Thiết Kế và Chế Tạo Thiết Bị Nghiên Cứu Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân

• Tác giả: Lê Ngọc Thắng
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Họa Mi
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Hóa Môi Trường
• Đề tài: Thiết Kế Chế Tạo Thiết Bị Nghiên Cứu Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân Và Mô Phỏng Hệ Thống Ở Quy Mô Sản Xuất
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu chung về thủy ngân
• 1.2. Tính chất của thủy ngân
• 1.3. Ứng dụng, độc tính và nguồn phát thải thủy ngân
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
• 2.2. Đánh giá khả năng hấp phụ của than hoạt tính biến tính Brom
• 2.3. Chế tạo vật liệu than hoạt tính biến tính bằng Brom
• 2.4. Đặc trưng của vật liệu. Nghiên cứu khả năng hấp phụ hơi của vật liệu
• 2.5. Một số công nghệ xử lý hơi thủy ngân
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị
• 3.2. Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị xử lý
• 3.3. Sơ đồ thiết bị xử lý hấp phụ hơi Hg
• 3.4. Tính toán và thiết kế
• 3.5. Kết quả chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân
• 3.6. Khảo sát đánh giá khả năng hoạt động của thiết bị
• 3.7. Chạy thử nghiệm trong phòng thí nghiệm
• 3.8. Thử nghiệm thực tế
• 3.9. Đề xuất hệ thống quy mô công nghiệp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân Giới Thiệu

Thủy ngân là một kim loại độc hại cao, và hơi thủy ngân là một chất ô nhiễm không khí nguy hiểm. Việc giảm thiểu phát thải và xử lý hơi thủy ngân là vấn đề quan trọng, đặc biệt ở các nước đang phát triển. Tại Việt Nam, các nhà máy và khu công nghiệp thải ra lượng hơi thủy ngân vượt quá quy chuẩn quốc gia (QCVN 30:2012/BTNMT). Do đó, nhu cầu xử lý khí thải chứa thủy ngân trước khi thải ra môi trường là rất cấp thiết. Hiện tại, Việt Nam chưa có nhiều hệ thống xử lý hơi thủy ngân cho các hoạt động sản xuất có phát thải thủy ngân. Trong các công nghệ xử lý, phương pháp hấp phụ nổi bật với hiệu quả, chi phí và tính khả thi. Nhiều vật liệu hấp phụ thủy ngân đã được nghiên cứu và ứng dụng, chủ yếu dựa trên than hoạt tính do diện tích bề mặt lớn, kích thước mao quản đa dạng, giá thành hợp lý và an toàn. Nghiên cứu này tập trung vào thiết kế thiết bị hấp phụ hiệu quả để xử lý hơi thủy ngân từ các lò đốt rác và cơ sở tái chế đèn chứa thủy ngân.

1.1. Độc Tính và Tác Hại Của Ô Nhiễm Thủy Ngân Đến Môi Trường

Thủy ngân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái. Hơi thủy ngân có thể gây ra các vấn đề về thần kinh, thận và tim mạch. Theo nghiên cứu của Economic Information, 0,5 mg thủy ngân trong một bóng đèn tiết kiệm năng lượng có thể làm ô nhiễm 180 tấn nước và đất. Do đó, việc kiểm soát và xử lý ô nhiễm thủy ngân là vô cùng quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

1.2. Ứng Dụng Của Thủy Ngân Trong Công Nghiệp và Đời Sống

Thủy ngân được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm sản xuất clo và NaOH, thiết bị điện (bóng đèn huỳnh quang, pin thủy ngân), và các thiết bị kiểm tra công nghệ. Tuy nhiên, việc sử dụng thủy ngân cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh phát thải ra môi trường. Việc tìm kiếm các vật liệu và công nghệ hấp phụ hơi thủy ngân hiệu quả là rất quan trọng để giảm thiểu tác động tiêu cực của thủy ngân.

II. Thách Thức Trong Xử Lý Hơi Thủy Ngân Vấn Đề Hiện Tại

Việc xử lý khí thải chứa thủy ngân gặp nhiều thách thức do nồng độ thủy ngân thấp, sự hiện diện của các chất ô nhiễm khác và yêu cầu về hiệu quả xử lý cao. Các phương pháp truyền thống như kết tủa hóa học và trao đổi ion có những hạn chế về chi phí và hiệu quả. Công nghệ hấp phụ hơi thủy ngân nổi lên như một giải pháp tiềm năng, nhưng cần có các vật liệu hấp phụ thủy ngân hiệu quả và thiết kế thiết bị hấp phụ tối ưu. Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển vật liệu hấp phụ mới và thiết kế thiết bị phù hợp để giải quyết các thách thức trong xử lý hơi thủy ngân.

