Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 1 CÔNG NGHỆ XỬ LÍ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN (Nhóm 16; thứ 2, tiết 10-12, lớp: 03DHMT2) ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NO x Bảng phân công công việc Stt Tên thành viên Phân công công việc 1 Nguyễn Tấn Thành Tìm tài liệu, làm Word, làm PowerPoint, tổng hợp bài. 2 Phạm Văn Hảo Tìm tài liệu, làm Word, làm PowerPoint, thuyết trình. 3 Hoàng Nam Khánh Tìm tài liệu, làm Word, thuyết trình. 4 Võ Đình Quang Tìm tài liệu, làm Word, làm PowerPoint, thuyết trình. Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 2 MỤC LỤC 1. Tổng quan về NO x 3  Nguồn phát thải : 3  Tác hại: 3 2. Hấp thụ 4 a. Hấp thụ bằng nước: 4 b. Hấp thụ khí NOx bằng dung dịch amonicacbonat. 5 c. Thiết bị hấp thụ 7  Tháp sục khí sủi bọt 7  Scrubơ Venturi 8  Tháp scrubơ có lớp đệm rỗng và tháp phun 10 3. Hấp phụ khí NO X bằng sililcagen, alumogel, than hoạt tính,vv 10 4. Giảm thiểu có xúc tác lượng oxit nitơ bằng các chất gây phản ứng khử khác nhau. 12 5. Giảm thiểu phát thải NO x bằng cách điều chỉnh quá trình cháy 14 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 3 1. Tổng quan về NO x Trong 7 thông số NO x : NO, NO 2 , NO 3, N 2 O,N 2 O 3, N 2 O 4 và N 2 O 5 , chỉ có N 2 O, NO, NO 2 là có thể đánh giá được lượng tạo thành của chúng trong khí quyển. NO và NO 2 thường đi với nhau và chúng có thể đặc trưng và đại diện cho NO x Là chất khí không màu, được tạo thành với quy mô lớn do cháy nhiên liệu không hoàn toàn ở nhiệt độ cao.  Nguồn phát thải :  Nhà máy nhiệt điện  Từ các nhà máy sản xuất HNO 3  Động cơ ô tô.  Tác hại:  NO cũng có khả năng tạo liên kết với Hemoglobin như CO(mạnh gấp 1500 lần so với CO), làm giảm hiệu suất vận chuyển oxy của máu.  NO oxi hóa thành NO2, gây ô nhiễm qua phản ứng quang hóa thứ cấp: NO + O 3  NO 2 + O 2  Là chất khí có màu nâu thẫm - hơi đỏ, vị cay, mùi kích thích, có thể nhận biết ở nồng độ 0.12 ppm.  Khí NO 2 với nồng độ 100ppm có thể làm chết người và động vật chỉ sau vài phút:  NO 2 oxi hóa thành N 2 O 5 nhờ O 3 : 2NO 2 + O 3  N 2 O 5 + O 2 Vậy NO x có thể coi là tác nhân gây nên quá trình phân hủy ozon. Nồng độ NO x và mức tác động đến sức khỏe con người Nồng độ NO 2 ppm Mức độ độc hại với con người 0.06ppm Có thể gây bệnh phổi cho người nếu tiếp xúc lâu dài 1ppm Thực vật sẽ bị ảnh hưởng trong 1 ngày 5ppm Có thể gây tác hại đến cơ quan hô hấp sau vài phút tiếp xúc 15-50 ppm Gây ảnh hưởng đến tim, phổi, gan sau vài giờ tiếp xúc 100ppm Có thể gây chết người sau vài phút tiếp xúc Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 4 2. Hấp thụ a. Hấp thụ bằng nước: Trong công nghiệp các loại khí thải có chứa oxit nitơ với nồng độ thấp thường được xử lý bằng phương pháp dùng nước để rửa khí trong các loại thiết bị như scrubo, thiết bị sục khí sủi bọt, ống venturi,… Hiệu quả khử NO x theo các phương pháp nêu trên thường không cao, tối đa đạt khoảng 50%. Theo kết quả nghiên cứu của Peters M.S, hiệu quả hấp thụ NO 2 +NO 4 bằng nước phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của