NHÓM 2-PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ GV: TRẦN ĐỨC THẢO
1
Mục lục
I. KHÁI NIỆM................................................................................. 2
1. Định nghĩa hấ p phụ............................................................. 2
2. Hấp phụtrong xửlý khí thải .............................................. 2
3. Cơ chế , nguyên lý và các yếu tố ả nh hư ở ng quá trình hấp
phụ...........................................................................................
II. PHÂN LOẠI................................................................................. 4
1. Hấp phụvật lý........................................................................
2. Hấp phụhóa học ....................................................................
III. VẬT LIỆU HẤP PHỤ................................................................ 7
1. Các yêu cầ u đố i với vật liệu hấp phụ...................................
2. Phân loại vật liệu hấp phụ....................................................
3. Các nhóm chất hấp phụtrong công nghiệp ........................
4. Một sốvật liệu hấp phụ điể n hình........................................
5. Quá trình hoàn nguyên - giải hấp ........................................
IV.THIẾT BỊHẤP PHỤ................................................................. 18
1. Thiết bịhấp phụkhông hoàn nguyên..................................
2. Thiết bịhấp phụhoàn nguyên..............................................
V. CÁC THÔNG SỐCỦA QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ................. 23
1. Độ xốp của vật liệu hấp phụ.................................................
2. Đư ờ ng cân bằ ng đẳ ng nhiệt trong vật liệu hấp phụ...........
3. Sửdụ ng phư ơ ng trình BET trong tính toán.......................
VI.ỨNG DỤNG ............................................................................... 25
1. Xửlý khí NOx.........................................................................
NHÓM 2-PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ GV: TRẦN ĐỨC THẢO
2
2. Xửlý hơ i thủy ngân bằng chất hấp phụ piroluzit (phư ơ ng
pháp khô và khô – ư ớ t phối hợp)
3. Xửlý khí H2S bằng than hoạt tính
4. Xửlý H2S bằng chất hấp phụoxit sắt Fe2O3
5. Xửlý SO2bằng chất hấp phụthểrắn
6. Xửlý ô nhiễm mùi bằ ng phư ơ ng pháp hấ p phụ
7. Hấp phụ hơ i các dung môi bay hơ i
8. Xửlý các halogen và hợp chất của chúng
9. Xửlý các hợp chất hữ u cơ có chứ a lư u huỳnh
VII.CÔNG NGHỆÁP DỤ NG PHƯ Ơ NG PHÁP HẤ P PHỤ...... 40
1. Sơ đồ xử lý khí thả i trong sả n xuấ t phân bón
2. Xử lý khí trong công nghệ xử chấ t thả i nguy hạ i bằ ng
phư ơ ng pháp đố t
3. Công nghệxửkhí thả i máy phát điệ n
4. Xửlý thải trong lò đố t chất thải rắn y tế
5. Công nghệxửlý khí thải trong lò hơ i
6. Công nghệlàm sạch khí thải từcông nghiệp sợi VISCO
khỏi CS2
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................. 49
NHÓM 2-PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ GV: TRẦN ĐỨC THẢO
3
PHƯ Ơ NG PHÁP HẤ P PHỤ
I. KHÁI NIỆM
1. Định nghĩa hấ p phụ
“Hấp phụlà hiệ n tư ợ ng phân tửchất khí, lỏ ng các ion đư ợ c giữlại trên bềmặt
phân cách pha. Bềmặt phân cách pha có thểlà lớp khí -lỏng, lỏng - lỏng, khí -rắn và
lỏng -rắ n.”
2. Hấp phụtrong xửlí khí thải
•Là quá trình phân li khí dựa trên ái lực của một sốchất rắ n đố i 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 bịgiữlại trên bềmặt của vật liệu
rắn.
oVật liệu rắ n đư ợ c sửdụng trong quá trình này gọi là chất hấp phụ
(adsorbent).
oChất khí bịgiữlại trong chất hấp phụgọi là chất bịhấp phụ(adsorbate).
oNhững khí không bịhấp phụgọ i là khí trơ .
Ví dụ:
Hấp phụSO2 trong khí thải nhà máy nhiệ t điệ n, luyệnkim……bằ ng than
hoạt tính thì chất hấp phụlà : than hoạt tính, chất bịhấp phụ: SO2.
•Trong quá trình hấp phụcó toảra một nhiệ t lư ợ ng, gọi là nhiệt hấp phụ. Bề
mặt càng lớn tứ c độ xốp của chất hấp phụcàng cao thì nhiệt hấp phụtoảra càng lớn.
•Quá trình hấp phụ đư ợ c sửdụng rộng rãi để khử ẩ m trong không khí loại bỏ
những chất gây mùi , thu hồi các loạ i hơ i khí có giá trị trong không khí cũng như khí
thải, những chất màu, những ion hòa tan trong nư ớ c.
•Quá trình hấp phụ cơ bả n gồ m có 3 bư ớ c:
−Bư ớ c 1: Các chất ô nhiễm trong khí thải tiếp xúc với lớp ngoài vật liệu hấp
phụ.