2.1. Tiêu Chuẩn Khí Thải Thủy Ngân và Quy Định Về Xử Lý Thủy Ngân

Các tiêu chuẩn khí thải thủy ngân ngày càng nghiêm ngặt, đòi hỏi các nhà máy và cơ sở sản xuất phải tuân thủ các quy định về xử lý thủy ngân. Việc không tuân thủ có thể dẫn đến các hình phạt pháp lý và ảnh hưởng đến uy tín của doanh nghiệp. Do đó, việc áp dụng các phương pháp xử lý thủy ngân hiệu quả là rất quan trọng để đáp ứng các yêu cầu pháp lý và bảo vệ môi trường.

2.2. So Sánh Các Phương Pháp Xử Lý Thủy Ngân Hiện Nay

Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý thủy ngân khác nhau, bao gồm kết tủa hóa học, trao đổi ion, và hấp phụ. Mỗi phương pháp có ưu và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào nồng độ thủy ngân, thành phần khí thải và yêu cầu về hiệu quả xử lý. Công nghệ hấp phụ được đánh giá là có tiềm năng lớn do hiệu quả cao, chi phí hợp lý và khả năng áp dụng rộng rãi.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Thiết Kế Thiết Bị Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp thực nghiệm và mô phỏng để thiết kế thiết bị hấp phụ hơi thủy ngân. Đầu tiên, vật liệu hấp phụ (than hoạt tính biến tính Brom) được chế tạo và đánh giá khả năng hấp phụ trong phòng thí nghiệm. Sau đó, thiết bị hấp phụ được thiết kế dựa trên kết quả thực nghiệm và các nguyên tắc kỹ thuật. Cuối cùng, hệ thống được mô phỏng ở quy mô sản xuất để đánh giá hiệu quả và tính khả thi. Mục tiêu là đề xuất một phương pháp xử lý hơi thủy ngân hiệu quả và có thể áp dụng trong thực tế.

3.1. Chế Tạo Vật Liệu Hấp Phụ Thủy Ngân Bằng Than Hoạt Tính

Than hoạt tính được sử dụng làm vật liệu nền do có diện tích bề mặt lớn và giá thành hợp lý. Than hoạt tính được biến tính bằng Brom để tăng khả năng hấp phụ thủy ngân. Quá trình biến tính bao gồm ngâm than hoạt tính trong dung dịch Brom, sau đó sấy khô để loại bỏ dung môi. Khả năng hấp phụ Brom của than hoạt tính được đánh giá bằng phương pháp phân tích hóa học.

3.2. Thiết Kế Thiết Bị Hấp Phụ Tầng Cố Định và Đánh Giá Hiệu Quả

Thiết bị hấp phụ được thiết kế theo kiểu tầng cố định, trong đó vật liệu hấp phụ được đặt trong một cột. Khí thải chứa thủy ngân được dẫn qua cột, và thủy ngân được hấp phụ trên bề mặt vật liệu. Hiệu quả hấp phụ được đánh giá bằng cách đo nồng độ thủy ngân ở đầu vào và đầu ra của cột. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp phụ như lưu lượng khí, chiều cao lớp vật liệu và nhiệt độ được nghiên cứu.

3.3. Mô Hình Hóa Quá Trình Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân và Tối Ưu Hóa

Quá trình hấp phụ hơi thủy ngân được mô hình hóa bằng phần mềm chuyên dụng để dự đoán hiệu quả hấp phụ và tối ưu hóa các thông số vận hành. Mô hình hóa giúp giảm thiểu chi phí thực nghiệm và tìm ra điều kiện vận hành tối ưu cho thiết bị hấp phụ.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Đánh Giá Hiệu Quả Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân

Kết quả nghiên cứu cho thấy vật liệu hấp phụ than hoạt tính biến tính Brom có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân cao. Thiết bị hấp phụ được thiết kế hoạt động ổn định và hiệu quả trong điều kiện phòng thí nghiệm. Mô phỏng hệ thống ở quy mô sản xuất cho thấy tính khả thi của việc áp dụng công nghệ hấp phụ để xử lý khí thải chứa thủy ngân trong thực tế. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học và kỹ thuật cho việc phát triển các hệ thống xử lý thủy ngân hiệu quả và bền vững.

4.1. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Khả Năng Hấp Phụ Thủy Ngân

Nhiệt độ có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng hấp phụ thủy ngân của vật liệu hấp phụ. Thông thường, khả năng hấp phụ giảm khi nhiệt độ tăng do quá trình hấp phụ là tỏa nhiệt. Tuy nhiên, ở một số trường hợp, nhiệt độ cao có thể làm tăng tốc độ phản ứng hóa học giữa thủy ngân và vật liệu hấp phụ, dẫn đến tăng hiệu quả hấp phụ.