NO x trong khí thải và loại vật liệu hấp thụ được thể hiện ở hình: 1-Hiệu quả của quá trình hấp thụ oxit nitơ bằng nước và hấp phụ bằng silicagel: 1-tháp sục khí; 2-hấp phụ bằng silicagel; 3-tháp rửa khí có mũ chụp; 4-tháp rửa khí với lớp đệm; 5-tháp phun( rỗng). Nitơ đioxit và đinitơ tetraoxit (NO 2 và N 2 O 4 ) kết hợp với nước tạo thành axit nitric và axit nitrơ. Tiếp theo, axit nitrơ có thể bị oxi hóa thành đioxit nitơ mà đến lượt mình nó sẽ kết hợp nhiều nước hơn. Các phản ứng xảy ra như sau: Hiệu quả khử, % Nồng độ ban đầu của NO 2 + N 2 O 2 , % thể tích Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 5 2NO 2 (hoặc N 2 O 4 ) + H 2 O  HNO 3 + HNO 2 (1) 2HNO 2  NO + NO 2 (hoặc ½ N 2 O 4 ) + H 2 O (2) NO + ½ O 2  NO 2 (3) 2NO 2  N 2 O 4 (4) Phản ứng (1) xảy ra trên lớp màng ngăn giữa pha khí và pha lỏng. Quá trình oxi hóa của oxit nitơ xảy ra tương đối chậm nhưng thực hiện đến cùng. Còn các phản ứng (1), (2) không được thực hiện đến cùng khi có mặt của axit nitric đậm đặc, tuy nhiên chúng cũng đi đến hoàn thành khi tiếp xúc với nước sạch. Điều kiện khử NO 2 trong không khí ở nhiệt độ 25 0 C cho kết quả trên biểu đồ 1 Thiết bị hấp thụ Lưu lượng (m 3 /h) Tổn thất áp suất ΔP (kPa) Ghi chú Khí Nước Thiết bị sủi bọt một cấp với màng vải thủy tinh 0,9 0,0018 5,84 Sợi thủy tinh cỡ vừa. Cột nước thiết bị sục khí 95mm. Tháp hấp thụ một cấp với đĩa tản nước 1,8 0,0018 0,277 Bề cao lớp nước 22mm, vận tốc chảy qua lỗ 0,35m/s. Tháp hấp thụ với lớp đệm rỗng bằng khâu Raschig thủy tinh 6mm 0,9 0,009 0,645 Vận tốc khí 0,6m/s, bề cao lớp đệm 120mm. Hiệu quả tính cho 1mm bề cao lớp đệm. Tháp rỗng phun nước đường kính mũi phun 1mm 0,9 0,022 0,097 Vận tốc khí 0,6m/s, bề cao của tháp 130cm. b. Hấp thụ khí NOx bằng dung dịch amonicacbonat. Quá trình xử lý Amoni cacbonat (NH 4 ) 2 CO 3 trong tháp hấp thu đường kính 0.4 m và cao 2.6 m được đệm bằng khâu Rasching 25mm. Hiệu quả hấp thu đạt 65% và phù hợp với Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 6 kết quả nghiên cứu của nhiều tác giả. Hiệu quả hấp thụ còn được nâng cao đáng kể khi dùng các tấm nhựa polyvinyl gợn sóng làm lớp đệm trong trong tháp hấp thu (hiệu quả đạt 95.1%). Khả năng hấp thụ khí NO và NO 2 trong thiết bị hấp thụ có lớp đệm: Lưu lượng, kg/m 2 .h Hệ số trao đổi Kg kmol/m 2 .h.kPa Nồng độ NO + NO 2 ppm Hiệu quả hấp thụ % Khí Dung dịch NO + NO 2 ban đầu NO 2 cuối Lớp đệm khâu Rasching 25mm 2063 15050 0,29 1970 630 68,0 2580 15050 0,34 2040 700 65,7 2990 15050 0,37 1920 710 63,0 Lớp đệm: Tấm nhựa polyvinyl gợn sóng 1180 5250 40,5 3400 270 95.1 2360 5250 77 3600 590 89,6 2950 5250 87,5 3400 800 84.6 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 7 c. Thiết bị hấp thụ  Tháp sục khí sủi bọt  Cấu tạo :  Nguyên lý làm việc của tháp sục khí sủi bọt: Dung môi được cấp vào đĩa vừa đủ để tạo một lớp chất lỏng có bề cao thích hợp, dòng khí đi từ dưới lên trên qua các đĩa đục lỗ làm cho lớp dung môi sủi bọt, Nitơ oxit trong khí tiếp xúc với bề mặt của những bong bong chất lỏng, tại đây xảy ra