Các phương pháp xử lý khí NOx

Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo

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 NOx

Bảng phân công công việc
Stt
1
2
3
4

Tên thành viên
Nguyễn Tấn Thành
Phạm Văn Hảo
Hoàng Nam Khánh
Võ Đình Quang

Phân công công việc
Tìm tài liệu, làm Word, làm PowerPoint, tổng hợp bài.
Tìm tài liệu, làm Word, làm PowerPoint, thuyết trình.
Tìm tài liệu, làm Word, thuyết trình.
Tìm tài liệu, làm Word, làm PowerPoint, thuyết trình.
1

Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo
MỤC LỤC

1.

Tổng quan về NOx ................................................................................................................................. 3

2.



Nguồn phát thải : .......................................................................................................................... 3



Tác hại: .......................................................................................................................................... 3

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 NOX 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 NOx bằng cách điều chỉnh quá trình cháy.........................................................14

2


Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo

1. Tổng quan về NOx
Trong 7 thông số NOx : NO, NO2, NO3,N2O,N2O3,N2O4 và N2O5, chỉ có N2O, NO, NO2 là
có thể đánh giá được lượng tạo thành của chúng trong khí quyển. NO và NO2 thường đi
với nhau và chúng có thể đặc trưng và đại diện cho NOx
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 HNO3
 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 + O3  NO2 + O2
 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 NO2 với nồng độ 100ppm có thể làm chết người và động vật chỉ
sau vài phút:
 NO2 oxi hóa thành N2O5 nhờ O3:
2NO2 + O3 N2O5 + O2
Vậy NOx có thể coi là tác nhân gây nên quá trình phân hủy ozon.
Nồng độ NO2 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
Nồng độ NOx và mức tác động đến sức khỏe con người
3


Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo

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 NOx theo các phương pháp nêu trên thường
không cao, tối đa đạt khoảng 50%.

Hiệu quả khử, %

Theo kết quả nghiên cứu của Peters M.S, hiệu quả hấp thụ NO2 +NO4 bằng nước phụ
thuộc vào nồng độ ban đầu của NOx trong khí thải và loại vật liệu hấp thụ được thể hiện ở
hình:

Nồng độ ban đầu của NO2 + N2O2 , % thể tích
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 N2O4) 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:
4


Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo

2NO2 (hoặc N2O4) + H2O  HNO3 + HNO2 (1)
2HNO2  NO + NO2 (hoặc ½ N2O4) + H2O (2)
NO + ½ O2  NO2 (3)
2NO2  N2O4 (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 NO2 trong không khí ở nhiệt độ 250C cho kết quả trên biểu đồ 1
Lưu lượng
(m3/h)
Khí

Nước

Tổn thất
áp suất ΔP
(kPa)

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.

Thiết bị hấp thụ

Ghi chú

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 (NH4)2CO3 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
5


Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo

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 NO2 trong thiết bị hấp thụ có lớp đệm:

Lưu lượng, kg/m2.h

Khí

Hệ số trao đổi

Kg kmol/m2.h.kPa

Nồng độ NO + NO2 ppm

Dung

NO + NO2

dịch

ban đầu

Hiệu quả
hấp thụ %

NO2 cuối

Lớp đệm khâu Rasching 25mm
2063
2580

2990

68,0

15050

0,29

1970

630

15050

0,34

2040

700

65,7

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

6


Công nghệ xử lí ô nhiễm không khí và tiếng ồn

GVHD: Trần Đức Thảo

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
NOx của tháp sục khí sủi bọt giảm khi nồng độ ban đầu của NOx trong khí thải giảm. Khi
nồng độ ban đầu của NOx 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
N2O4 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.
7