ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
CH ƯƠNG I:


  
!"#$%&'()*+,#-,.*/0123#(324,5(6
Cấu trúc phân tử của hydro clorua
−
Công thức phân tử HCl (khí)
−
Phân tử gam: 36,4606 g/mol
−
Độ hòa tan trong nước ở 20
o
C: 720g/L
−
Điểm nóng chảy: -114,2
o
C
−
Điểm sôi: -85,1
o
C
−
Hòa tan trong nước, dung dịch NaOH, Ca(OH)
2
−
HCl là khí độc hại, chất ăn mòn.
Hợp chất hóa học *0123#(324, H Cl, là một chất khí không màu,
độc hại, có tính ăn mòn cao, tạo thành khói trắng khi tiếp xúc với hơi ẩm.
Hơi trắng này là axít clohiđric được tạo thành khi hydro clorua hòa tan

O
+
+ Cl
−

Dung dịch tạo thành được gọi là axít clohiđric và nó là một axít
mạnh. Hằng số điện li axít hay hằng số ion hóa K
a
là rất lớn, nghĩa là HCl bị
điện li hay ion hóa toàn phần trong nước.
Kể cả khi không có mặt nước thì hydro clorua vẫn có thể có phản
ứng như một axít. Ví dụ, hydro clorua có thể hòa tan trong các dung môi
phân cực khác như mêtanol và có phản ứng như một chất xúc tác axít cho
các phản ứng hóa học khi điều kiện khan nước (anhiđrơ) là mong muốn.
HCl + CH
3
OH → CH
3
O
+
H
2
+ Cl
−

HCl cung cấp proton cho phân tử mêtanol (CH
3
OH)
Do bản chất axít của nó, hydro clorua là một chất khí có tính ăn mòn,
cụ thể là khi có sự hiện diện của hơi ẩm.

phù phổi, tê liệt hệ tuần hoàn và tử vong. Tiếp xúc với da có thể gây mẩn
đỏ, các thương tổn hay bỏng nghiêm trọng. Nó cũng có thể gây ra mù mắt
trong những trường hợp nghiêm trọng.
Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), HCl có
thể gây ảnh hưởng hệ thống vị giác, mắt, da, mũi, mồm.
− Bắt đầu ở nồng độ 0,1- 3,23 mg/m
3
đã thấy có mùi, từ 2,83-12,8
mg/m
3
thấy mùi rõ và từ 8,3-32,9 mg/m
3
thấy mùi nặng.
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
3
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
− Công nhân làm việc nồng độ 15 mg/m
3
ở thời gian dài có thể bị
hỏng răng và để bảo vệ sức khỏe công nhân nên duy trì nồng độ ở mức 2,9
mg/m
3
.
− Không gây ung thư

b/ Đối với môi trường:
HCl làm cho cây cối chậm phát triển, với nồng độ cao thì cây chết.
HCl có tác dụng làm giảm độ mỡ bóng của lá cây, làm cho các tế bào biểu
bì của lá bị co lại.
JK:81L:8@


























B

@
I.2.1.
P

trong chất lỏng để tách chất. Tuỳ thuộc vào bản chất của sự tương tác mà
ta chia thành:
• Hấp thụ vật lý : Hấp thụ vật lý là quá trình dựa trên sự tương
tác vật lý bao gồm sự khuếch tán, hoà tan của các chất cần hấp thụ vào
trong lòng chất lỏng và sự phân bố của chúng giữa các phân tử chất lỏng.
• Hấp thụ hoá học : Hấp thụ hoá học là quá trình luôn đi kèm
với một hay nhiều phản ứng hoá học và bao gồm hai giai đoạn :giai
đoạn khuếch tán và giai đoạn xảy ra các phản ứng hoá học. Như vậy
sự hấp thụ hoá học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán
của chất khí vào trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển
hoá các chất- tốc độ phản ứng của các chất. Trong hấp thụ hoá học, chất
được hấp thụ có thể phản ứng ngay với các phân tử của chính chất hấp
thụ.
Ư

u
đ

iể m

:
Rẻ tiền nhất là khi sử dụng nước làm dung môi hấp thu, các khí
độc hại như SO
2
, H
2
S, NH
3
, HF, v.v… có thể được xử lý rất tốt bằng
phương pháp này với dung môi nước, các dung môi thích hợp.