quá trình oxy hóa oxit Nitơ. Dung dịch sau hấp thụ được thu lại và được bơm ra ngoài. Các oxit nitơ có thể được khử bằng cách cho dòng khí đi qua hàng loạt các khay sủi bọt với chuyển động ngược chiều giữa khí và nước hoặc dung dịch axit nitric trong nước. Khí thải đi vào hệ thống xử lý cần chứa đủ lượng oxy cần thiết để cung cấp cho quá trình oxy hóa oxit nitơ và thúc đẩy quá trình xảy ra được nhanh chóng và triệt để. Hiệu quả khử NO x của tháp sục khí sủi bọt giảm khi nồng độ ban đầu của NO x trong khí thải giảm. Khi nồng độ ban đầu của NO x thấp thì phần lớn các oxit nitơ thu được từ các phản ứng trên đây là ở dạng nitơ ddioxit. Còn khi nồng độ ban đầu cao thì thành phần đinitơ tetraoxit N 2 O 4 thu được sẽ cao. Điều đó giải thích vì sao hiệu quả của quá trình thấp khi nồng độ ban đầu thấp, bởi vì tốc độ phản ứng giữa đinitơ tetraoxit với nước nhanh hơn nhiều so với tốc độ phản ứng giữa nitơ đioxit với nước. Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 8  Scrubơ Venturi  Cấu tạo: gồm hai bộ phận chính là ống venturi và bộ phận thu giọt lỏng. Ống venturi nối theo phương tiếp tuyến vào thân bộ phận tách lỏng ở phần dưới. Cấu tạo ống venturi: tùy theo thiết kế và cấu tạo của thiết bị, ống venturi có thể đặt theo phương ngang hay thẳng đứng.  Ống thường có dạng hình trụ với tiết diện tròn hoặc hình chữ nhật. Ở phần giữa, cổ ống có cấu tạo thoắt eo để tạo tốc độ dòng khí có giá trị cực đại. Tại vị trí cổ thoắt eo có bố trí ống phun chất lỏng và đầu phun có dạng mỏ phun đặc biệt. Ống khuếch tán (ống loe) trong đó dòng khí giảm tốc độ và xảy ra sự kết tụ các chất khí (hoặc bụi) cùng với các giọt nước. Phần cổ ống venturi có nhiệm vụ tạo ra sự xáo trộn khí đảm bảo ống làm việc hiệu quả.  Theo quan điểm khí động, các thông số cấu tạo tối ưu của ống venturi được xác định như sau: Ống thu hẹp: - Đường kính miệng vào D1 (m) - Góc thu hẹp α 1 = 25 – 28 0 - Chiều dài: l 1 = (D 1 – D 2 )/2tg(α 1 /2) Cổ ống: - Đường kính D2 (m) - Chiều dài l 2 = 0,15D 2 (m) Ống loe : - Đường kính miệng ra D 3 (m) - Góc loe α 2 = 6 – 10 0 - Chiều dài l 3 = (D 3 – D 2 )/2tg(α 2 /2) Cấu tạo bộ phận thu giọt lỏng: Để tách giọt nước có thể lựa chọn nhiều thiết bị tách giọt nước có kết cấu khác nhau tích hợp với thiết bị Venturi, tuy nhiên người ta thường lựa chọn thiết bị cyclone. Cấu tạo của cyclone loại này gần giống với cyclone lọc bụi khô gồm thân hình trụ và phần đáy hình nón nhưng bị rút ngắn lại là nơi thu dung dịch sau hấp thu và cặn. Ở đáy thiết bị có ống xả nước và cặn co lắp van để duy trì một lượng nước nhất định ở đáy thiết bị.  Nguyên lý hoạt động: Dòng khí chứa NO x tiếp xúc với dòng dung môi được phun từ trên xuống trong lòng thiết bị, trong ống xảy ra quá trình đập nhỏ thể tích tưới phun bởi dòng khí NO x chuyển động với vận tốc lớn từ 40 m/s đến 150 m/s làm sự tiếp xúc pha tăng lên, NO x dễ dàng được dung môi hấp thụ. Dung dịch sau hấp thụ được bộ phận thu giọt thu lại sau đó được bơm ra ngoài. Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 9 Scrubơ Venturi Kết quả thực nghiệm quá trình khử NO x trong ống Venturi cho thấy có nhiều triển vọng. Dung môi được phun cùng trục và cùng chiều với dòng khí chuyển động với vận tốc cao trong chỗ thắt của ống Venturi, dung môi lỏng bị xé nhỏ thành giọt mịn làm cho diện tích tiếp xúc giữa khí và lỏng tăng cao, nhờ đó quá trình hấp thụ NO x xảy ra rất mạnh. Nước cũng hấp thụ mạnh oxy và do đó phần lớn oxit nitơ bị oxy hóa ngay trong pha lỏng. Hiệu quả khử NO x còn có thể được nâng cao khi có cho thêm hơi nước vào khí cần xử lý. Lúc đó áp suất riêng của hơi nước trong khí sẽ tăng và thúc đẩy các phản ứng hóa học ngay trong pha khí, nhờ đó hiệu quả khử NO x trong khí thải sẽ được tăng cao. Khí thải thoát ra khỏi ống Venturi có chứa một lượng đáng kể sương axit nitric và sương axit cần được lọc sạch bằng xiclon hoặc thiết bị lọc khác trước khi thải ra khí quyển. Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 10  Tháp scrubơ có lớp đệm rỗng và tháp phun Scrubơ có lớp đệm rỗng và tháp phun (buồng phun) cũng được sử dụng để được xử lý khí NO x trong khí thải với chất hấp thụ là nước. Tuy nhiên, các loại thiết bị này cho hiệu quả không cao khi nồng độ ban đầu của NO x trong khí thải tương đối thấp. Tháp đệm 3. Hấp phụ khí NO X bằng sililcagen, alumogel, than hoạt tính,vv Khí thải có chứa 1-15% NO x có thể được xử lý bằng các chất hấp phụ như silicagen, alumogel, than hoạt tính, rây phân tử và một số kim loại, đặc biệt là mangan oxit (MnO) và sắt (III) oxit (Fe 2 O 3 ) …vv [...]... quá trình cháy giảm và sự hình thành khí NOx cũng đựơc hạn chế 14 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 5- Loại nhiên liệu: cùng một lượng nhiệt sản ra như nhau thì thứ tự sắp xếp sự phát thải từ nhiều tới ít là: than, dầu, khí đốt Như chúng ta đã biết và cũng trình bày các mục ở trên có 3 phương pháp khắc phục khí NOx đó là:  Xử lý khí NOX trong khói thải bằng cách hấp... H2O Lúc đó nồng độ của khí NOx trong khói thải không được giảm thiểu mà ngược lại còn tăng thêm Cả 2 quá trình khử NOx có xúc tác và không có xúc tác đều được làm thử nghiệm trên quy mô rộng và cho kết quả tốt, tuy nhiên khá tốn kém Khi sử dụng các chất gây phản ứng khử là CH4 và H2S sẽ xảy ra các phản ứng sau: 4NO2 + CH4  CO2 + H2O +4NO 13 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức... sẽ giảm được 80% lượng khí thải NOx Ngoài các giải pháp nêu trên cấu tạo buông đốt cũng đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế phát sinh khí NOx Khi bố trí vòi đốt theo phương tiếp tuyến hoặc xiên góc với 15 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo thành lò, sản phảm cháy sẽ chuyển động xoáy ốc từ dưới lên trên tạo điều kiện cho nhiên liệu và không khí hòa trộn đều đặn,nhờ... giao với thành lò, khí nóng có xu hướng tập trung ở giữa của buồng đốt, do đó nhiệt độ của ngọn lửa sẽ tăng cao và khí NOx có điều kiện hình thành nhiều hơn Bên cạnh các yếu tố cấu tạo vê bố trí vòi đốt, buồng đốt đựơc thiết kế thực hiện quá trình cháy trong lớp than “giả hóa lỏng” như đã đề cập đến cũng góp phần giảm sự phát thải khí SO2, NOx 