Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN 2: XỬ LÝ KHÍ ACID

PHẦN 2: XỬ LÝ KHÍ ACID

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

1000 µg/mL vì thực tế chỉ có 90% NO2 trong khơng khí được chuyển thành ion NO2– khi

hấp thu trong dung dịch hấp thu.

• Dung dịch chuẩn sodium nitrite sử dụng (10 µg NO2/mL): lấy 1 mL (dùng

micropipette) dung dịch NaNO2 gốc vào bình định mức 100 mL và định mức đến vạch

bằng nước cất. Dung dịch này chuẩn bị ngay khi sử dụng.

• Nước cất sử dụng phải là loại khơng có chứa ion nitrite (nước cất 2 lần)

3. THỰC NGHIỆM XỬ LÝ KHÍ THẢI CHỨA HƠI NO2

3.1 Mục tiêu:

Đánh giá khả năng xử lý khí có chứa NO 2 của mơ hình thí nghiệm đồng thời rút ra

kết luận về ngun lý hoạt động của mơ hình xử lý khí chứa hơi axit.

3.2 Nguyên tắc:

Xác định nồng độ NO2 tại đầu vào và nồng độ NO 2 của khí đầu ra sau khi qua tháp

hấp thụ. Thay đổi lượng NO2 đầu và, Từ đó tính tốn hiệu suất xử lý của mơ hình. Rút ra

kết luận.

3.3 Nội dung thực hiện:

Các thơng số về tốc độ dòng khí và lưu lượng nước tưới trong cột đệm được giữ

nguyên như thí nghiệm loại bụi.

Tạo khí NO2 sau đó đưa khí vào mơ hình, thay đổi lần lược các thơng số đầu vào như

sau:

Lượng NO2 đưa vào thay đổi từ . . . mL/phút => xác định sự thay đổi của hàm lượng

NO2 đầu vào.

Phương pháp lấy mẫu: Cho vào bình impinger 10 mL dung dịch hấp thu, tại vị trí lấy

mẫu đầu vào (trên mơ hình), tiến hành lấy mẫu với tốc độ bằng với tốc độ đưa khí

vào mơ hình, lấy trong khoảng 30s. Đồng thời cho dung dịch hấp thu vào chai thu

mẫu khí đầu ra để lấy mẫu khí đầu ra. Tiến hành lên màu, đo quang sau đó tính tốn

hàm lượng NO2 trước và khi đi qua tháp hấp thu.

Kiểm tra pH của dung dịch nước chảy ra từ tháp hấp thụ để thấy được sự khác biệt

trước và sau khi cho khí NO2 đi qua tháp.

3.4 Phân tích mẫu :

* Đối với mẫu đầu vào:



10



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

Định mức bình chứa mẫu bằng dung dịch hấp thu và tiến hành đo màu cùng với dãy màu

chuẩn ở bước sóng 550 nm. Việc phân tích mẫu tiến hành càng sớm càng tốt để tránh mất

mẫu do các phản ứng với chất oxy hóa mạnh trong khơng khí.

* Đối với mẫu đầu ra:

Tăng thời gian lấy mẫu so với mẫu đầu vào. Tiến hành định mức và đo như đối với

mẫu đầu vào tùy thuộc vào màu của dung dịch sau khi lấy mẫu.

3.5 Dựng đường chuẩn :

Xây dựng thang màu chuẩn: cho lần lượt 0; 0.2; 0.4; 0.6; 0.8 và 1.0 mL dung dịch nitrit

chuẩn (10 µg NO2/mL) vào bình định mức 25 mL. Nồng độ tương ứng là 0.08; 0.16;

0.32; 0.64 và 0.64 µg NO2/25 mL. Đo độ hấp thu của dãy màu chuẩn ở bước sóng 550

nm với dung dịch so sánh là bình đầu tiên.

Bình định mức 25 mL



0



1



2



3



4



5



Dd chuẩn nitrit (10 µg

NO2/mL) (mL)



0



0.2



0.4



0.6



0.8



1.0



Dung dịch hấp thu (mL)

NO2 (µg/mL) tương ứng



Định mức đến vạch bằng dung dịch hấp

thu

0



0.08



0.16



0.24 0.32 0.40



4. TÍNH TỐN KẾT QUẢ

- Dựng đồ thị chuẩn giữa độ hấp thu A và nồng độ NO 2 (µg/mL) của dãy màu chuẩn. Đồ

thị có dạng y = a + bx, với y là độ hấp thu, x là nồng độ NO2 tương ứng.

- Dựa vào độ thị chuẩn, tính hàm lượng NO2 có trong bình định mức 25 mL. Tính ra đơn

vị µg.

