đề tài cơ sở lý thuyết của quá trình hấp phụ

NỘI DUNG
Khái niệm
Bản chất quá trình hấp phụ
Hấp phụ hóa học
Xử lý hơi và khí thải
NỘI DUNG
Vật liệu hấp phụ
Thiết bị hấp phụ
Yêu cầu đề ra
Ứng dụng
Hoàn nguyên
Các phương pháp hoàn nguyên vật
liệu hấp phụ
Một số phương pháp hoàn nguyên
hay tái sinh cụ thể
1.Khái niệm hấp phụ
Hấp phụ là một hiện tượng (quá trình) gây
ra sự tăng nồng độ của một chất trên bề
mặt tiếp xúc giữa hai pha ( rắn-khí; rắn-
lỏng; lỏng-khí)
Hấp phụ là sự hút các phân tử khí, hơi bởi
bề mặt chất hấp phụ.
2. Bản chất quá trình hấp phụ
1. Khái niệm hấp phụ
HẤP PHỤ VẬT LÝ
.
HẤP PHỤ HÓA HỌC
•
Là lọai hấp phụ gây ra do tương tác yếu giữa
các phân tử

•
Lực tương tác là lực VanderWaals
•
Dạng hấp phụ này còn gọi là
•
hấp phụ phân tử hay hấp phụ VanderWaals.
HẤP PHỤ VẬT LÝ
.

Là lọai hấp phụ gây ra do tương tác mạnh giữa
các phân tử và tạo ra hợp chất bề mặt giữa bề
mặt chất hấp phụ và các phần tử bị hấp phụ
Được tạo ra do áp lực hóa học
Nhiệt độ thấp, tộc độ hấp phụ hoá học
chậm.Khi tăng nhiệt độ, tốc độ hấp phụ hoá học
tăng nhưng lại làm giảm quá trình hấp phụ
vật lý.
HẤP PHỤ HÓA HỌC
HẤP PHỤ HÓA HỌC
Đối với chất bị hấp phụ là chất khí, quá
trình phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất.
Lượng khí bị hấp phụ là một hàm phụ thuộc
vào hai biến T và P a = f(T,P)
Nếu giữ nhiệt độ không đổi ta được đường
đẳng nhiệt: a = f ’(P)
Nếu giữ áp suất không đổi ta có đường
đẳng áp: a = f ”(T)
Xử lý hơi và khí thải bằng phương pháp
hấp phụ
Nguyên lý của phương pháp:

Hơi và khí độc đi qua lớp chất hấp phụ bị
giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ
Chất hấp phụ
là chất giữ chất khác trên bề mặt của nó
Chất bị hấp phụ
là chất bị giữ lại trên bề mặt của chất hấp
phụ
Thông thường, có hai cách để áp dụng
phương pháp hấp phụ xử lý chất thải

+ Cách thứ nhất là sử dụng thiết bị hấp phụ
định kỳ
+ Cách thứ hai là sử dụng thiết bị hấp phụ
liên tục
Vật liệu hấp phụ
•
Vật liệu làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp
với bề mặt trong lớn, được tạo thành do tổng
hợp nhân tạo hay tự nhiên.
•
Cấu trúc bên trong của các chất hấp phụ công
nghiệp được đặc trưng bởi kích thước và hình
dạng khác nhau của khỏang trống và lỗ xốp
Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu
•
Có khả năng hấp phụ cao
•
Phạm vi tác dụng rộng
•
Có độ bền cơ học cần thiết

•
Có khả năng hòan nguyên dễ dàng
•
Rẻ tiền
Một số vật liệu hấp phụ phổ biến
Than hoạt tính là một chất hấp phụ rắn, xốp,
không phân cực và có bề mặt riêng rất lớn.
Than hoạt tính có cấu tạo xốp và nhiều lỗ hổng
nhỏ không đồng đều và rất phức tạp.
Có thể chia kích thước lỗ xốp thành ba loại:
-Dạng vi mao quản
-Dạng mao quản trung gian
-Dạng mao quản lớn
Than họat tính có thể tích lỗ xốp vào khỏang
0,24-0,48 cm3/g.
Đặc tính: Bề mặt kỵ nước hấp phụ các chất hữu
cơ trong nước và không khí.
Ứng dụng: Tách các chất ô nhiễm có gốc hữu
cơ.
Ưu điểm: Giá rẻ nhất dùng trong xử lý ô nhiễm
môi trường.
Nhược điểm: Khó tái sinh nếu bị đóng cặn, có
thể bắt cháy khi tái sinh.
Zeolit

