- Giới thiệu chung về thủy ngân. - Tính chất của thủy ngân. - Ứng dụng, độc tính và nguồn phát thải thủy ngân. - Nghiên cứu khả năng hấp phụ hơi của vật liệu. - Một số công nghệ xử lý hơi thủy ngân. - Sơ đồ thiết bị xử lý hấp phụ hơi Hg. - Kết quả chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân. - Thủy ngân kim loại ở nhiệt độ phòng. - Máy đo huyết áp thủy ngân. - Thiết bị xử lý hơi thủy ngân. - Hệ thống xử lý hơi thủy ngân tại mỏ. - Sơ đồ thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân CS 1-3m 3 /h. - Sơ đồ cột hấp phụ. - Mô hình hệ thống xử lý hơi thủy ngân. - Khả năng hấp phụ brom của than hoạt tính. - Tại Việt Nam, hầu như chưa có hệ thống xử lý hơi thủy ngân đối với các hoạt động sản xuất, xử lý có phát thải thủy ngân như đốt rác, tái chế rác thải. - Trong số các công nghệ xử lý hơi thủy ngân được công bố trên thế giới, phương pháp hấp phụ là phương pháp có nhiều ưu điểm hơn cả về hiệu quả xử lý, giá thành và tính khả thi khi áp dụng thực tế. - Các loại khoáng này trung bình chứa khoảng 80 phần tỷ thủy ngân. - Thủy ngân nguyên tố làm gia tăng mức độ ô nhiễm không khí. - hoặc ở dạng oxy hóa như oxit thủy ngân (HgO), thủy ngân clorua (HgCl 2 ) và mercurous chloride(Hg 2 Cl 2 ).[10]. - Sơ đồ thế oxi hóa khử của thủy ngân:. - Còn khi tác dụng với thủy ngân kim loại, muối Hg 2+ lại tạo thành muối Hg 2 2+. - Cơ thủy ngân có công thức tổng quát là RHgX và R 2 Hg (R là gốc hidrocacbon và X là anion axit). - Đa số cơ thủy ngân là những chất lỏng dễ bay hơi, độc và có khả năng phản ứng cao. - Thủy ngân fulmiat Hg(CNO) 2 được dùng trong công nghệ chế tạo thuốc nổ,. - Hơi khói từ ngòi nổ fulmiat thủy ngân có thể gây nhiễm độc.[5]. - Ngoài ra thủy ngân được sử dụng chủ yếu trong sản xuất các loại hóa chất, trong kỹ thuật điện và điện tử. - Máy đo huyết áp chứa thủy ngân (đã bị cấm ở một số nơi).. - Phong vũ kế thủy ngân, bơm khuyếch tán, tích điện kế thủy ngân và nhiều thiết bị phòng thí nghiệm khác. - Hơi thủy ngân được sử dụng trong đèn huỳnh quang. - Ngày xưa, để chữa bệnh tắc ruột, người ta cho bệnh nhân uống thủy ngân lỏng (100-200 g). - Thủy ngân phát thải vào khí quyển chủ yếu từ quá trình than nhiệt điện. - Nghiên cứu của Economic Information cho thấy 0,5 mg thủy ngân trong một bóng đèn tiết kiệm năng lượng có thể làm ô nhiễm 180 tấn nước và đất. - Mục tiêu: Đề xuất được phương pháp xử lý hơi thủy ngân và công nghệ sử dụng để thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu. - Nghiên cứu than hoạt tính đã biến tính Br làm vật liệu hấp phụ hơi thủy ngân.. - Nghiên cứu các công nghệ xử lý hơi thủy ngân trong nước và sử dụng công nghệ tháp hấp phụ chế tạo thiết bị.. - Những sự thay đổi này ít ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ hơi thủy ngân của vật liệu, mà sự quyết định ở đây là hoạt tính bề mặt của vật liệu đối với hơi Hg kim loại [2].. - Lượng thủy ngân được hấp phụ là hiệu số giữa lượng