16 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần... hoàn toàn phụ thuộc vào hàm lượng lưu huỳnh trong nguyên liệu, sự phát thải khí NOx trong quá trình đốt phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: 1- Nhiệt độ cháy: đây là yếu tố quan trọng nhất của sự hình thành khí NOX trong sản phẩm cháy Nhiệt độ càng cao thì sự hình thành khí NOX càng lớn 2- Tỉ lệ nguyên liệu - không khí: hệ số thừa không khí càng lớn càng tạo điều kiện cho nitơ không khí cũng như nitơ... http://www.hoahocngaynay.com/vi/phat-trien-ben-vung/hoa-hoc-va-moitruong/857-08022011.html  http://timtailieu.vn/tai-lieu/cong-nghe-xu-ly-khi-thai-25223/  Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 -lý thuyết tính toán va công nghệ xử lý khí độc hại/Trần Ngọc Chấn 17 ... Giảm thiểu khí NOX bằng phản ứng khử có xúc tác  Giảm thiểu sự phát thải khí NOX bằng cách điều chỉnh quá trình cháy Trong 3 loại phương pháp đó loại cuối cùng là cách giải quyết từ gốc và kinh tế nhất, cần được quan tâm trước hết Khi tận dụng các yếu tố ảnh hưởng nói trên đối với sự hình thành khí NOX của quá trình cháy, người ta có thể đề ra các giải pháp nhằm giảm thiểu sự phát thải khí NOX 1- Hạ... gia đều độc hại và kết quả thu được là những chất không độc hoặc rất ít hại.đặc biệt có ý nghĩa hơn nếu điều chỉnh được quá trình cháy sao cho lượng khí NOx và CO nằm trong tỉ lệ phù hợp với phản ứng đó.với NH3, các phản ứng khử NOx sẽ là: 6NO + 4NH3 6H2O + 5N2 4NO + 4NH3 + O2  6H2O + 4N2 6NO2 + 8NH3  12H2O + 7N2 2NO + 4NH3 + O2  6H2O + 3N2 12 Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD:... với oxi để hình thành khí oxit nitơ 3- Mức độ hòa trộn giữa: nhiện liệu - không khí - sản phẩm cháy, nếu nhiên liệu và không khí đựơc hòa trộn sao cho quá trình cháy xảy ra trong điều kiện giàu nhiên liệu thì sự hình thành khí NOx sẽ đựơc hạn chế Ngoài ra hòa trộn 1 phần sản phẩm cháy (khói) ngược lại vào buồng đốt làm giảm nhiệt độ cháy giảm thấp và nhờ đó giảm sự hình thành khí NOx 4- Cường độ hấp... khí động của hệ thống Mặt khác, bụi trong khí thải cũng làm giảm nhanh chóng khả năng hấp phụ của vật liệu, do đó khí thải trước khi đi vào hệ thống hấp phụ cần được lọc sạch tro bụi Tuy nhiên, bên cạnh những nhược điểm trên, sử dụng chất hấp phụ để khử NOx có ưu điểm của nó là có khả năng thu hồi NO2 có nồng độ cao để điều chế acid nitric phục vụ nhiều nhu cầu khác nhau trong công nghiệp 11 Công nghệ . Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 1 CÔNG NGHỆ XỬ LÍ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN (Nhóm 16; thứ 2, tiết 10-12, lớp: 03DHMT2) ĐỀ TÀI: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NO x Bảng. http://timtailieu.vn/tai-lieu/cong-nghe-xu-ly-khi-thai-25223/  Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 -lý thuyết tính toán va công nghệ xử lý khí độc hại/Trần Ngọc Chấn . lọc khác trước khi thải ra khí quyển. Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn GVHD: Trần Đức Thảo 10  Tháp scrubơ có lớp đệm rỗng và tháp phun Scrubơ có lớp đệm rỗng và tháp phun (buồng