4.2. Ảnh Hưởng Của Độ Ẩm Đến Quá Trình Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân

Độ ẩm có thể ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ hơi thủy ngân do hơi nước cạnh tranh với thủy ngân trên bề mặt vật liệu hấp phụ. Trong một số trường hợp, độ ẩm cao có thể làm giảm hiệu quả hấp phụ. Tuy nhiên, ở một số loại vật liệu hấp phụ, độ ẩm có thể tạo ra các liên kết hóa học với thủy ngân, dẫn đến tăng hiệu quả hấp phụ.

4.3. Động Học Hấp Phụ Thủy Ngân và Cân Bằng Hấp Phụ Thủy Ngân

Nghiên cứu động học hấp phụ thủy ngân giúp hiểu rõ cơ chế hấp phụ và xác định các yếu tố giới hạn tốc độ hấp phụ. Nghiên cứu cân bằng hấp phụ thủy ngân giúp xác định khả năng hấp phụ tối đa của vật liệu hấp phụ và thiết kế thiết bị hấp phụ phù hợp.

V. Ứng Dụng Thực Tế Thiết Bị Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân Đề Xuất

Thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân có thể được ứng dụng trong các lò đốt rác, cơ sở tái chế bóng đèn huỳnh quang và các ngành công nghiệp khác có phát thải thủy ngân. Việc triển khai công nghệ hấp phụ giúp giảm thiểu ô nhiễm thủy ngân và bảo vệ môi trường. Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích để thúc đẩy việc áp dụng công nghệ xử lý thủy ngân trong thực tế.

5.1. Quy Trình Vận Hành Thiết Bị Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân An Toàn

Quy trình vận hành thiết bị hấp phụ cần tuân thủ các quy định về an toàn lao động và bảo vệ môi trường. Cần có các biện pháp phòng ngừa để tránh tiếp xúc với thủy ngân và các chất độc hại khác. Việc bảo trì và kiểm tra định kỳ thiết bị hấp phụ là rất quan trọng để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.

5.2. Đánh Giá Hiệu Quả Kinh Tế Của Thiết Bị Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân

Việc đánh giá hiệu quả kinh tế của thiết bị hấp phụ giúp xác định tính khả thi của việc áp dụng công nghệ hấp phụ trong thực tế. Cần xem xét các yếu tố như chi phí đầu tư, chi phí vận hành, chi phí bảo trì và lợi ích kinh tế từ việc giảm thiểu ô nhiễm thủy ngân.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Hấp Phụ Hơi Thủy Ngân

Nghiên cứu này đã thành công trong việc thiết kế thiết bị hấp phụ hơi thủy ngân và đánh giá hiệu quả của vật liệu hấp phụ than hoạt tính biến tính Brom. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở cho việc phát triển các hệ thống xử lý khí thải chứa thủy ngân hiệu quả và bền vững. Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu các vật liệu hấp phụ mới có khả năng hấp phụ cao hơn và chi phí thấp hơn, cũng như tối ưu hóa thiết kế thiết bị hấp phụ để tăng hiệu quả và giảm chi phí.

6.1. Tái Sinh Vật Liệu Hấp Phụ Thủy Ngân và Giảm Chi Phí

Việc tái sinh vật liệu hấp phụ giúp giảm chi phí vận hành và bảo vệ môi trường. Cần nghiên cứu các phương pháp tái sinh hiệu quả và kinh tế để kéo dài tuổi thọ của vật liệu hấp phụ.

6.2. Nghiên Cứu Vật Liệu Nano Hấp Phụ Thủy Ngân Hiệu Quả Cao

Vật liệu nano có diện tích bề mặt lớn và khả năng hấp phụ cao, hứa hẹn mang lại hiệu quả vượt trội trong xử lý hơi thủy ngân. Cần nghiên cứu và phát triển các vật liệu nano phù hợp để ứng dụng trong công nghệ hấp phụ.

Tổng quan nghiên cứu

Thủy ngân là một trong những kim loại có độc tính cao nhất tồn tại trong môi trường, đặc biệt dưới dạng hơi thủy ngân, gây ô nhiễm không khí nghiêm trọng. Theo ước tính, con người phát thải khoảng 1000 – 6000 tấn thủy ngân mỗi năm, trong đó 30-55% phát thải vào khí quyển toàn cầu. Tại Việt Nam, các nhà máy, khu công nghiệp và cơ sở y tế phát thải hơi thủy ngân vượt mức quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 30:2012/BTNMT (0,2 mg/m³), tạo ra nhu cầu cấp thiết về xử lý khí thải chứa thủy ngân.

