Bảng 3.7: Độc tính của SO2

Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2



Hình 3.2: mưa axit tác động rừng

3.3.



Đối với công trình kiến trúc:

Sự có mặt của SOx trong không khí ẩm tạo thành axit là tác nhân gây ăn mòn kim



loại, bê-tông và các công trình kiến trúc. SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lý,

làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch; phá hoại các tác

phẩm điêu khắc, tượng đài. Sắt, thép và các kim loại khác ở trong môi trường khí ẩm,

nóng và bị nhiễm SOx thì bị han gỉ rất nhanh. SOx cũng làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các

sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy



Hình 3.3: Tác hại của SO2 đối với kiến trúc

Lớp DH08MT – Nhóm 1



Trang 16



Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2

4.



PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ:



4.1.



Phương pháp hấp phụ:



4.1.1. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính:



Khói thải đi vào tháp hấp thụ gồm nhiều tầng, khí SO2 được giữ lại trong lớp than

hoạt tính của các tầng hấp thụ, sau đó khói đi qua cyclone để lọc sạch tro bụi trước khi

thải ra khí quyển. Than hoạt tính được hoàn nguyên bằng cách nâng nhiệt độ lên 400450OC. Khí SO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% và đạt khoảng 9697% lượng khí SO2 có trong khói thải. Sau khi hoàn nguyên than hoạt tính được sàn chọn

lại để loại bỏ phần than quá vụn nát và bổ sung thêm than mới để đưa lên hấp phụ trở lại.

Khí thoát ra từ quá trình hoàn nguyên ngoài SO2 còn có một số loại khí khác như: H2S là

2-4%, lưu huỳnh là 0,1-0,3%.

4.1.2. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước – quá trình LURGI:



Theo phương pháp này khí thải được làm cho bão hòa hơi nước ở nhiệt độ dưới

100OC đi qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm ẩm trong thiết bị hấp phụ. Khí SO 2 bị

giữ lại trong lớp than hoạt tính và oxy hóa thành SO3 nhờ có oxy trong khí thải. Tiếp theo,

SO3 kết hợp với nước biến thành axit sunfuric H2SO4 và theo nước chảy vào thùng chứa.

Axit sunfuric thu được trong thùng chứa với nồng độ 20-25%. Hệ thống thử nghiệm ban

đầu với lưu lượng khỏi thải 1000-1500 m3/h. Nồng độ ban đầu của SO2 trong khói khi đốt

nhiên liệu mazut là 0,1-0,15%. Hiệu quả khử SO2 đạt 98-99%. Chất hấp phụ làm việc

trong hơn 3 năm liên tục mà hoạt tính của nó không hề bị giảm sút.

4.1.3. Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa:



Quá trình xử lý khí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa được dựa trên tính chất hấp phụ

của hỗn hợp nhôm oxit (Al2O3) và natri oxit (Na2O) với thành phần natri oxit chiếm 20%

khối lượng hỗn hợp. Trong quá trình hấp phụ, khí SO2 bị oxy hóa, sau đó tác dụng với các

oxit kim loại để biến thành sunfat. Chất hấp phụ đã bão hòa được hoàn nguyên bằng khí

trơ ở nhiệt độ 600-650OC.

Lớp DH08MT – Nhóm 1



Trang 17



Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2



4.1.4. Xử lý SO2 bằng Mangan oxit:



Có 2 phương pháp tiêu biểu của quá trình xử lý SO 2 bằng Mangan oxit là “quá trình

Mangan” được nghiên cứu áp dụng ở Mỹ và “quá trình DAR Mangan” do hãng Mitsubishi

của Nhật Bản đề xuất. Trong quá trình Mangan của Mỹ, chất hấp phụ được sử dụng là

Mangan oxit (Mn2O3) dạng hạt được làm khô trong không khí và trong chân không ở nhiệt

độ 300 - 400OC. Quá trình DAR-Mangan của hãng Mitsubishi sử dụng chất hấp phụ là hỗn

hợp của một số oxit được gọi là oxit Mangan hoạt tính. Chất hấp phụ thu được bằng cách

dùng amoniac để xử lý Mangan sunfat và tiếp theo là oxy hóa hydrat bằng oxy trong

không khí và hơi nước:

MnSO4 + 2NH4OH → Mn(OH)2 + (NH4)2SO4

Mn(OH)2 + 0,5iO2 + n(n-1)H2O → MnO2+ i.nH2O

Trong đó: i = 0,5-0,8 và n = 0,1-1,0



Lớp DH08MT – Nhóm 1



Trang 18



4.1.5. Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền:



Quá trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộn bột vôi và dolomit để khử khí SO 2 mới

được áp dụng trong những năm gần đây và hiện nay vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu

hoàn thiện. Phản ứng giữa vôi (CaO) và dolomit (CaCO3.MgCO3) với SO2 xảy ra như sau:

2CaO + 2 SO2 + O2 → 2CaSO4

2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2 → 2[CaSO4 + MgO] + 4CO2

Phản ứng giữa vôi và SO2 xảy ra mạnh nhất ở nhiệt độ 760-1040OC, còn phản ứng

giữa dolomit và SO2 ở nhiệt độ 600-1200OC. Phương pháp này là sự kết hợp giữa quá trình

cháy với quá trình khử khí SO2 thành 1 quá trình thống nhất trong buồng đốt của lò mà

không đòi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác. Trong một số trường hợp

khác, người ta còn dùng vôi dưới dạng vữa (30% chất rắn trong nước theo khối lượng) và

phun vào dòng khói thải trong thiết bị gọi là buồng sấy khô kiểu phun đặt trên đường khói

của lò. Khí SO2 trong khói thải kết hợp với Ca(OH)2 theo phản ứng: SO2 + Ca(OH)2 →

CaSO3 + H2O, CaSO3 bị oxy hóa rất nhanh bằng oxy có mặt trong khói thải và tạo thành

CaSO4: CaSO3 + ½ O2 → CaSO4

Cả canxi sunfit và canxi sunfat đều rất ít hòa tan trong nước. Khi các giọt vữa được

làm khô bằng nhiệt của khói thải, chúng sẽ trở thành những hạt rắn có nhiều lỗ rỗng và

được tách ra khỏi khói thải trong thiết bị lọc bụi. Người ta gọi đó là phương pháp rửa khí

ướt - khô hỗn hợp bằng đá vôi.

4.2.



Phương pháp hấp thụ:

Nguyên tắc cơ bản của việc hấp thụ khí là tạo ra một sự tiếp xúc giữa dòng khí với



các chất ô nhiễm và các hạt dung dịch hấp thụ thường được phun ra với kích thước nhỏ

và mật độ lớn. Các chất ô nhiễm được tách ra bằng việc hào tan trong chất lỏng hấp thụ

hoặc xãy ra phản ứng hóa học giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ .Trong kỹ thuật

hấp thụ ,dòng khí thường được cho đi ngược chiều với các hạt dung dịch hấp thụ với tốc

độ hợp lý, thông thường người ta thường chọn vận tốc này trong khoảng 1,0 -2,5 m/s.



Hiệu quả của các quá trình phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc giữa dòng khí

và các hạt dung dung dịch hấp thụ, thời gian tiếp xúc, dung dịch hấp thụ, nhiệt độ khí

thải, hướng chuyển động tương đối của dòng khí và dung môi, tốc độ dòng khí…

4.2.1. Dung dịch hấp thụ:

Trong các yếu tố đã nêu ở trên, dung dịch hấp thụ là một trong các yếu tố rất quan

trọng. Yêu cầu với dung dịch hấp thụ cần phải đạt được: có khả năng hấp thụ được các

chất ô nhiễm cần xử lý, rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp, độ nhớt

động lực học thấp, ít hoặc không gây ăn mòn thiết bị. Tuy nhiên khó có loại dung dịch

hấp thụ nào đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên, vì thế khi lựa chọn dung dịch người ta

thường dựa vào khả năng có thể hấp thụ được các loại chất ô nhiễm làm yếu tố quan

trọng nhất.

Dung dịch hấp thụ có thể được phân loại nhờ tính phản ứng của chúng, nếu chúng

là hóa chất dùng để tách chất ô nhiễm. Đối với sulful dioxit có thể chuyển sang màu xanh

nhạt do kết hợp với nước và oxit canxi (CaO), cụ thể là do nó kết hợp với hydroxyt canxi

(Ca(OH)2),tạo ra dạng muối sulfat canxi (CaSO4). Chính phản ứng này có tác dụng làm

tẩy sạch SO2 ra khỏi dòng khí: SO2 + H2O +CaO = CaSO4 + H2O.

Nếu chỉ tách khí ra do hòa tan mà không xảy ra phản ứng hóa học, chất hấp thụ

này được coi như là chất hấp thụ không phản ứng. Nước hoặc dầu cacbon nặng là những

ví dụ cho dung dịch hấp thụ không phản ứng.

Loại dung dịch hấp thụ đó không thể dùng lại được sau khi đã dùng hấp thụ ,nghĩa

là sau hấp thụ phải bỏ đi, do vậy chúng là loại dung dịch hấp thụ không tái sinh. Nước là

một ví dụ, với những loại dung dịch hấp thụ mà thu được lượng khí ô nhiễm nhờ một tác

động nào đó như thay đổ nhiệt độ dung dịch,thay đỏi áp suất …thì gọi là dung dịch hấp

thụ có thể tái sinh được. Dung dịch hấp thụ có thể tái sinh là những dung dịch đắt tiền

hoặc là những chất xúc tác, có thể là những chất dùng để trung hòa chất ô nhiễm để có

thể chuyển hóa chúng thành dạng rắn hoặc lỏng rồi tách chúng ra hoặc là những chất đưa

thêm vào quy trình sản suất để tập trung chất ô nhiễm.



