Các phương pháp xử lý khí thải Clo

Ảnh hưởng của khí thải clo

Gây kích ứng , làm hư hại , tổn thương (bỏng) các bộ phận cơ thể tiếp xúc , va chạm gây dính như : đường hô hấp, đường tiêu hóa , mắt , da, răng …
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, mom.
– Bắt đầu ở nồng độ 0,1-3,23 mg/m3 đã thấy có mùi; từ 2,83-12,8 mg/m3 thấy mùi rõ và từ 8,3-32,9 mg/m3: thì cảm thấy có mùi nặng.
– Công nhân làm việc nồng độ 15 mg/m3 ở thời gian dài có thể sẽ bị hỏng răng và để bảo vệ sức khỏe cho công nhân thì nên duy trì nồng độ ở mức 2,9 mg/m3.
– Không gây ung thư.

Khi hít phải các hơi axit trong không khí hoặc các sản phẩm của hơi axit luôn luôn bốc ra khí HCl gây kích ứng đường hô hấp khi tác dụng với kim loại và đun nóng càng bốc ra nhiều khí HCl , có thể gây viêm phổi hóa học.

HCl làm cho cây cối chậm phát triển , với nồng độ cao thì cay 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.

Các phương pháp xử lý khí clo

1. Hấp thụ hiđro clorua bằng nước

Hấp thụ hidro clorua bằng nước được thực hiện trong những thiết bị xử lý khác nhau . Hiệu quả xử lý của nó phụ thuộc lượng nước tưới . Trong tháp đệm hiệu quả xử lý có thể đạt 88%, tháp đĩa 90-99%, tháp dĩa chóp 97,8% .

Ưu điểm :

– HCl tan nhiều trong nước(1 thể tích nước có thể hòa tan 500 thể tích khí HCl).
– Nước là dung môi rẻ tiền, dễ sử dụng,dễ kiem và không gây độc hại.

Nhược điểm:

Tạo sương mù các giọt axit lỏng mà việc thu hồi lại đạt hiệu quả không cao.

2. Khử khí clo bằng sữa vôi

Cơ sở của phương pháp dùng sữa vôi để xử lý khí Clo là khí clo có phản ứng với vôi tôi Ca(OH)₂ như sau:

Giai đoạn một:

2Ca(OH)₂ + 2C1₂ → Ca(OCl)₂ + CaCl₂ + 2H₂0 (15.48)

Phản ứng trên xảy ra trong điều kiện môi trường kiềm (đầy đủ với) và cho ra các chất canxi hypoclorit, canxi clorua và nước.

Giai đoạn hai:

Bắt đầu khi vôi đã tác dụng chất với clo mà clo vẫn tiếp tục được bổ sung vào quá trình, lúc đó ta sẽ có:

Cl₂ + H₂0 → HC1 + HClO (15.49)

Ca(OCl)₂ + 4HC10 → Ca(C10₃)₂ + 4HC1 (15.50)

2Ca(OCl)₂ + 4HC1 → 2CaCl₂ + 4HC10 (15.51)

Như vậy trong điều kiện bình thường, khi cung cấp thừa một lượng nhất định, chất kiềm thì quá trình chi diễn ra theo giai đoạn một.

Khi trong khí thải có chứa CO₂ và HCl, ta sẽ có các phản ứng kèm theo sau đây:

Ca(OH)₂ + C0₂ → CaC0₃ + H₂0 (15.52)

và Ca(OH)₂ + 2HC1 → CaCl₂ + 2H₂0 (15.53)

Chất canxi hypoclorit thu được của quá trinh khử clo theo giai đoạn một cần được xử lý trước khi thải ra ngoài để tránh gây độc hại cho môi trường xung quanh. Có thể phân giải canxi hypoclorit bằng xúc tác ở nhiệt độ 70 – 80°c. Chất xúc tác là hỗn hợp trong nước của các muối sunfat của 3 kim loại: niken, đồng và sắt theo tỷ lệ 1:1:3. Kết quả thu được là:

Ca(OCl)₂ = CaCl₂ + 0₂(1)

Sơ đồ hệ thống xử lý khí Clo bằng sữa vôi

Sơ đồ hệ thông xử lý khí clo bằng vôi được thể hiện ở hình 15.13.