xử lý không có khả năng hòa tan trong nước, lựa chọn các dung môi hữu
cơ sẽ nảy sinh vấn đề: Các dung môi này có gây độc hại cho con người
và môi trường hay không?
Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính
kinh tế và kỹ thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành xử lý
và hiệu quả xử lý. Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp) khi sử
dụng dung môi đắt tiền hoặc chất thải gây ô nhiễm nguồn nước. Hệ thống
càng trở nên cồng kềnh phức tạp.
I.2.2.
P
h
ư
ơ
n
g
ph
á
p

h
ấ
p

phụ
:
N

g
u


xảy ra phản ứng hoá học.
Ư

u đ

i ể m

:
Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi khí nếu
chất này có giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ
chúng sẽ được tái sử dụng trong công nghệ sản xuất mà vẫn tận giảm được
tác hại gây ô nhiễm.
Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền thông dụng nhất là
than hoạt tính (than hoạt tính hấp thu được nhiều chất hữu cơ).
N

h

ư
ợ

c

đ

i


ố
t:
Ư

u đ

i ể m:
Nhưng khí có khả năng bắt cháy cao và nhiệt trị cao có thể xử lý
băng phương pháp đốt. Thông thường những hợp chất hữu cơ nhất là các
hydrocacbon chưa no như olephin hoặc mạch vòng ( dãy thơm –
acromatic) la những chất có khả năng bắt cháy lớn khi đốt.
Phương pháp đốt trực tiếp là giải pháp thỏa đáng khi xử lý không
chứa nhiều chất ô nhiễm vô cơ như Sulfur, Chlorine và Fluorine. Trong
những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cần phải
gia nhiệt khi đưa vào đốt. Khí thải của công nghệ chế biến hạt điều
có tính chất này.
Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí độc hại
không cần thu hồi hoặc khả năng thu hồi thấp, khí thu hồi không có giá trị
kinh tế lớn.
Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào các mục đích
khác.
N
h

ư

ợ

• Thiết bị màng lọc
• Thiết bị hấp thụ
• Thiết bị lọc tĩnh điện
• Thiết bị lọc ướt
• Thiết bị buồng đốt
APQRST(
7U<>*L.*/(VW:814:81X#*.%Y'EI:CF#
Hấp thụ khí HCl bằng nước được thực hiện trong các thiết bị khác
nhau. Trong tháp đệm, hiệu quả có thể đạt 88%, tháp đĩa 90-99%, tháp đĩa
chóp 97,8%.
− Khi tiếp xúc với nước, nó nhanh chóng bị ion hóa, tạo thành các
cation hydro (H
3
O
+
) và các anion clorua (Cl
-
) thông qua phản ứng hóa học
thuận nghịch sau:
HCl + H
2
O → H
3
O
+
+ Cl
−

− Nhược điểm cơ bản của phương pháp này tạo sương mù các giọt
axit lỏng, mà việc thu hồi nó không đạt hiệu quả cao.