- Nồng độ NO2 có trong khơng khí được tính tốn theo cơng thức:



Trong đó,

V0 :



Thể tích khơng khí đã lấy (L) quy về điều kiện 250C, 1 atm

V0 =



PVT0

P0T



11



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

P : áp suất khơng khí tại nơi lấy mẫu

V : thể tích mẫu khơng khí (lít)

T : nhiệt độ trung bình của khơng khí trong thời gian lấy mẫu (0K)

P0 = 1 atm

T0 = 2980K

-



Nồng độ NO2 đổi sang đơn vị ppmV:



Kích thước hạt bụi tham khảo

Nguồn

Cơng nghiệp luyện kim

Lò nấu gang

Lò thổi oxy

Lò martin

Lò cao

Lò điện

Lò quay

Cơng nghiệp hóa chất

Thu hồi acid sulfuric

-Hấp thu bằng nước

-Hấp thụ bằng 40% dd acid

Cô đặc acid

Sản xuất acid photphoric

Sản xuất titan clorua và titan dioxide

Luyện kim màu

Lò cao nấu chì

Lò nấu chì phản xạ

Sản xuất hợp kim magie

Sản xuất kẽm

Lò nấu đồng phản xạ

Cơng nghiệp vật liệu



Loại bụi



Kích cỡ

µm



Oxides sắt, oxide sillic, cốc

Oxides sắt

Oxides sắt, oxide kẽm

Quặng sắt, cốc

Bụi sắt-siliic

Bụi sắt-mangan

Quặng sắt



0.1-10

0.5-2.0

0.08-1.0

0.5-20.0

0.01-1.0

0.1-1.0

0.5-50



Sương mù H2SO4

Sương mù H2SO4

Sương mù H2SO4

Sương mù H2SO4

Sương mù H3PO4

0.5-1.0

Hợp chất chì

Chì và hợp chất thiếc

Nhơm clorua

Kẽm và kẽm oxide

Oxide kẽm



12



0.1-1.0

0.1-0.8

0.1-0.9

0.1-1.0

0.05-0.5



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

Lò vơi

Sản xuất atphan

Lò ximăng

Cơng nghiệp sản xuất giấy

Lò nung vơi

Bột giấy

Khác



Bụi

Phơi nhơm

Amiăng

Đá vơi

Tinh bột

Phơi gỗ

Mùn cưa



Vơi

Đá vôi và đất đá

Ximăng



1.0-50.0

1.0-50.0

0.5-55.0



Bụi vôi

Soda

Natri sulfate



0.1-50.0

0.1-2.0



Tro

Tinh bột

Cát



0.1-3

>0.2

50-1000



Khối lượng riêng của hạt

kg/m3

2720

2200

2780

1270

11



13



Kích thước

µm

335

261

71

64

1370

1400



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

Bài 2: THỰC TẬP MƠ HÌNH XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG

XÚC TÁC TIO2/UV

Thời gian thực tập: 1 ngày

Số lượng sinh viên: 10sv/nhóm

Thiết bị cần thiết:

- Mơ hình quang xúc tác.

- Máy quang phổ spectrophotometer.

- Đèn UV-C = 15w (λ = 100 – 280 nm).

- Flowmeter.

Dụng cụ - hố chất cần thiết (Dùng nước cất 2 lần)

• Dụng cụ

- Impinger:

6 cái

- Bình định mức 100 mL:

4 cái

- Bình định mức 50 mL:

9 cái

- Pipet bầu 10 mL:

1 cái

- Pipet bầu 20 mL:

1 cái

- Pipet vạch 5 mL:

1 cái

- Ống nhỏ giọt:

1 cái

- Bình nước cất:

1 cái

- Thau:

1 cái

- Bóp cao su:

1 cái

- Curvet thuỷ tinh:

2 cái

- Đũa thuỷ tinh:

1 cái

• Hố chất

- Titanium dioxide TiO2 (Hãng xản xuất Merck - Đức).

- Na2CO3 1%: Cân 10 g hòa tan thành 1 L.

- Na2CO3 10%: Cân 50 g hòa tan thành 500 m L.

- Paranitroanilin: Hòa tan 0,69 g paranitroanilin trong 150 mL axit clohidric 1

M, thêm nước đến 1 L, lắc kỹ.

- Natrinitric (NaNO2) bão hòa: hòa tan 42 g natrinitric trong 50 mL nước cất ở

nhiệt độ phòng.

- Pha thuốc thử: thêm vào 35 mL dung dịch paranitroanilin 7 giọt natrinitric

bão hòa. Lắc trộn đều.

Pha dung dịch phenol chuẩn:

- Dung dịch phenol 1000 ppm : Lấy 1 g phenol cho vào định mức thành 1 L.

