THÁP HẤP THỤ – XỬ LÝ KHÍ THẢI
Ô nhiễm không khí hiện tại đang là vấn đề quan tâm của toàn thế giới; nó không những ảnh hưởng đến sức khỏe con người mà còn làm thay đổi cả hệ sinh thái, biến đổi khí hậu toàn cầu dẫn đến những hậu quả khó lường trước được. Do vậy giảm thiểu và xử lý khí thải là việc bắt buộc phải làm để bảo vệ chính chúng ta và các thế hệ mai sau.
1. Nguyên lý hấp thụ trong khí thải
Nguyên lý của phương pháp này là dựa trên sự tương tác giữa chất cần hấp thụ (khí hoặc hơi) với chất hấp thụ là chất lỏng hoặc các chất khác là chất rắn hoặc chất hòa tan trong chất lỏng.
Dựa vào bản chất của sự tương tác nói trên mà người ta chia thành sự hấp thụ vật lý hay sự hấp thụ hóa học:
- Hấp thụ vật lý: Là quá trình dựa trên sự tương tác vật lý thuần túy, nghĩa là chỉ bao gồm sự khuếch tán, hòa tan các chất cần hấp thụ vào trong lòng chất lỏng hay chất rắn và sự phân bố của chúng giữa các phân tử chất đó.
- Hấp thụ hóa học: Là quá trình hấp thụ luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứng hóa học. Sau quá trình khuếch tán là quá trình xảy ra phản ứng hóa học. Như vậy sự hấp thụ hóa học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của chất khí hay hơi vào trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển hóa các chất – tốc độ phản ứng của các chất.
2. Các loại thiết bị tháp hấp thụ
a) Tháp hấp thụ phun sương
Là loại thiết bị hấp thụ đơn giản. Trong tháp phun, chất lỏng được phun thành bụi (sương) từ phía trên xuống, khí thường đi từ dưới lên nhằm làm đà tăng diện tích tiếp xúc và để nồng độ thực tế chất cần hấp thụ trong pha khí giảm dần theo chiều từ trên xuống. Quá trình này rất có lợi cho quá trình tăng hiệu quả xử lý.
Tháp hấp thụ phun sương có thể chia thành ba kiểu khác nhau: (1) thiết bị hấp thụ phun kiểu thùng rỗng, (2) thiết bị hấp thụ phun thuận dòng tốc độ cao và (3) thiết bị hấp thụ phun sương kiểu cơ khí.
– Ưu điểm: Đơn giản, chi phí đầu tư thấp, lực cản thủy động nhỏ và có thể sử dụng đối với khí thải có độ ô nhiễm bẩn cao, chất lỏng dùng để hấp thụ có thể tuần hoàn cho tới khi hấp thụ no mới thải bỏ, do đó mới tiết kiệm được chất hấp thụ.
– Nhược điểm: Chủ yếu của loại thiết bị này là hiệu quả xử lý không cao do hệ số chuyển khối thấp và tốc độ dòng khí không được quá lớn (nhỏ hơn 1m/s) để tránh hiện tượng chất lỏng bị cuốn theo khí ra ngoài.
Thiết bị thuận dòng tốc độ cao. Thiết bị kiểu này phù hợp với dòng khí thải có vận tốc lớn (khoảng 20 – 30m/s); khi vận hành chất lỏng bị cuốn theo cùng dòng khí, sau đó được tách ra bởi một thiết bị kèm theo. Thiết bị phun thuận dòng tốc độ cao có dạng như kiểu thiết bị Venturi (giống như trong xử lý bụi). Khí thải với tốc độ cao đi qua ống thắt, cuốn theo chất lỏng từ của chờ dưới dạng bụi sương và cùng đi vào vùng khuếch tán, động năng của dòng khí chuyển thành áp lực với mức hao hụt là cực tiểu. Thiết bị Venturi được sử dụng khá phổ biến trong xử lý khí thải.