−Bư ớ c 2: Các phân tửchất ô nhiễm di chuyển từbềmặt chất hấp phụ(diện
tích chỉvài m2/g chất hấp phụ) vào các khe bên trong chất hấp phụ (kích thư ớ c các
khe nhỏdần từ 50nm đế n 2nm). Tổng diện tích bềmặ t các khe này lên đế n hàng
trăm m2/g chấ t hấp phụ; vì vậy, có thểnói toàn quá trình hấp phụxảy ra trong các
khe nhỏli ti trên bềmặt chất hấp phụ.
NHÓM 2-PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ GV: TRẦN ĐỨC THẢO
4
−Bư ớ c 3: các phần tửchất ô nhiễm dính chặt vào chất hấp phụnhờcác lực
liên kết.
Quá trình hấp phụ đư ợ c thực hiện bằng cách: cho tiếp xúc 2 pha ko hòa
tan là pha rắn ( chất hấp phụ) với pha khí . Dung chất ( chất bịhấp phụ) sẽ đi từ pha
khí đế n pha rắ n cho đế n khi nồ ng độ của dung chất phân bốgiữa 2 pha dạt cân bằng.
bây giờta cần phải tiến hành giải thoát dung chất ra khỏi pha rắngiải thoát chất ô
nhiễ m đã bịhấp thụphụra khỏi bềmặt vật liệu. Quá trình này đư ợ c gọi là quá trình
giải hấp–hoàn nguyên.
3. Cơ chế , nguyên lý và các yếu tố ả nh hư ở ng đế n quá trình hấp phụ
Cơ chế trong quá trình hấp phụ:gồ m có 3 giai đoạ n
•Quá trình khuếch tán chất bịhấp phụtừ môi trư ờ ng đế n bềmặt chất hấp
phụ . Giai đoạ n này phụthuộc vào tính chất vật lí và thủ y độ ng lực củ a môi trư ờ ng.
•Các chất bịhấp phụkhuếch tán theo các mao quả n đế n bềmặt chất hấp phụ.
•Giai đoạ n cuồ i cùng là tư ơ ng tác hấ p phụ
Đặ c biệt quá trình hấp phụ đư ợ c áp dụng phù hợp cho nhữ ng trư ờ ng hợp
sau:
•Chất khí ô nhiễ m không cháy đư ợ c hoặ c khó đố t cháy
•Chất khí cần khửlà có giá trịvà cần thu hồi
•Chất khí ô nhiễm có nồ ng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khửkhí
khác không thểáp dụng.
Nguyên lí hấp phụ: thuyết hấp phụcủ a Lăng – mua: là do phân tửhoặc
nguyên tửchất hấp phụ chư a bão hòa hóa trị, do lực hóa trị dư tạ o ra liên kết hóa
học, khoảng tác dụng của lực này ko lớ n hơ n đư ờ ng kính phân tử do đó chỉ hấp phụ
1 lớp. Quá trình hấp phụchỉxảy ra trên nhữ ng điể m đặ c biệ t đư ợ c gọi là tâm hấp
phụ.
Bản chất của hấp phụthực chất là hút các phân tửchất khí lên bềmặt vật
liệu và giữchúng lại trên bềmặt của chúng.
Các yếu tố ả nh hư ở ng:
•Ả nh hư ở ng củ a môi trư ờ ng:
Giữ a môi trư ờ ng và chấ t tan thư ờ ng có sựcạnh tranh sựhấp phụlên bềmặt rắn.
Vềmặt nhiệ t độ ng học, cấu tạo nào có sứ c căng bề mặ t bé hơ n sẽ bịhấp phụmạnh
NHÓM 2-PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ GV: TRẦN ĐỨC THẢO
5
hơ n lên bề mặt vật rắn. Tuy nhiên, trong thực tếcòn có sự tác độ ng của các yếu tố
khác.
•Ả nh hư ở ng của bản chất hấp phụ
Bản chấ t là độ xốp của vậhấp phụ ả nh hư ở ng lớ n đế n sựhấp phụ. Vật hấp phụ
không phân cực thì hấp phụchất không cực tốt, và ngư ợ c lại.
•Ả nh hư ở ng của nhiệ t độ , áp suấ t( đố i với chất khí thì chỉchịuả nh hư ở ng
của 2 loại này)
Áp suất: áp suất càng cao, khả năng hấ p phụcàng tốt.
II. PHÂN LOẠI
Giữa hấp phụvật lý và hấp phụhóa học thật ra khó phân biệt, có khi nó tiến
hành song song, có khi chỉ có giai đoạ n hấp phụvật lý tuỳthuộc tính chất của bềmặt
của chất hấp phụvà chất bịhấp phụ, tuỳthuộ c vào điề u kiện quá trình (nhiệ t độ , áp
suất... )
1. Hấp phụvật lí (physical adsorption):
−Các phần tửkhí bịgiữlại trên bềmặt chất hấp phụnhờlực liên kết giữa các
phần tử(lực Vander Waals, lự c tư ơ ng tác tĩnh điệ n hoặc lực phân tán London).
−Quá trình này có toảnhiệ t, độ nhiệt toảra phụthuộ c vào cư ờ ng độ lực liên
kết phân tử và tư ơ ng đư ơ ng vớ i entanpy ( nhiệ t) ngư ơ ng tụ củ a hơ i, khí. Nhiệ t hấp
phụlý họ c thư ờ ng không lớn nằm khoảng 2 –20 kJ/mol.