tiểu luận môn Công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn Phương pháp hấp phụ trong xử lý môi trường

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI
VÀ TIẾNG ỒN
Nhóm lớp: 03DHMT2
Tiết: 10, 11, 12 - Thứ 2
Nhóm: 02
GVHD: Trần Đức Thảo
Đề tài:
PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
NỘI DUNG:
ĐỊNH
NGHĨA
PHÂN
LOẠI
VẬT LIỆU
HẤP
PHỤ
ỨNG
DỤNG
THIẾT BỊ
I. ĐỊNH NGHĨA
“Phương pháp hấp phụ là quá trình phân li khí dựa
trên ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có
mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói
riêng, trong quá trình đó các phân tử chất khí ô nhiễm
trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn”.
Quá trình ngược lại của hấp phụ gọi là quá trình giải hấp
phụ hay nhả hấp phụ.
Trong quá trình hấp phụ có toả ra một nhiệt lượng, gọi là
nhiệt hấp phụ. Bề mặt càng lớn tức độ xốp của chất hấp phụ
càng cao thì nhiệt hấp phụ toả ra càng lớn.

Đặc biệt quá trình hấp phụ được áp dụng phù hợp cho
những trường hợp sau:
 Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy;
 Chất khí cần khử là có giá trị và cần thu hồi;
 Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các
quá trình khử khí khác không thể áp dụng.
II. PHÂN LOẠI
•Hấp phụ vật lí (physical adsorption)
•Hấp phụ hóa học (chemisorption)
1. Hấp phụ vật lí (physical adsorption)
Các phần tử khí bị giữ lại trên bề mặt chất hấp phụ
nhờ lực liên kết giữa các phần tử (lực Vander Waals).
Quá trình này có toả nhiệt, độ nhiệt toả ra phụ thuộc
vào cường độ lực liên kết phân tử và tương đương với
entanpy ( nhiệt) ngương tụ của hơi, khí. Nhiệt hấp phụ lý
học thường không lớn nằm khoảng 2 – 20 kJ/mol.
Thích hợp ở nhiệt độ thấp , ngược lại lượng khí bị hấp
phụ bằng quá trình hấp phụ vật lí sẽ giảm nhanh và có trị số
rất bé khi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của chất bị hấp
phụ.
Lượng khí bị hấp phụ tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của
vật liệu hấp phụ.
Sự hấp phụ vật lí đặc trưng nhất là hấp phụ hơi nước trên
bề mặt silicagen.
2. Hấp phụ hóa học (chemisorption)
Là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị
hấp phụ và vật liệu hấp phụ
Lực liên kết mạnh hơn nhiều so với lực liên kết
trong hấp phụ vật lí  Lượng nhiệt tỏa ra nhiều hơn
thường nằm trong khoảng 20 – 400kJ/g.mol

Tính không thuận nghịch. Khi cần giải thoát khí đã bị hấp
phụ trong quá trình hấp phụ hóa học thì bản chất hóa học của
khí đã bị thay đổi  muốn hoàn nguyên thu hồi khí có giá trị
phải chọn vật liệu hấp phụ nào có tính chất hấp phụ vật lí là
chủ yếu.
Xảy ra nhanh, tốc độ cao ở điều kiện nhiệt độ cao, phụ
thuộc vào nhiệt độ, được gọi là hấp phụ hóa học kích hoạt,
ngược lại là qt hấp phụ hóa học ko kích hoạt.
SO SÁNH HẤP PHỤ VẬT LÝ VÀ HẤP PHỤ
HÓA HỌC
Hấp phụ vật lý Hấp phụ hóa học
Loại liên kết
Tương
tác vật lý không có sự
trao
đổi
electron
Liên
kết hóa học có sự trao
đổi
electron
Nhiệt hấp
phụ
Vài
Kcal/mol
Vài
chục Kcal/mol
Năng lượng
hoạt hóa
Không

quan trọng
Quan
trọng
Khoảng nhiệt
độ hấp phụ
Nhiệt
độ thấp
Ưu
đãi ở nhiệt độ cao
Số lớp hấp
phụ
Nhiều lớp Một lớp
Tính đặc thù
Ít
phụ thuộc vào bản chất của
bề
mặt,
phụ thuộc vào những
điều
kiện
về nhiệt độ và áp suất
Có
tính đặc thù. Sự hấp phụ
chỉ
diễn
ra khi chất bị hấp phụ có
khả
năng
tạo liên kết hóa học với
chất