Zeolit là các hợp chất alumosihcat
có cấu trúc tinh thể

Sản xuất dưới dạng bột hoặc dạng
viên xốp từ cao lanh tự nhiên sẵn

có ở Việt Nam
•
Tính chất của zeolit phụ thuộc vào
tỷ lệ Si và Al và mức độ tạo tinh
thể của sản phẩm cuối cùng
•
Các zeolit thể hiện tính nhạy cảm
rất rõ đối với nhiệt độ
Zeolit

Sử dụng zeolit để làm chất hấp phụ hay được áp
dụng trong kỹ nghệ

Nó có khả năng hấp phụ hơi các hợp chất phân
cực và các chất có nối đôi trong phân cực.

Ưu: Giữ được hoạt tính cao ở nhiệt độ tương đối
150 – 250
o
C

Nhược: do thể tích lỗ xốp nhỏ nên lượng chất
hấp phụ ít hơn so với các chất hấp phụ khác
Silicagen
•
Silicagel là gel của anhydrit axit silisic có cấu
trúc lỗ xốp rất phát triển
•
Silicagel dễ dàng hấp phụ các chất phân cực

cũng như các chất có thể tạo với nhóm
hydroxyl các liên kết kiểu cầu hydro.
•
Nếu tiến hành giải hấp bằng khí nóng ẩm hay
bằng hơi nước với thời gian kéo dài sẽ làm
giảm hoạt tính hấp phụ của chúng
Silicagen
•
Độ rỗng cao khoảng 800m2/gam, cho phép nó
hút nước mạnh
•
Ứng Dụng:
Silicagen có lỗ xốp mịn dùng hấp phụ các
hơi và khí dễ ngưng tụ.
Silicagen có lỗ xốp trung bình và thô dùng
để hút hơi các hợp chất hữu cơ
Silicagen
•
ƯD : Do có ái lực mạnh với hơi nước nên
Silicagen được ứng dụng để sấy khô các môi
trường khác
•
Ưu: năng suất cao hơn Zeolit
Silicagen không cháy có nhiệt độ tái sinh
thấp 110-200 oC và đủ đọ bền cơ học.
Khuyết:Tuy nhiên nó bị phá hủy bởi các giọt
ẩm.
Keo Nhôm
•

Keo nhôm được điều chế bằng cách nung các
hydroxit nhôm khác nhau
•
Diện tích bề mặt của keo nhôm là 170-220
m2/g
•
Tổng thể tích lỗ xốp là 0,6-1 cm3/g
•
Ưu: Khác với Silicagen, keo Al bền dưới tác
dụng của các giọt ẩm. Chúng được ứng dụng
để thu hồi các hợp chất hữu cơ phân cực và
sấy khí
Thiết bị hấp phụ
•
Trong thiết bị hấp phụ, vật liệu hấp phụ được
đổ thành lớp đệm có độ dày nhất định, cho
dòng khí cần xử lý đi qua.
•
Thông số quan trọng của lớp đệm bằng vật liệu
hấp phụ là sức cản khí động của nó phải nằm
trong phạm vi thích hợp để tổn thất áp suất của
dòng khí đi qua thiết bị không quá lớn, đồng
thời phỉa đảm bảo thời gian tiếp xúc cần thiết
giữa dòng khí và vật liệu hấp phụ.
Thiết bị hấp phụ
•
Thông thường vận tốc khí trên toàn tiết diện
ngang của thiết bị nằm trong khoảng 0,1- 0,5
m/s và thời gian lưu của dòng khí trong lớp vật
liệu hấp phụ khoảng 1 – 6 s.