− Hấp thụ bằng H
2
O: tạo sương mù các giọt axit lỏng, mà việc thu
hồi nó không đạt hiệu quả cao.
− Phương pháp hấp thụ: ít được sử dụng do chi phí phục hồi chất
hấp phụ lớn, chất hấp phụ thường đắt và hiếm.
Sử dụng dung dịch kiềm NaOH, để hấp thụ HCl cho phép tăng
hiệu quả xử lý và đồng thời trung hòa nước thải.
Lựa chọn phương pháp hấp thụ. Vì: phương pháp này có thể thu hồi
cấu tử có giá trị từ hỗn hợp khí để xử lý các tạp chất độc hại.Cụ thể ở đây là
cấu tử Cl
-
có mặt trong khí HCL được tách ra và đem đi xử lý.
7Pa(Ce#EY<*Ca:8<*=<*U<>*LEI#=#>*%f>VX*U<>*L@
, Pa(Ce#EY<*Ca:8<*=<*U<>*L@
Hấp thụ là quá trình lôi cuốn khí và hỗn hợp khí bởi chất lỏng.Cấu tử
được tách ra từ hỗn hợp gọi là cấu tử mục tiêu hay cấu tử chính.
Hấp thụ là quá trình khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha
lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại,
nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha khí, ta có quá trình nhả
khí. Nguyên lý của hai quá trình là giống nhau.
Quá trình hấp thu tách một hay nhiều chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí
thải (pha khí) bằng cách xử lý với chất lỏng (pha lỏng). Khi này hỗn hợp
khí sẽ được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lựa một
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
11
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong
chất lỏng.
- Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ.

4$%&'@
Rẻ tiền nhất là khi sử dụng nước làm dung môi hấp thu các khí độc
hại như: SO
2
, H
2
S, NH
3
… có thể được xử lý tốt với phương pháp này.
Có thể sử dụng kết hợp khicần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí
thải có chứa cả bụi lẫn chất khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan
tốt trong nước rửa.
*40f>$%&'@
Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm giảm khi nhiệt độ khi dòng
khí tăng cao nên không thể dùng khi xử lý dòng khí thải có nhiệt độ cao.
Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận
hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lý khí nhiều trường hợp ta phải lắp đặt
thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, hiệu
quả của quá trình xử lý khí như vậy thiết bị trở nên cồng kềnh, vận hành
phức tạp.
Khi làm việc hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi khống chế, điều
chỉnh mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm
lượng bụi lớn.
Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí can
được xử lý không có khả năng hòa tan trong nước, lựa chọn dung môi hữu
cơ sẽ nảy sinh vấn đề: Các dung môi này có gây độc hại cho con người và
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
13
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc

4=>2m:*>2,3$p%@
Khi chất khí ô nhiễm từ khí thải vào chất lỏng hấp thụ các phân tử
được trao đổi qua vùng ranh giới gọi là lớp biên (màng, phim).Các phân tử
đi qua lớp biên từ 2 phía, một số từø phía chất khí, một số từ phiá chất lỏng.
Cường độ trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố tác động lên hệ thống
như áp suất, nhiệt độ, nồng độ và độ hòa tan của các phân tử. Cường độ trao
đổi sẽ tăng nếu giữa pha lỏng và pha khí xảy ra phản ứng hóa học, hay các
phân tử khí không thể quay trở về khối khí, khi có tác động của các quá
trình vật lý.
Quá trình hấp thụ kèm theo sự tảo nhiệt và sự tăng nhiệt độ của hệ
thống.
Khi pha khí phân tán vào pha lỏng xảy ra hiện tượng dẫn nhiệt làm
năng lượng của cấu tử pha khí bị giảm. Hiện tượng này xảy ra là do sự
chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí, làm cho các phân tử này bị xáo
trộn từ đó dẫn tới sự can bằng năng lượng giữa 2 pha. Nhờ có sự chuyển
động này mà sự khác biệt cục bộ về nồng độ chất khí trong hỗn hợp sẽ được
giảm dần ngay cả khi không có sự can thiệp của ngoại lực như: quay, lắc.
Mặt khác, tổng thể tích của hệ thống trong quá trình hấp thụ cũng
giảm do thể tích pha khí giảm.
- U<>*L$q:8:*%j>: được tiến hành với sự giải nhiệt pha lỏng
bằng thiết bị truyền nhiệt bố trí trong tháp hấp thụ. Nếu nồng độ ban đầu
không lớn hoặc lưu lượng chất lỏng lớn thì sự thay đổi nhiệt độ của chất
lỏng không đáng kể.
- U<>*L$q:8=<: diễn ra khi không có sự trao đổi với bên
ngoài, khi này cơ cấu thiết bị được đơn giản hóa nhưng điều kiện can
bằng không tốt.
- Tháp hấp thụ phải thỏa mãn những yêu cầu sau: Hiệu quả và có
khả năng cho khí đi qua, trở lực thấp (<3000pa), kết cấu đơn giản và vận
hành thuận tiện, khối lượng nhỏ và không bị tắc nghẽn do cặn sinh ra
trong quá trình hấp thụ.