hấp
phụ
Tính thuận
nghịch
Có
tính thuận nghịch. Sự
phản
hấp
phụ là xu hướng phân
bố
đều
đặn chất bị hấp phụ trở
vào
môi
trường
Thường
bất thuận nghịch.
Quá
trình
giải hấp tương đối khó
vì
sản
phẩm giải hấp thường bị
biến
đổi
thành phần hóa học
III. Vật liệu hấp phụ
Các loại chất hấp phụ bao gồm : than hoạt tính, silicagel,
nhựa tổng hợp có khả năng trao đổi ion, cacbon sunfua, than
nâu, than bùn, than cốc, đôlomit, cao lanh, tro và các dung

dịch hấp phụ lỏng.
Thường là các loại vật liệu dạng hạt có kích thước từ 6 –
10 mm có độ rỗng lớn hình thành do những mạch mao quản li
ti nằm bên trong khối vật liệu.
Số lượng mao quản lớn  bề mặt mặt tiếp xúc của vật
liệu rất lớn.
1. Tùy thuộc vào thành phần hóa học mà vật liệu hấp
phụ có một số tính chất riêng
Vd: Than hoạt tính có ái lực mạnh đối với hydrocacbon,
silicagel có khả năng hút nước mạnh. Có khả năng hoàn
nguyên.
Tái sinh than hoạt tính :
 Tái sinh bằng hơi
 Tái sinh bằng nhiệt
 Tái sinh hoá học
 Tái sinh sinh học
2. Vật liệu hấp phụ đảm bảo các yêu cầu:
 Có khả năng hấp phụ cao.
 Phạm vi tác dụng rộng – tách được nhiều loại khí.
 Có độ bền cơ học cần thiết.
 Khả năng hoàn nguyên dễ dàng.
 Giá thành thấp.
3. Vật liệu hấp phụ được chia thành 3 nhóm chính:
 Vật liệu không có cực: Trên bề mặt của chúng xảy ra quá
trình hấp phụ hóa học nhưng ko làm thay đổi cấu trúc phân
tử chất khí cũng như cấu trúc bề mặt của vật liệu hấp phụ.
 Vật liệu có cực: Trên bề mặt của chúng xảy ra chủ yếu là
hiện tượng hấp phụ vật lí .
 Vật liệu mà trên bề mặt của chúng xảy ra quá trình hấp
phụ hóa học và quá trình đó làm thay đổi cấu trúc của phân

tử khí
4. Một số vật liệu hấp phụ
Than hoạt tính
Than hoạt tính là
một chất hấp phụ
rắn, xốp, không
phân cực và có bề
mặt riêng rất lớn.
4. Một số vật liệu hấp phụ
Silicagen
Là oxit Silic vô
định hình
ngậm nước
(SiO
2
.nH
2
O)
Alumina
hoạt tính
• Diện tích bề mặt
của keo nhôm là
170 – 220m
2
/g.
• Tổng thể tích lỗ
xốp khoảng 0,6 –
1cm
3
/g.

Zeolit
Zeolite có khả
năng hấp phụ hơi các
hợp chất phân cực và
các chất có nối đôi, ba
trong phân tử. Ngoài
ra, Zeolit còn có khả
năng lớn hấp phụ hơi
nước.
5. Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ
Khi xuất hiện điểm ngừng, tức là khi nồng độ chất
ô nhiễm trong pha khí ở đầu ra của thiết bị đã bắt đầu
tăng vượt giới hạn cho phép, cần phải ngưng chu kì hấp
phụ và chuyển sang chu kì hoàn nguyên
5. Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ
a) Hoàn nguyên bằng nhiệt:
Vật liệu được sấy nóng  khả năng hấp phụ giảm
xuống đến mức thấp nhất  chất khí bị hấp phụ sẽ thoát
ra ngoài.
b) Hoàn nguyên bằng áp suất:
Giảm áp suất nếu quá trình hấp phụ diễn ra ở áp suất dư
Tạo chân không nêu giai đoạn hấp phụ được thực hiện ở
áp suất thường.
c) Hoàn nguyên bằng hơi nước:
5. Quá trình hoàn nguyên – giải hấp phụ
d) Hoàn nguyên bằng khí trơ:
Dùng khí trơ không chứa chất khí đã bị hấp phụ thổi qua
lớp vật liệu hấp phụ. Trong trường hợp này áp suất riêng của
chất bị hấp phụ trong pha khí sẽ thấp hoặc bằng 0, như vậy sẽ
tạo được gradient P ngược chiều so với quá trình hấp phụ và

chất hấp phụ trong pha rắn sẽ khuếch tán ngược trở lại vào
pha khí – tức là giải hấp phụ
e) Hoàn nguyên bằng cách đuổi:
Giải hấp bằng cách đuổi ( giải hấp lạnh) là dung một tác
nhân đuổi để đẩy chất bị hấp phụ ra khỏi chất hấp phụ.
IV. THIẾT BỊ HẤP PHỤ
1. Thiết bị hấp phụ không hoàn nguyên:
Hệ thống hấp phụ không hoàn nguyên dạng tấm mỏng