Mục tiêu nghiên cứu là thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân sử dụng than hoạt tính biến tính brom nhằm kiểm soát và xử lý hiệu quả hơi thủy ngân phát thải trong các lò đốt rác và cơ sở tái chế bóng đèn huỳnh quang. Nghiên cứu tập trung vào đánh giá khả năng hấp phụ của vật liệu, thiết kế thiết bị thí nghiệm và mô phỏng hệ thống xử lý ở quy mô sản xuất.

Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại Việt Nam trong giai đoạn 2013-2014, với các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và tại thực địa ở khu vực xử lý bóng đèn huỳnh quang tại Hải Dương. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm thủy ngân, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng, đồng thời góp phần phát triển công nghệ xử lý khí thải công nghiệp phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình hấp phụ khí độc trên vật liệu than hoạt tính biến tính brom. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết hấp phụ vật lý và hóa học: Than hoạt tính hấp phụ hơi thủy ngân chủ yếu qua cơ chế hấp phụ vật lý, tuy nhiên khi biến tính bằng brom, hấp phụ hóa học chiếm ưu thế nhờ liên kết bền vững giữa brom và thủy ngân trên bề mặt than.
• Mô hình tháp hấp phụ: Thiết kế tháp hấp phụ khí thải dựa trên các thông số như tải trọng hấp phụ, nồng độ khí đầu vào, lưu lượng khí và chiều cao lớp vật liệu hấp phụ để tối ưu hiệu suất xử lý.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: tải trọng hấp phụ cân bằng, diện tích bề mặt riêng của vật liệu (BET area), biến tính vật liệu bằng brom, và công nghệ tháp hấp phụ khí thải.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và thử nghiệm thực tế tại khu xử lý bóng đèn huỳnh quang. Cỡ mẫu vật liệu than hoạt tính biến tính brom được chuẩn bị với kích thước hạt 0,1-0,5 mm, tỷ lệ brom hấp phụ tối đa đạt 11,5%.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Đo nồng độ hơi thủy ngân đầu vào và đầu ra bằng máy hấp thụ nguyên tử sau khi hấp thụ khí vào dung dịch KMnO4 0,1M trong HNO3.
• Thử nghiệm khả năng hấp phụ hơi thủy ngân trên các vật liệu than hoạt tính biến tính brom với các tỷ lệ brom khác nhau và ở các nhiệt độ khác nhau.
• Thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân với công suất xử lý 3 m³/h, sử dụng công nghệ tháp hấp phụ.
• Thử nghiệm ảnh hưởng của lưu lượng nước, chiều cao lớp vật liệu hấp phụ đến lưu lượng khí trong thiết bị.
• Thử nghiệm thực tế tại công ty xử lý bóng đèn huỳnh quang với nồng độ hơi thủy ngân đầu vào ổn định khoảng 0,83 mg/m³.

Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 6-7 tháng, bao gồm giai đoạn chế tạo thiết bị, thử nghiệm phòng thí nghiệm và thử nghiệm thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Khả năng hấp phụ của than hoạt tính biến tính brom: Than hoạt tính mang brom từ 5% trở lên có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân đạt trên 98%, cao hơn nhiều so với than hoạt tính không biến tính. Khả năng hấp phụ không giảm khi nhiệt độ tăng, chứng tỏ hấp phụ hóa học chiếm ưu thế.
2. Tải trọng hấp phụ cân bằng: Tải trọng hấp phụ cân bằng của than hoạt tính biến tính brom đạt tới 248,4 mg/g ở nồng độ hơi Hg 386,9 mg/m³, cho thấy vật liệu có dung lượng hấp phụ cao và ổn định trước tác động nhiệt độ.
3. Ảnh hưởng lưu lượng nước và chiều cao lớp vật liệu: Lưu lượng nước từ 20 đến 120 L/phút không ảnh hưởng đáng kể đến lưu lượng khí trong thiết bị. Chiều cao lớp than hấp phụ từ 10 đến 52 cm làm giảm lưu lượng khí khoảng 2-3% ở lưu lượng khí 3 m³/h, vẫn đáp ứng yêu cầu vận hành.
4. Hiệu quả xử lý thực tế: Thiết bị xử lý hơi thủy ngân thử nghiệm tại công ty xử lý bóng đèn huỳnh quang giảm nồng độ Hg đầu ra từ 0,83 mg/m³ xuống dưới mức phát hiện (dưới 0,2 mg/m³), đạt hiệu suất xử lý trên 98% trong thời gian vận hành 48 giờ liên tục.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc biến tính than hoạt tính bằng brom làm tăng đáng kể khả năng hấp phụ hơi thủy ngân nhờ tạo liên kết hóa học bền vững trên bề mặt vật liệu. Điều này giúp thiết bị hoạt động hiệu quả ngay cả ở nhiệt độ cao, phù hợp với điều kiện khí thải công nghiệp. So với các nghiên cứu trước đây, tải trọng hấp phụ và hiệu suất xử lý của thiết bị đạt mức cao, đồng thời thiết kế tháp hấp phụ và hệ thống phụ trợ đảm bảo vận hành ổn định.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa tỷ lệ brom trên than hoạt tính và hiệu suất hấp phụ hơi Hg, cũng như biểu đồ ảnh hưởng chiều cao lớp than đến lưu lượng khí. Bảng tổng hợp nồng độ Hg đầu vào và đầu ra trong thử nghiệm thực tế minh chứng hiệu quả xử lý.