thủy ngân chạy không tải và lượng thủy ngân không bị hấp phụ trong cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất và lưu lượng dòng khí.. - Than hoạt tính mang brom từ 5% trở lên có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân hầu như hoàn toàn (từ 98% trở lên). - Điều này rất có ý nghĩa và thuận lợi cho việc hấp phụ hơi thủy ngân ở các nguồn thải có nhiệt độ cao.. - Để xác định tải trọng hấp phụ hơi thủy ngân trong điều kiện cân bằng của các vật liệu ở các nồng độ hơi Hg khác nhau, thử nghiệm được tiến hành như sau: cột hấp phụ được nhồi 1,00g vật liệu, cho thiết bị chạy với lưu lượng dòng khí mang là 0,50 L/phút. - Nồng độ hơi thủy ngân sau cột hấp phụ được phân tích liên tục (ít nhất 30 phút một lần). - Khi kết quả đo nồng độ hơi thủy ngân ở đầu ra xấp xỉ đầu vào thì cột hấp phụ được coi là đã cân bằng hấp phụ ở nồng độ đầu vào đó. - Vật liệu than hoạt tính Trà Bắc dạng kích thước 0,1- 0,5 mm bản thân nó có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân khá tốt, nhưng môi trường nhiệt độ cao thì giảm mạnh. - Khi than được biến tính bằng brom nguyên tố thì khả năng hấp phụ hơi thủy ngân được cải thiện rõ rệt cả về dung lượng hấp phụ lẫn độ bền và ổn định trước tác động của nhiệt độ. - dụng xử lý hơi thủy ngân ở các nguồn khí có nhiệt độ cao, quy trình biến tính khá đơn giản, có thể tiến hành ở những nơi có ít điều kiện về trang bị kỹ thuật. - Để có thể chế tạo được thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân chúng tôi đã tham khảo thêm một số công nghệ đã và đang được nghiên cứu trong nước. - Ba công nghệ thường được áp dụng để kiểm soát hơi thủy ngân: công nghệ tinh chế nguyên liệu đầu vào, công nghệ dùng tháp hấp thụ và công nghệ dùng tháp hấp phụ.. - Thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân – Mercury Vapor Adsorption System ( Hg – VAS 3) thuộc đề tài KC.08.15/11-15 được đặt tại bộ môn Hóa Môi trường – Khoa hóa học – Trường đại học Khoa học Tự nhiên – ĐH Quốc gia Hà Nội.. - Hệ thống thiết bị nghiên cứu khả năng hấp phụ hơi thủy ngân gồm 3 mảng chính trong hình 2.2 và 2.3: (1) các thiết bị điều khiển và các thiết bị hấp thụ không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ được lắp đặt ở phía ngoài, mặt trước của vỏ hộp máy như các rotameter, van ba chiều các ống hấp phụ hơi Hg, thiết bị điều chỉnh nhiệt độ và các công tắc, (2) Các thiết bị cần được bảo ôn ở những nhiệt độ cố định, sai số không quá 0,1 o C đó là thiết bị hóa hơi thủy ngân, thiết bị sấy nóng khí mang, các ống nạp vật liệu nghiên cứu hấp phụ, thiết bị trộn khí, thiết bị cấp nhiệt, (3) Các. - Tiếp đó dòng không khí khô sẽ đi qua van 3 ngã 2 và Rotameter 2 rồi đi vào buồng bay hơi thủy ngân. - Dòng khí mang theo hơi thủy ngân đi qua buồng hòa trộn và tiếp tục đi qua ống chứa chất hấp phụ. - Lượng hơi thủy ngân còn dư đi qua 3 ống hấp thụ, mỗi ống chứa 20ml dung dịch KMnO 4 0,1M.. - Nếu còn hơi thủy