PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI NHIỄM CO₂
Trong quá trình sản xuất công nghiệp, khí CO₂ là thành phần gây ô nhiễm phổ biến và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nếu không được xử lý. CO₂ góp phần tạo hiệu ứng nhà kính, làm gia tăng nhiệt độ toàn cầu và tác động tiêu cực đến sức khỏe con người. Do đó, việc xử lý khí thải nhiễm CO₂ trước khi thải ra môi trường là yêu cầu cấp thiết.
1. Tác động của CO₂ đến môi trường
CO₂ (Carbon Dioxide) là khí không màu, không mùi, phát sinh từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch, giao thông vận tải và sản xuất công nghiệp.
Mặc dù CO₂ tham gia vào chu trình carbon và hỗ trợ quá trình quang hợp, nhưng nồng độ CO₂ vượt ngưỡng cân bằng gây ra nhiều ảnh hưởng tiêu cực:
-
Ảnh hưởng sức khỏe con người: Tích tụ CO₂ trong không gian kín gây mệt mỏi, buồn ngủ, giảm khả năng tập trung và rối loạn hô hấp.
-
Ăn mòn thiết bị: CO₂ kết hợp hơi ẩm tạo axit nhẹ gây ăn mòn đường ống, cảm biến và thiết bị công nghiệp.
-
Gây ô nhiễm môi trường: Làm nóng không khí cục bộ, ảnh hưởng hệ sinh thái xung quanh.
-
Tăng hiệu ứng nhà kính: CO₂ là tác nhân chính làm biến đổi khí hậu, gây nóng lên toàn cầu.
2. Các phương pháp xử lý khí CO₂ hiện nay
2.1. Phương pháp hấp thụ (Absorption)
Phương pháp hấp thụ sử dụng dung dịch lỏng hoặc chất rắn để giữ CO₂ trong dòng khí thải. Khi khí đi qua tháp hấp thụ, phân tử CO₂ khuếch tán và hòa tan vào dung dịch.
Các dung dịch hấp thụ thường dùng:
-
KOH
-
NaOH
-
Na₂CO₃
-
K₂CO₃
-
Ca(OH)₂
-
CaCO₃
Phương pháp hấp thụ gồm hai dạng:
• Hấp thụ vật lý
Dựa trên sự hòa tan CO₂ vào dung dịch.
-
Tốc độ xử lý nhanh
-
Ít tiêu thụ năng lượng
-
Phù hợp khí dễ hòa tan
-
Chi phí vận hành thấp
Ứng dụng: xử lý SO₂, NOx, VOCs, bụi…
• Hấp thụ hóa học
CO₂ phản ứng với dung dịch hấp thụ, tạo thành sản phẩm mới.
-
Hiệu quả cao ngay cả với nồng độ CO₂ thấp
-
Phù hợp các hệ thống yêu cầu hiệu suất xử lý cao
2.2. Phương pháp hấp phụ (Adsorption)
Phương pháp hấp phụ dựa trên khả năng giữ CO₂ trên bề mặt vật liệu hấp phụ.
Vật liệu hấp phụ phổ biến:
-
Zeolite
-
Alumina (Al₂O₃)
-
Silica
-
Than hoạt tính
-
Polymer chuyên dụng
Quy trình hoạt động:
-
Khí CO₂ tiếp xúc vật liệu hấp phụ và bị giữ lại.
-
Khi vật liệu bão hòa, tiến hành tái sinh bằng:
-
Gia nhiệt
-
Hạ áp
-
Dùng dung môi tách CO₂
-
Ưu điểm:
-
Xử lý được CO₂ ở nồng độ thấp
-
Chi phí đầu tư thấp
-
Hoạt động ổn định
Nhược điểm:
-
Cần vật liệu có diện tích bề mặt lớn
-
Vật liệu dễ bị nhiễm bẩn
-
Phải tái sinh định kỳ
2.3. Phương pháp tách CO₂ bằng màng (Membrane Separation)
Phương pháp sử dụng màng lọc có độ chọn lọc cao, cho phép CO₂ thẩm thấu qua màng trong khi giữ lại các khí khác.
Vật liệu màng phổ biến:
-
Polyme
-
Màng ma trận hỗn hợp (Mixed Matrix Membrane – MMM)
-
Vật liệu MOF (Metal-Organic Framework) tích hợp trong màng polyme
Cơ chế hoạt động:
-
Khí thải đi vào mô-đun màng
-
CO₂ xuyên qua màng nhờ sự khác biệt về độ khuếch tán và độ hòa tan
-
Thu được dòng khí CO₂ nồng độ cao và dòng khí sạch CO₂
Ưu điểm:
-
Vận hành đơn giản
-
Không cần hóa chất
-
Hiệu suất cao trong hệ thống kín
Phương pháp này phù hợp với các nhà máy cần thu hồi CO₂ cho mục đích tái sử dụng (nạp CO₂ thực phẩm, sản xuất đá khô, công nghiệp hóa chất…).
Kết luận
Tùy theo nồng độ CO₂, loại hình sản xuất và tiêu chuẩn xả thải, mỗi doanh nghiệp sẽ có phương pháp xử lý CO₂ phù hợp. Các công nghệ phổ biến nhất hiện nay gồm hấp thụ, hấp phụ và tách bằng màng, trong đó hấp thụ hóa học được sử dụng rộng rãi nhờ hiệu quả cao và tính ổn định.