(Chuẩn này dùng trong vòng 1 tháng)

- Dung dịch phenol 50 ppm: Lấy 5 mL dung dịch 1000 ppm cho vào bình 100

mL, định mức bằng nước cất. (Dung dịch này bền trong 1 ngày)



14



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

- Dung dịch 5 ppm: Lấy 10 mL dung dịch 50 ppm định mức thành 100 mL.

(Dung dịch này bền trong 2 giờ). Dung dịch 5 ppm được dùng để dựng chuẩn.

1. Giới thiệu

Phenol là chất khí ơ nhiễm độc hại theo tiêu chuẩn của cơ quan bảo vệ môi trường

Hoa Kỳ Clean Air Act quy định ở mục 112(b) (USEPA, 2006a) và nằm trong trong danh

mục các hợp chất nguy hại (ATSDR, 2005), gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người và

sinh vật. Phenol được dùng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau nhưng các nguồn phát thải

phenol chính là từ các nhà máy sản xuất các loại nhựa phenolic và dung môi hữu cơ, từ

các nhà máy lọc dầu, hóa dầu, nhà máy thép, lò than cốc, khí than, nhựa tổng hợp, dược

phẩm, sơn, các ngành công nghiệp gỗ dán và khai mỏ...

Những năm gần đây, vật liệu xúc tác titanium dioxide (TiO 2) ngày càng được

nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực xử lý chất ô

nhiễm. Hiện nay, các nghiên cứu tập trung nhiều vào tối ưu hóa khả năng xử lý của TiO 2

và điều chế các dạng vật liệu xúc tác khác dựa trên TiO 2 nhằm tăng hoạt tính cũng như

mở rộng khả năng ứng dụng của TiO2, từ đó tìm ra những phương pháp sử dụng hiệu quả

TiO2 với qui mô lớn.

2. Cơ sở lý thuyết

Nguyên lý cơ bản về khả năng quang xúc tác trên các chất bán dẫn là khi được

kích thích bởi ánh sáng có năng lượng lớn hay bằng độ rộng vùng cấm của chất bán dẫn

(thường là tia tử ngoại do độ rộng vùng cấm của nó khá lớn ~3.2eV) sẽ tạo ra cặp

electron - lỗ trống (e, h+) ở vùng dẫn và vùng hóa trị. Những cặp electron – lỗ trống này

sẽ di chuyển ra bề mặt để thực hiện phản ứng oxi hóa- khử. Các lỗ trống có thể tham gia

trực tiếp vào phản ứng oxi hóa các chất độc hại, hoặc có thể tham gia vào giai đoạn trung

gian tạo thành các gốc tự do hoạt động như ( •OH, O2-•). Tương tự như thế các electron sẽ

tham gia vào các quá trình khử tạo thành các gốc tự do. Các gốc tự do sẽ tiếp tục oxi hóa

các chất hữu cơ bị hấp phụ trên bề mặt chất xúc tác thành sản phẩm cuối cùng không độc

hại là CO2 và H2O (Mihir K. Chokshi, 2006). Cơ chế xảy ra như sau:



15



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt



(Mills et al., 1997)

Hình 1: Các q trình oxi hóa quang xúc tác xảy ra trong TiO2

TiO2 + hν → TiO2 (h+ + e-)



(2.3)



TiO2 (h+) + H2O → •OH + H+ + TiO2



(2.4)



TiO2 (h+) + OH- → •OH + TiO2



(2.5)



TiO2 (h+) + R → R• + TiO2



(2.6)



TiO2 (e-) + O2 → O2-• + TiO2



(2.7)



TiO2 (e-) + H2O2 → OH- + •OH + TiO2



(2.8)



O2-• + H+ → HO2•



(2.9)



HO2• → O2 + H2O2



(2.10)



H2O2 + O2-• → O2 + OH- + •OH



(2.11)



Từ phương trình (2.4) - (2.6) ta thấy điện tử chuyển từ chất hấp phụ sang TiO 2. Từ

phương trình (2.7) ta thấy phân tử O2 có mặt trong mơi trường sẽ nhận điện tử để trở

thành O2-•. Ngồi ra, từ các phương trình ta thấy quá trình oxi hố phân huỷ chủ yếu phụ



16



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

thuộc vào nồng độ của gốc •OH hấp phụ trên bề mặt TiO2 (phương trình 2.4) và lượng oxi

hồ tan (phương trình 2.7).

Q trình bổ sung thêm H2O2 vào làm tăng hiệu quả phản ứng (phương trình 2.8)

và gốc O2-• sinh ra cũng tham gia vào phản ứng (phương trình 2.9 và 2.11). Kết quả của

quá trình là sinh ra các gốc có tính oxi hóa rất mạnh (chủ yếu là •OH và HO2•).