ngân sẽ đi qua bình chắn (bình an toàn) chứa 200g than hoạt để đảm bảo khí thoát ra khỏi hệ thống là khí sạch.. - Lượng thủy ngân hấp phụ trên vật liệu được tính bằng hiệu giữa lượng thủy ngân tạo ra trong khoảng thời gian khảo sát t và lượng thủy ngân không hấp phụ được xác định trong hệ bộ ống hấp thụ.. - Tại viện dầu khí quốc gia Việt Nam đã và đang nghiên cứu chế tạo thiết bị xử lý hơi thủy ngân trong khai thác khí.. - Do vậy, nghiên cứu phương pháp xử lý hơi thủy ngân trong quá trình khai thác và xử lý khí là một đề tài cấp thiết, phù hợp với hoàn cảnh thực tế nước ta hiện nay. - Trong quá trình nghiên cứu, nhóm tác giả đã tiến hành tính toán thiết kế thiết bị hấp phụ thủy ngân để làm giảm đáng kể hàm lượng thủy ngân ở đầu ra của dòng sản phẩm.. - Mô hình tháp hấp phụ Như vậy, hai vấn đề cơ bản nhất để xây dựng được một thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân đó là:. - Công nghệ xử lý hơi thủy ngân: Sử dụng công nghệ tháp hấp phụ. - Nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân trước tiên cần có nguồn hơi thủy ngân ổn định, đồng thời trong quá trình hấp phụ không được phép xảy ra quá trình ngưng tụ.. - Vì thế nhiệt độ trong cột hấp phụ không được phép thấp hơn nhiệt độ của hơi thủy ngân, lượng hơi thủy ngân được hấp phụ và lượng hơi thủy ngân không bị hấp phụ phải được xác định chính xác. - Việc xác định lượng thủy ngân này, dòng hơi thủy ngân có thể được nối trực tiếp với máy hấp phụ nguyên tử hoặc được hấp thụ hoàn toàn trong dung dịch và xác định sau. - Trong nghiên cứu, nhiều khi cần thay đổi nồng độ hơi thủy ngân và nghiên cứu ảnh hưởng của các thành phần khí đến quá trình hấp phụ hơi thủy ngân. - Do thủy ngân là kim loại có độ độc cao cho nên thiết bị không được phép rò rỉ hay cho hơi thủy ngân không hấp phụ ra môi trường.. - Việc tính toán thiết kế thiết bị hấp phụ hơi thủy ngân còn phụ thuộc vào các yếu tố môi trường khi đưa thiết bị ra thực tế ví dụ như nhiệt độ, độ ẩm, diện tích chiều cao. - Q: Công suất xử lí hơi thủy ngân. - Quá trình đốt rác thải có nhiệt độ rất cao vì vậy mà hệ thống xử lý hơi thủy ngân không thể xử lý trực tiếp các khí đó từ lò đốt được. - Cột hấp phụ là phần thứ hai của hệ thống xử lý hơi thủy ngân. - Cột này đóng một vai trò quan trọng trong việc xử lý hơi thủy ngân. - Tại đây sẽ xảy ra hiện tượng hấp phụ giữa than hoạt tính và hơi thủy ngân. - phụ một lượng hơi thủy ngân tối đa thì quá trình này sẽ được tiếp tục với cột thứ hai trong khi đó than hoạt tính mới lại được đưa vào cột thứ nhất.. - Những khí thải có chứa hơi thủy ngân sau khi đã qua xử lí khí sẽ đi đến cột hấp phụ với tốc độ lưu lượng khí (Q) được đặt ở mức 3 (m 3 /h). - Theo như những nghiên cứu và thí nghiệm trước đó [1], về tải trọng cân bằng của vật liệu than hoạt tính được tẩm Br, nồng độ thủy ngân đầu vào tối đa. - Thể tích cột hấp phụ :V=. - Số liệu kỹ thuật của khung thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân này là 0,50 1,160 1,530 (m).. - Mô hình hệ thống xử lý hơi thủy ngân Cột. - Cột hấp phụ Máy hút khí. - Sau một thời gian làm việc, nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của bộ môn công nghệ hóa học chúng tôi đã chế tạo thành công thiết bị xử lý hơi thủy ngân và sẵn sàng cho những thử nghiệm tiếp theo.. - Để đáp ứng những yêu cầu trên, hơi thủy ngân được tạo ra bằng cách sử dụng áp suất hơi thủy ngân bão hòa ở những giá trị nhiệt độ xác định. - Khi đưa vào nghiên cứu có thay đổi nồng độ hơi thủy ngân được thực hiện bằng cách pha loãng với khí sạch ở cùng nhiệt độ. - thủy ngân bão hòa bên trên bề mặt thủy ngân lỏng đi qua cột hấp phụ. - Lượng thủy ngân trước và sau hấp phụ sẽ được hấp thụ vào dung dịch oxi hóa mạnh để chuyển Hg thành Hg 2+ và giữ lại trong dung dịch. - Chính điều này đã làm hơi thủy ngân không rò rỉ ra bên ngoài.. - Và do vậy chúng tôi chọn đây là nơi thử nghiệm thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân.. - Sau khi bóng đèn được nghiền nát, dòng hơi thủy ngân sẽ đi qua cột rửa khí, bụi bẩn đã được loại bỏ dòng hơi tiếp tục được dẫn qua cột hấp phụ, tại đây Hg sẽ được than hoạt tính biến tính Brom xử lý và khí sạch sẽ đi ra ngoài, phần chất hấp phụ thải sẽ được chứa vào thùng phuy và xử lý sau.. - Nội dung: Khảo sát khả năng xử lý hơi thủy ngân của thiết bị pilot - Ảnh hưởng của nhiệt. - Khí thải được hút trực tiếp khí từ thiết bị xử lý bóng đèn huỳnh quang qua thiết bị tạo hơi thủy ngân và qua cột hấp phụ.. - Thời gian chạy 1 mẻ/lượt: Căn cứ vào dung lượng hấp phụ và nồng độ hơi thủy ngân đầu vào.. - Lượng thủy ngân đầu vào khi có nghiền 10 bóng đèn huỳnh quang: 0,83 mg/m 3. - Lượng thủy ngân đầu vào khi không nghiền bóng đèn: xấp xỉ 0.255mg/m 3 khí đầu vào.. - Khảo sát khí đầu ra của thiết bị hấp phụ: Đầu vào nồng độ Hg khi nghiền 10 bóng đèn huỳnh quang là 0,83 mg/m 3 giữ ở mức ổn định, tiến hành khảo sát tương tự trích đầu ra của thiết bị nối vào máy hút khí để xác định nồng độ đầu ra của thủy ngân (hình 3.13).. - Theo như những nghiên cứu trước đó để xây dựng được hệ thống xử lý hơi thủy ngân từ tại các cơ sở lò đốt rác, ta có các thông số sau.. - V khí = 180.8.200= 288000 m 3 Tổng khối lượng thủy ngân:. - Thể tích tháp hấp phụ:. - Sau một thời gian nghiên cứu và thử nghiệm về “ Thiết kế và chế tạo hệ thống xử lý hơi thủy ngân” kết quả ghi nhận được như sau:. - Hệ thống nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân đã được thiết kế và chế tạo thành công với hiệu suất đạt 98%. - Với nồng độ Hg đầu vào 0,83 mg/m 3 sau khi đi qua thiết bị nghiên cứu hơi thủy ngân với kết quả đầu ra, đã loại bỏ hoàn toàn hơi thủy ngân.. - Mạc Văn Thức “Nghiên cứu biến tính than hoạt tính làm vật liệu hấp phụ hơi thủy ngân” Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN. - Mai Thanh Truyết (12/2008), “Hiểm họa thủy ngân trong than nhiệt điện”, Y dược Ngày nay