Trong thực tế sản xuất và đời sống, có rất nhiều loại khí thải mang theo chất ơ nhiễm dạng khí. Việc lọc sạch chúng phụ thuộc rất nhiều vào tính chất hóa học của chất ơ nhiễm, có thể chia chúng thành hai nhóm.
- Nhóm các chất có nguồn gốc hữu cơ: Bao gồm các chất có nguồn gốc từ khí thiên nhiên, dầu mỏ như: Xăng, etylen, benzen, butan…
- Nhóm có nguồn gốc vơ cơ như: H2S, SO2, NOX…
Khơng thể có quy trình và thiết bị nào chung cho mọi loại chất ơ nhiểm dạng khí. Quy trình lọc sạch chúng phụ thuộc vào tính chất hóa lý và nồng độ thực tế trong khí thải và hiệu quả kinh tế của cơng việc. Ngày nay, ở các nước phát triển, đang khuyến khích việc lọc chất ơ nhiểm trong khí thải thành các sản phẩm có thể dùng được trong sản xuất. Tuy vậy, phải thừa nhận rằng, các hệ thống này đắt tiền và vận hành phức tạp.
Quy trình thiêu đốt:
Đây là quá trình đơn giản nhất để phân hủy các lượng chất hữu cơ có thể cháy được . Quy trình này bao gồm đưa hỗn hợp khí thải và khơng khí qua buồng đốt để nâng nhiệt độ khối khí lên tới 1100oC.Thời gian lưu khí thải trong buồng đốt là 2 giây. Ở nhiệt độ này, phần lớn các hợp chất hữu cơ phức tạp bị phân rã và xảy ra các phản ứng oxy hóa gốc C và hyđrơ với ơxy trong khơng khí, và sản phẩm sau cùng là CO2và hơi nước. Sau đó khí thải có thể được thải thẳng hay qua bộ thu hồi nhiệt. Quy trình này thường được dùng để xử lý chất độc hại sinh ra từ quá trình thiêu đốt chất thải rắn.
Khí thảiKhơng khíLị đốtThu hồi nhiệtỐng thải
H2 – 14: Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có thu hồi nhiệt. Khí thảiKhơng khíLị đốtBuồng xúc tácỐng thải
H2 – 15: Sơ đồ đốt khí thải chứa chất hữu cơ dạng khí có dùng xúc tác.
Thời gian gần đây có phát triển các q trình đốt có chất xúc tác nhằm làm giảm nhiệt độ buồng đốt, tiết kiệm năng lượng. Tuy vậy, mỗi loại chất xúc tác chỉ có tác dụng với một vài loại khí nhất định. Hiện nay, thịnh hành nhất là chất xúc tác xử lý chất hữu cơ trong khí thải.
Quy trình hấp phụ :
Có một vài loại chất rắn có cấu tạo dạng hạt trên mỗi hạt có chứa vơ cùng nhiều các lỗ nhỏ li ti có khả năng hấp phụ ,bắt giữ mà khơng có phản ứng hóa học gì với khí độc . Các khí độc này có thể được nhả ra trong một điều kiện nhất định .Các chất rắn đó được gọi là chất hấp phụ .Trong thực tế thường xử dụng than hoạt tính ,kaolin hoạt hóa , geolit , silicagen…Phương pháp này được dùng chủ yếu để hấp phụ các hơi khí có mùi, các hơi dung mơi hữu cơ…Hiệu quả của phương pháp này có thể đạt tới 90 ~ 98%.
Sau một thời gian, chất hấp phụ bị no, tức là nó khơng thể hấp phụ thêm khí độc nữa, người ta có thể đổ bỏ cùng rác thải hay hồn ngun lại chất hấp phụ. Khí độc bay ra từ q trình hồn ngun thường có nồng độ rất cao nên người ta hay sử dụng phương pháp đốt để khử khí độc trước khi thải hay đưa qua các cơng đoạn tái chế khác.
Khi trong khí thải có lẫn bụi thì buộc phải lọc sạch rất tinh khí thải trước khi đưa qua thiết bị hấp phụ để không làm giảm tuổi thọ của chất hấp phụ.
Thiết bị hấp phụ hơi khí độc trong khí thải có cấu tạo như thiết bị lọc bụi bằng vật liệu rỗng. Tùy theo nồng độ của hơi khí độc mà người ta cấu tạo lớp vật liệu hấp phụ dày hay mỏng và tùy theo cấu tạo hạt của vật liệu lọc mà chọn tốc độ dịng khí đi qua lớp vật liệu sao cho sức cản khơng khí khơng q cao và hiệu quả lọc hơi độc phải đạt yêu cầu đề ra.
Với cỡ hạt của vật liệu hấp phụ là 1 - 3 mm hình cầu hay trụ thì tốc độ lọc nên chọn 0,5 - 1,5 m/s. Tốc độ lọc nên giảm nhỏ khi nồng độ chất độc cao trong khí thải. Khi chiều dày lớp vất lịêu hấp phụ là 100 mm thì trở lực khơng khí của thiết bị khoang 60~80kg/ m2.
Quy trình hấp thụ:
Quy trình hấp thụ hơi khí độc là q trình xảy ra phản ứng hóa học giữa hơi khí độc với chất hấp thụ để có chất mới với thuộc tính mới. Ví dụ : Q trình hấp thụ SO2bằng nước vơi.
SO2+ Ca ( OH )2= CaSO3+ H2O
Chất hấp thụ hơi khí độc đa phần là ở thể lỏng được phun thành giọt nhỏ vào dịng khí thải hay chảy tràn trên bề mặt lớp vật liệu rỗng của lớp đệm, (Có rất ít trường hợp chất hấp thụ ở thể rắn vì phản ứng hóa học chỉ xảy ra được trên bề mặt của hạt vật liệu và sau đó phản ứng dừng lại). Hiệu quả của quá trình hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố:
• Tổng diện tích bề mặt tiếp xúc của khí thải với dung dịch phun…
Chất khí độc được quan tâm nhiều nhất hiện nay là SO2trong khí thải. Có một vài quy trình như sau:
- Dùng sữa vơi hấp thu SO2ta tạo ra sunfit canxi. Đưa hỗn hợp này qua bể oxy hóa để tạo ra thạch cao CaSO4. 2H2O.
- Dùng dung dịch xút hấp thụ SO2và tái sinh dung dịch xút bằng vơi hay CaCO3. Khó khăn của các loại quy trình này là ở chỗ nếu không tái sinh được dung dịch hấp thụ, lấy được chất độc hại ra khỏi dung dịch ở dạng thành phẩm cho sản xuất thì phải xử lý và đỗ bỏ dung dịch hấp thụ. Như vây chất ô nhiểm khơng bị loại bỏ hồn tồn mà chuyển từ môi trường này qua môi trường khác.