ 37,80 C.
1.1.3. Phương phỏp hấp phụ (adsorption: hỳt bỏm) là phương phỏp dựa trờn
Bài giảng độc học mụi trường: Quản lý mụi trường cỏc chất độc và sự nhiễm độc
hoạt tớnh, than xơ dừa, silicagen, zeolit, v.v...Phương phỏp này được phổ biến
nhất là để hấp phụ và sử dụng lại trong sản xuất hơi của dung dịch chất hữu cơ. Ở đõy lợi dụng tớnh chất vật lý của một số vật liệu rắn nhiều lỗ rỗng với cỏc cấu
trỳc siờu hiển vi, cấu trỳc đú cú tỏc dụng chắt lọc hơi khớ độc hại trong hổn hợp
khớ thải và giữ chỳng trờn bề mặt của mỡnh. Chất hấp phụ phổ biến nhất là than
hoạt tớnh. Phương phỏp làm sạch khụng khớ kiểu này được dựng rộng rói để khử
mựi thải ra từ cỏc nhà mỏy thực phẩm, sản xuất da, nhà mỏy nhuộm hay là cỏc
thiết bị gia cụng khớ tự nhiờn., cũng như khi sản xuất keo dỏn, v.v...Hiệu quả làm
sạch khụng khớ bằng phương phỏp hấp phụ cú thể đạt tới 98% và chất ụ nhiễm
giảm tới 90%.
1.1.4. Phương phỏp ngưng tụ: cỏc chất dung mụi hữu cơ bay hơi thải vào
khụng khớ như xăng dầu, aceton, etyl ete, xylen, toluen (bay hơi từ sơn, v.v...) cú
thểđược thu hồi bằng phương phỏp ngưng tụ. Phương phỏp ngưng tụđược dựng
phổ biến nhất là phương phỏp giảm nhiệt độ (làm lạnh). Cỏc chất hữu cơ bay hơi được làm lạnh tới điểm sương, bị ngưng tụ và tỏch khỏi dũng khớ thải. Cú thể làm
lạnh trực tiếp hay làm lạnh giỏn tiếp. Phương phỏp trực tiếp là dựng tỏc nhõn lạnh
trực tiếp tiếp xỳc với khớ thải, gõy hiệu ứng ngưng tụ chất ụ nhiễm độc hại, sau đú tỏch khớ độc hại đó ngưng tụ ra khỏi chất tỏc nhõn làm lạnh. Phương phỏp
giỏn tiếp là dựng phương tiện trao đổi nhiệt (giỏn tiếp), chất thải độc hại ngưng tụ được thu hồi dễ dàng, khụng cần phải cú thiết bị xử lý phõn tỏch
1.1.5. Phương phỏp húa sinh-vi sinh: trong mụi trường tự nhiờn (đất, nước,
khụng khớ, ...) cú rất nhiều loại vi sinh vật sống bằng nguồn dinh dưỡng gồm cỏc
chất hữu cơ và vụ cơ. Phương phỏp húa sinh-vi sinh là lợi dụng cỏc vi sinh vật
phõn hủy hiặc tiờu thụ cỏc khớ thải độc hại, nhất là cỏc khớ thải từ cỏc nhà mỏy
thực phẩm, nhà mỏy phõn đạm, phõn tổng hợp hữu cơ, v.v...Cỏc vi sinh vật, vi
khuẩn sẽ hấp thụ và đồng húa cỏc chất khớ thải hữu cơ, vụ cơ độc hại và thải ra
cỏc khớ N2, CO2, v.v...
Thụng thường để vi sinh vật phỏt triển mạnh cần cú điều kiện là: nhiệt độ
25-300C, độẩm khoảng 95-100%, tốc độ khớ lưu thụng khoảng 2 m/phỳt.