4.2.2. Thiết bị hấp thụ:

Thiết bị hấp thụ là loại thiết bị mà trong bản thân nó có chứa dung dịch hấp thụ,

hấp thụ khí đi qua. Việc lắp đặt, thiết kế sao cho có thể tách ra được một lượng khí lớn

nhất từ dòng khí. Sau đây là một vài kiểu thiết bị hấp thụ:

• Tháp đệm

Tháp đệm có dạng một hình trụ đứng thẳng, trong nó chứa đầy những hạt vật liệu

thích hợp, có thể là hạt polyetylen có dạng xoắn ốc hoặc hình vành khuyên, các khâu sứ

là từ đất sắt nung với các kích thước khác nhau được xếp ngẫu nhiên trong thiết bị.



Hình 4.1.Tháp hấp thụ kiểu đệm

• Tháp đĩa



Hình 4.2.Tháp đĩa

Tháp đĩa có dạng hình trụ đứng thẳng , bên trong có chứa một số đĩa lớn hình tròn

có đục lỗ. Dòng khí đi từ dưới lên với vận tốc thích hợp sẽ tạo ra các bọt khí trong lớp

chất lỏng phía trên đĩa, vì thế quá trình tiếp xúc này thường gọi là quá trình tiếp xúc dạng

bọt. Ở phía cạnh đĩa có những ống nước nhằm cung cấp nước từ đĩa này sang đĩa khác.

• Tháp phun (thùng rữa khí rỗng)

Tháp phun có dạng trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng dựa trên nguyên tắc tạo ra sự

tiếp xúc trực tiếp giữa các chất ô nhiễm và các hạt dung dịch hấp thụ được phun ra dưới

dạng các hạt nhỏ và mật độ lớn. Dung dịch hấp thụ được phun ngược chiều với dòng khí

bốc lên, tạo ra một sự hỗn loạn trong dòng khí. Trong trường hợp đặc biệt khi muốn hòa

tan với tốc độ cao các thành phần trong dòng khí, đồng thời phun dung dịch hấp thụ vào

trong dòng khí tạo ra một tốc độ lớn tiếp xúc giữa dòng khí và chất lỏng lớn nhất có thể

được.Tháp phun còn có tác động làm tách ra những hạt chất lỏng có kích thước lớn hơn

10μ và tháp còn có thể dùng để xử lý bụi .Ưu điểm của loại thiết bị này là cấu tạo và vận

hành đơn giản, giá thành thấp hơn tháp đệm và tháp đĩa, hiệu suất khá ổn định nhưng

thường rất thấp và tiêu hao dung dịch hấp thụ lơn hơn các loại thiết bị trên.



Hình 4.3. Thùng phun

• Lọc bằng phun hóa chất

Thiết bị gồm hai đơn nguyên, dung dịch hấp thụ được đưa vào một đơn nguyên từ

phía đỉnh bằng cách phun mạnh xuống dòng khí, khí thải được đi vào từ phía hông thiết

bị. Những hạt dung dịch hấp thụ nhỏ mịn được phun vào làm giữ lại các hạt bụi nhỏ, bởi

vậy làm tăng thêm hiệu quả lọc. Các khí sạch được thoát ra ở các đơn nguyên còn lại.



Hình 4.4.Thiết bị rử khí bằng phun nước

• Thùng rung động

Trong thùng có chứa một thiết bị khuấy động, khi đưa dung dịch hấp thụ vào sẽ

làm xáo trộn dòng khí; trong thùng còn có các đĩa ngăn cũng có tác dụng làm xáo trộn

dòng khí. Chính sự chuyển động xáo trộn của dòng khí này tạo điều kiện cho dung dịch

hấp thụ tốt các khí cũng như bụi ô nhiễm .



Hình 4.5. Thùng rung động

4.2.3. Hấp thụ SO2 bằng nước:

Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để

loại bỏ SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp.

Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn

1- Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua



lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubo.

2- Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch



Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ càng tăng cao, do đó

nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO2

khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Cụ thể là nhiệt độ 1000C thì SO2 bốc ra một

cách hoàn toàn và trong khí thoát ra có lẫn cả hơi nước. Bằng phương pháp ngưng tụ

người ta có thể thu được khí SO2 với độ đậm đặc

axit sunfuric.



100% để dùng vào mục đích sản xuất



Ở bảng 4.8 là lượng nước lý thuyết cần để hấp thụ 1 tấn khí SO2 trong khí thải cho

đến giới hạn bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ ban đầu khác nhau của SO2 trong khí

thải

Bảng 4.8: Lượng nước lý thuyết tính bằng m3 cần để hấp thụ 1 tấn SO2 đến trạng thái

bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ SO2 khác nhau trong khí thải

Nồng độ SO2 Lượng nước, m3, ở nhiệt độ

trong khí thải,



100C



150C



200C



12



48



55



66



10



57



67



78



8



70



84,5



96,2



6



92



106



123



4



140



165



200



% khối lượng



Lượng nước thực tế phải lớn hơn một ít so với lượng nước lý thuyết vì nước sau

khi ra khi khỏi thiết bị hấp thụ không thể đạt mức bão hòa khí SO2.

Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có một nguồn

cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn. Đó là một khó khăn. Ngoài ra để sử dụng lại nước cho

quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 100C, tức phải cần đến nguồn cấp lạnh.

Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém

Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO 2 bằng nước chỉ áp

dụng được khi:

•



Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao



• Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẽ

• Có sẵn nguồn nước lạnh