b) Tháp hấp thụ kiểu đĩa chụp
Tháp hấp thụ kiểu đĩa chụp tạo ra sự chuyển động đối dòng của khí và chất lỏng qua từng bậc một. Chất lỏng đi từ phía trên đĩa xuống đáy, rơi vào đáy của đĩa phía dưới rồi tiếp tục chảy xuống phía trên của đĩa tiếp theo. Còn khí thì len lỏi cũng theo còn đường ấy nhưng ngược chiều với chất lỏng.
c) Tháp hấp thụ đệm
Tháp hấp thụ đệm được dùng phổ biến nhất. Trong tháp, người ta thường nhồi các vật thể lồng cồng như ốc sành sứ, lò xo kim loại, vụn than cốc,…để làm tăng diện tích tiếp xúc hai pha. Khi vận hành, khí thải được đi từ dưới lên trên còn chất lỏng đi từ trên xuống dưới. Lưu lượng của hai pha luôn được tính toán trước để thiết bị được đạt hiệu quả cao nhất. Khi chất lỏng được chảy trên bề mặt các vật liệu đệm, về cơ bản chúng có đặt trưng của màng chất lỏng. Tuy nhiên về bản chất quá trình vận hành, giữa thiết bị hấp thụ màng và thiết bị hấp thụ đệm có sự khác nhau. Ở thiết bị hấp thụ màng thì màng chất lỏng chuyển động liên tục theo chiều cao của tháp hấp thụ; còn trong thiết bị hấp thụ đệm thì màng chất lỏng chuyển động từ đơn nguyên của vật đệm này sang đơn nguyên khác thì màng cũ bị phá vỡ và màng mới được hình thành. Quá trình này được lặp đi lặp lại trong suốt chiều dài của tháp. Thực tế trong tháp hấp thụ đệm, các màng chất lỏng khi chuyển từ đơn nguyên đệm này sang đơn nguyên đệm khác thường bị phá vỡ bởi sự chuyển động ngược chiều của dòng khí. Do vậy mà tháp đệm phần nào mang tính chất như tháp hấp thụ sủi bọt.
Sự chuyển động thuận dòng trong tháp đệm đôi khi cũng được sử dụng. Đó là những trường hợp khi tốc độ khí thải khá lớn (10m/s), không hoặc khó thực hiện được đối với kiểu ngược dòng. Sự bố trí thuận dòng sẽ làm tăng quá trình trao đổi chất, giảm trở lực thủy động và giảm kích thước của thiết bị.
d) Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng
Màng chất lỏng trong thiết bị hình tháp được tạo thành khi cho chất lỏng chảy thành màng theo các ống, tấm tĩnh hay đĩa quay được bố trí hợp lý trong tháp. Chất lỏng theo màng có thể chuyển động từ trên xuống dưới và khí từ dưới lên trên; rất ít khi sử dụng chế độ chuyển động cùng chiều từ dưới lên trên (tốc độ làm việc này chỉ sử dụng khi tốc độ dòng khi tốc độ của dòng khí thải cao trên 15 – 20m/s. Với thiết bị màng ống và màng tấm, người ta thường áp dụng cho khí thải có tốc độ trung bình từ 4 – 5m/s.
Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng có ưu điểm là tiết diện tiếp xúc pha khá lớn và có khả năng tách, thoát nhiệt tốt đồng thời với quá trình hấp thụ.
Ngày nay người ta ít còn dùng các thiết bị hấp thụ kiểu màng ống và màng tấm. Chỉ còn phổ biến hơn cả là trong trường hợp hấp thụ một số khí hòa tan tốt, có nồng độ cao từ hỗn hợp khí đậm đặc đồng thời có sự tỏa nhiệt mạnh như HCl, NH3.
Liên hệ Công Ty TNHH Công Nghệ Môi Trường Dovitech để được hỗ trợ.