*=<'I:81N:8;:8
 Thiết bị màng đĩa quay:
Nguyên lý hoạt động:Dòng khí đi qua hệ thống gồm nhiều tấm đục
lỗ hay lưới bằng kim loại. Những tấm lưới này luôn được thấm ướt bằng
một chất lỏng thích hợp.Thiết bị này có cấu tạo giống như thiết bị đĩa quay
trong xử lý bụi.Chất lỏng được phân bố đều trên các tầng đĩa, chuyển động
từ trên xuống và được quay tròn liên tục trong suốt quá trình xử lý.
Ưu điểm: Sức cản thủy lực nhỏ, có thể làm việc với mức tiêu hao
chất hấp thụ thấp.Cho phép vận tốc khí lớn nên đường kính tháp tương đối
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
16
Chất khí đi vào
Chất lỏng đi ra
Chất khí đi ra
Chất lỏng đi vào
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
nhỏ, kinh tế hơn những tháp khác.Được sử dụng khi năng suất lớn, lưu
lượng lỏng nhỏ và môi trường không ăn mòn.
*%f>VX'I:8$r,k4,0
Tháp hấp thu loại đệm:
Nguyên lý hoạt động:Trong tháp người ta nhồi các vật thể nhựa,
sành, sứ, lò so kim loại, vụn than cốc… để làm tăng diện tích tiếp xúc hai
pha.Khi vận hành khí thải được đưa từ dưới lên còn chất lỏng được đưa từ
trên xuống. Trong đó, màng chất lỏng trong chuyển động từ đơn nguyên từ
vật liệu này sang vật liệu khác thì màng cũ được phá vỡ và màng mới được
hình thành. Việc phá vỡ là do sự chuyển động ngược chiều của dòng khí.
Ưu điểm: Có thể làm việc với tốc độ dòng khí lớn mà không bị tắc
nghẽn. Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn
mòn, tỷ lệ lỏng: khí lớn, khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn
lắng.

ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
U4>N3>*%f>VX?-%V`>
Pa$9>*=<?-%V`>
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
19
Chất khí đi vào
Chất lỏng đi ra
Chất lỏng đi vào
Chất khí đi ra
Màng phân
phối
Chất lỏng đi
vào
Chất lỏng đi ra
Chất khí đi vào
Tấm chắn
Chất khí đi ra
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
 Tháp phun:
Nguyên lý hoạt động:Chất lỏng được phun thành dạng bụi mù sương
từ trên xuống, khí đi từ dưới lên nhằm tăng diện tích tiếp xúc để nồng độ
thực tế của chất cần hấp thụ của pha khí giảm dần theo chiều từ dưới đi lên
và nồngđđộ chất bị hấp thụ trong pha lỏng được tăng dần theo chiều từ trên
xuống. Quá trình này có lợi cho việc tăng hiệu quả xử lý.
Là tháp có cơ cấu phun chất lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất trong
đó chất lỏng được phun thành những giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết
bị và cho dòng khí đi qua.Tháp phun được sử dụng khi yêu cầu trở lực bé và
khí có chứa hạt rắn.
Pa$9>*=<<*4:
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC

t clorua kim lo
?
i)
Khí sạch
BƠM
ỐNG KHÓI
BỒN CAO VỊ
TRƯỜNG ĐH K
? TH U?T-CƠNG NGH?
TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CNSH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ KHÍ THẢI
HẤP THU KHÍ HCl BẰNG DUNG DỊCH KIỀM
GVHD
SVTH
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
BỒN CHỨA
QUẠT
SỐ BẢNG VẼ : 02
BẢNG VẼ SỐ 01
NN 30-06-2011
NHT :15-08-2011
THÁP HẤP THỤ
QUẠT
BỂ CH
? A DD NaOH
dd NaOH vào
Khí sạch
LÂM VĨNH SƠN
NHÓM I