Sau đó, các hợp chất hữu cơ sẽ bị hấp phụ trên bề mặt TiO 2 và bị oxi hố bởi •OH

và HO2•. Sản phẩm cuối cùng của phản ứng quang hoá là CO2 và H2O.



17



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt



18



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

Hình 2: Sơ đồ mơ hình thực nghiệm



3. Nội dung thực tập

3.1 Vận hành mơ hình

Mơ hình thí nghiệm được thiết lập gồm: hệ thống cấp khí, lò phản ứng và hệ thống

thu mẫu. Sinh viên vận hành mơ hình để tìm hiểu ngun tắc hoạt động của mơ hình,

cách thức vận hành, các thơng số của mơ hình thí nghiệm.

-



Thí nghiệm 1: Xác định hiệu quả xử lý hơi phenol trong dòng khí dưới điều

kiện bật đèn UV nhưng khơng có mặt xúc tác TiO2.



Vận hành mơ hình thí nghiệm bằng cách sục hơi phenol với nồng độ đầu vào

khoảng 50 – 100 mg/Nm3 vào cột phản ứng. Thu mẫu khí đầu ra 3 lần liên tiếp, thời gian

lấy mẫu 30 phút, 2 lần lấy mẫu cách nhau 30 phút. Hiệu suất xử lý của mơ hình được tính

bằng hiệu số giữa nồng độ đầu vào và đầu ra.

-



Thí nghiệm 2: Xác định hiệu quả xử lý hơi phenol trong dòng khí dưới điều

kiện tắt đèn UV, có mặt xúc tác TiO2.



Vận hành mơ hình thí nghiệm bằng cách sục hơi phenol với nồng độ đầu vào

khoảng 50 – 100 mg/Nm3 vào cột phản ứng. Thu mẫu khí đầu ra 3 lần liên tiếp, thời gian

lấy mẫu 30 phút, 2 lần lấy mẫu cách nhau 30 phút. Hiệu suất xử lý của mơ hình được tính

bằng hiệu số giữa nồng độ đầu vào và đầu ra.

-



Thí nghiệm 3: Xác định hiệu quả xử lý hơi phenol trong dòng khí dưới điều

kiện bật đèn UV và có mặt xúc tác TiO2.



Vận hành mơ hình thí nghiệm bằng cách sục hơi phenol với nồng độ đầu vào

khoảng 50 – 100 mg/Nm3 vào cột phản ứng. Thu mẫu khí đầu ra 3 lần liên tiếp, thời gian

lấy mẫu 30 phút, 2 lần lấy mẫu cách nhau 30 phút. Hiệu suất xử lý của mơ hình được tính

bằng hiệu số giữa nồng độ đầu vào và đầu ra.

Tính tốn kết quả và viết báo cáo, nhận xét, giải thích kết quả.



19



Thực tập mơ hình xử lý thải và lò đốt

3.2 Dựng đường chuẩn

Đường chuẩn dựng bằng bình định mức 50 mL.

Dung dịch chuẩn số

1

2

3

Nồng độ (ppm)

0

0,05

0,1

Nước cất 2 lần

DD phenol 5 ppm (cân

0

0,5

1

khối lương (g) )

Dung dịch Na2CO3 1%

Thuốc thử

Định mức



4

0,2

25 mL



5

0,4



6

0,8



7

1,5



2



4



8



15



5 mL

2,5 mL

50 mL



Lắc trộn cẩn thận và để yên 15 phút. Đo mật độ quang của các dung dịch mầu với

cuvet 5cm, kính lọc mầu tím (= 480 nm). Dung dịch so sánh là dung dịch số 1.

4. Phương pháp lấy mẫu

Khả năng xử lý, hiệu suất xử lý hơi phenol được đánh giá thơng qua nồng độ hơi

phenol trong dòng khí đầu vào và đầu ra (Cơng thức tính hiệu suất sinh viên tự xây

dựng). Quy trình lấy mẫu như sau:

- Lấy mẫu đầu vào: Lấy mẫu khí chứa hơi phenol bằng cách cho hấp thụ vào 2

impinger mắc nối tiếp, mỗi impinger chứa 10 mL dung dịch Na2CO3 1%. Nồng độ phenol

trong dòng khí được tính tốn thơng qua nồng độ phenol trong dung dịch sau khi hấp thụ.

Thời gian lấy mẫu 30 phút với tốc độ dòng khí 1,0 L/phút. Sau khi lấy, mẫu được đem

phân tích ngay.

- Lấy mẫu đầu ra: Tiến hành như lấy mẫu đầu vào. Thời gian lấy mẫu 30 phút

với tốc độ dòng khí 1,0 L/phút. Sau khi lấy, mẫu được đem phân tích ngay.



5. Phân tích mẫu (phân tích đồng thời với dãy chuẩn)



20



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN 2: XỬ LÝ KHÍ ACID

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×