Khí thải sau khi được làm nguội đến nhiệt độ 70°c đi vào scrubơ 1 được tưới bằng dung dịch sữa vôi, ở đó các chất khí clo, HCl và CO₂ bị sữa vôi hấp thụ, đồng thời khí được làm nguội đến nhiệt độ 30 – 40°c. Khí sạch đi qua bộ phận chắn nước 2 rồi thoát ra ngoài trời. Đế lớp đệm của thiết bị hấp thụ cũng như bộ phận chắn nước không bị đóng rắn, người ta bố trí hộ thống cấp nước để giội rửa định kỳ. Dung dịch sữa vôi đã sử dụng từ scrubơ 1 chảy vào bể tuần hoàn 3, phần cặn lắng xuống dưới, còn phần đã lắng trong bên trên được bơm lên tưới trở lại cho scrubơ một cách tuần hoàn. Một phần dung dịch từ bể 3 được đưa sang bể phân hủy 4, ở đó được cấp hỗn hợp xúc tác qua bộ phận khống chế liều lượng 5, sau đó dung dịch từ bể 4 được bơm vào tháp xử lý nhiệt 6 để thực hiện quá trình phân hủy hypoclorit trước khi thải ra ngoài. Sữa vôi mới với nồng độ 150 g/1 CaO được bổ sung định kỳ vào bể tuần hoàn 3 để bù lại số dung dịch thải ra ngoài. Quá trình phân hủy canxi hypoclorit phải kéo dài từ 45 – 90 phút.

Theo số liệu thực tế của Viện nghiên cứu Làm sạch khí của Liên XA (cũ) (NIIOGAS) phương pháp xử lý khí Clo nêu trên cho hiệu quả 95 – 98%.

Ưu điểm chính của phương pháp này là đơn giản, nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền. Tuy nhiên, phương pháp cũng có nhiều nhược điếm:

– Sự hình thành canxi hypoclorit trong dung dịch sữa vôi đòi hỏi phải xử lý trước khi thải ra cống rãnh thoát nước.
– Tiêu hao nhiều sữa vôi nhất là khi trong khí thải có chứa cacbonic CO₂.

3. Xử lý khí Clo theo phương pháp axit

Phương pháp này được áp dụng khi trong khi thải ngoài clo ra còn chứa nhiều khí sunfu đioxit. Quá trình xử lý khí Clo được thể hiện bằng các phản ứng sau đây:

S0₂ + H₂0 → H₂S0₃ (15.55)

H₂S0₃ + Cl₂ + H₂0 → H₂S0₄ + 2HC1 (15.56)

Phương pháp axit cho khả năng khử đồng thời clo và sunfu đioxit, kết quả thu được là axit clohyđric 10 + 15% có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau trong công nghiệp.

Một dạng tương tự của phương pháp axit được áp dụng để xử lý khí thải từ lò điện kiểu đứng của nhà máy sản xuất magie như sau:

Khí thải có chứa HCl và SO₂ nồng độ trung bỉnh khoảng 1,3% theo thể tích, bụi với nồng độ 15 g/m³ gồm các clorua canxi, natri và magie. Khí thải ở nhiệt độ 200^oc đi vào hộ tháng scrubơ. Scrubơ đầu tiên được tưới bằng dung dịch axit clohydric loãng theo sơ đồ tuần hoàn, ở đó chủ yếu là khử bụi và hạ nhiệt độ khí xuống khoảng 65°c. Tiếp theo khí đi vào scrubơ thứ hai tưới bằng dung dịch axit clohyđric 9,7%, tại đây 97% HCl trong khí thải được khử, nhiệt độ khí giảm xuống còn 55 – 56°c. Sau đó khí đi qua bộ phận tách giọt nước rồi thoát ra ngoài. Trong quá trình tưới, axit clohyđric sẽ đậm đặc đến nồng độ 10% và chảy vào bể tuần hoàn, tại đó axit được lọc cặn bẩn và pha thêm nước theo tỷ lệ thích hợp để bơm lên tưới trở lại cho các scrubơ. Một phần axit HCl thừa thu được tới độ đậm đặc 10% có thế được trữ như là sản phẩm của hệ thống xử lý để cung cấp cho các nơi tiêu thụ.

Ưu điểm : Phương pháp axit cho khả năng hấp thụ đồng thời clo và sunfua dioxit.

Nhược điểm : Vận hành tốn kém do kèm theo xử lý thêm hidro sunfua.