+ Áp suất 1at
Ký hiệu tính toán:
X
V
: Tỷ số mol khí trong dòng lỏng vào tháp hấp thụ, (kmol
HCl/kmol dung môi)
X
r
: Tỷ số mol khí trong dòng lỏng vào tháp hấp thụ, (kmolHCl/kmol
dung môi)
Y
v
: Nồng độ mol tương đối của khí trong hỗn hợp khí thải vào tháp
hấp thụ, (kmolHCl/kmol khí trơ)
Y
r
: Nồng độ mol tương đối của khí trong hỗn hợp khí thải khi đi ra
tháp hấp thụ, (kmolHCl/kmol khí trơ)
x
v
: Phần mol khí trong pha lỏng đi vào tháp hấp thụ, (kmolHCl/kmol
dung dịch)
x
r
: Phần mol khí trong pha lỏng ra khỏi tháp hấp thụ, (kmolHCl/kmol
dung dịch)
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
22
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
y

v
y
1 y−
=
0075,01
0075,0
−
= 0,0075 ( kmol HCl/k mol khí trơ)
- Ta có : PV = n.R.T
Trong đó : P : áp suất khí quyển (at)
V : thể tích không khí (l)
R : hằng số khí lý tưởng ( R = 0.082)
n : số mol khí ( kmol)

n
v
=
.
P
R T
 C
kk
=
n
v
=
.
P
R T
=

5,36
0451,0
= 3,1.10
-5
( kmol HCl/ kmol hỗn hợp khí)
Nồng độ mol tương đối của HCl
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
23
ĐỒ ÁN MÔN: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. Nguyễn Chí Hiếu
Y
r
=
r
r
y
1 y−
= 3,1.10
-5
( kmol HCl/ kmol khí trơ)
c) Hiệu suất hấp thụ
Hiệu suất hấp thụ H =
Yv-Yr
Yv
=
0075,0
10.1,30075,0
5−
−
= 0,9958 = 99,58%
Chọn hiệu quả xử lý của tháp hấp thụ là: η= 86%

P là áp suất của khí đang xét
Hằng số Henry của khí HCl ở nhiệt độ t = 30
o
C
H = 0,0022.10
6
mmHg = 2200 mmHg
Nồng độ tối đa HCl trong chất lỏng có thể xác định từ phương trình (*)
Y
cb
= Y
đ
= 0.0075 =
X
X
).
760
2200
1(1
.
760
2200
−+
→ X
max
=0,0026
Cho X thay đồi trong khoảng từ 0 – 0,003 với bước nhảy 0,0005 ta dựng
đường cân bằng.
Đối với khoảng thứ nhất:
Từ công thức (*) ta tính được nồng độ cân bằng:

3 0,001 0,0015 0,004354
4 0,0015 0,002 0,005811
5 0,002 0,0025 0,007271
6 0,0025 0,003 0,008734
7 0,003 0,0035 0,010199
*Ca:8>2m:*$CH:8(I'E%j#@
Dạng đường làm việc đi qua 2 điểm:
A(X
d
,Y
c
) = A(0;1.05.10
-3
)
B(X
c
,Y
d
) , Y
d
= 0.0075 (kmolHCl/kmolkhitrơ), điểm B là điểm của đường
cân bằng và đường làm việc. Vì vậy ta dựng đường làm việc của quá trình
hấp thụ tương đương với lưu lượng chất hấp thụ tối thiểu (m
min
).
Y
d
= 0.0075 dựa vào đường cân bằng xác định được
*
X

1,2.2,5 3m = =
Phương trình đường làm việc có dạng:
Y = 3X + 1.05.10
-3
Nồng độ HCL trong pha lỏng đầu ra
Yđ = 0.0075 dựa vào phương trình đường làm việc suy ra Xc = 2.15.10
-3
!zt!wxsy{!w[
XỬ LÝ KHÍ HCL BẰNG NƯỚC
25