Những phát hiện này góp phần quan trọng trong việc phát triển công nghệ xử lý hơi thủy ngân tại Việt Nam, đặc biệt trong các ngành công nghiệp có phát thải thủy ngân như đốt rác và tái chế bóng đèn huỳnh quang.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai ứng dụng than hoạt tính biến tính brom trong xử lý hơi thủy ngân: Khuyến nghị các cơ sở đốt rác, tái chế bóng đèn huỳnh quang áp dụng vật liệu này để nâng cao hiệu quả xử lý, giảm phát thải thủy ngân ra môi trường.
2. Xây dựng hệ thống tháp hấp phụ quy mô công nghiệp: Thiết kế tháp hấp phụ với chiều cao lớp than khoảng 2,2 m, đường kính phù hợp với lưu lượng khí thải thực tế (ví dụ 200 m³/h), thay than định kỳ 6 tháng để đảm bảo hiệu suất xử lý trên 98%.
3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về vận hành, bảo trì thiết bị và an toàn môi trường nhằm đảm bảo thiết bị hoạt động ổn định và an toàn.
4. Nghiên cứu tiếp tục cải tiến vật liệu và thiết bị: Khuyến khích nghiên cứu phát triển vật liệu hấp phụ mới, cải tiến thiết kế thiết bị để giảm chi phí, tăng tuổi thọ vật liệu và khả năng tái sinh vật liệu hấp phụ.
5. Xây dựng chính sách hỗ trợ và quy chuẩn kỹ thuật: Đề xuất cơ quan quản lý xây dựng các quy chuẩn kỹ thuật và chính sách hỗ trợ áp dụng công nghệ xử lý hơi thủy ngân trong các ngành công nghiệp có nguy cơ phát thải cao.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hóa Môi trường: Luận văn cung cấp cơ sở lý thuyết, phương pháp và kết quả thực nghiệm về xử lý hơi thủy ngân, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển công nghệ môi trường.
2. Cơ sở sản xuất và xử lý chất thải công nghiệp: Các doanh nghiệp đốt rác, tái chế bóng đèn huỳnh quang có thể áp dụng thiết bị và vật liệu nghiên cứu để kiểm soát ô nhiễm thủy ngân.
3. Cơ quan quản lý môi trường và chính sách: Thông tin về mức độ ô nhiễm, công nghệ xử lý và hiệu quả thiết bị giúp xây dựng quy chuẩn, chính sách và chương trình kiểm soát ô nhiễm.
4. Nhà sản xuất vật liệu và thiết bị môi trường: Cung cấp dữ liệu kỹ thuật và thiết kế thiết bị để phát triển sản phẩm mới, mở rộng ứng dụng trong xử lý khí thải công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao chọn than hoạt tính biến tính brom làm vật liệu hấp phụ?
   Than hoạt tính có diện tích bề mặt lớn, khả năng hấp phụ tốt. Biến tính brom tạo liên kết hóa học bền vững với hơi thủy ngân, nâng cao hiệu suất và độ bền của vật liệu, đặc biệt ở nhiệt độ cao.

2. Thiết bị có thể xử lý được lưu lượng khí thải lớn không?
   Thiết bị nghiên cứu có công suất 3 m³/h, tuy nhiên thiết kế tháp hấp phụ quy mô công nghiệp có thể mở rộng đến hàng trăm m³/h với chiều cao và đường kính tháp phù hợp.

3. Làm thế nào để xác định nồng độ hơi thủy ngân đầu vào và đầu ra?
   Sử dụng máy hấp thụ nguyên tử đo nồng độ Hg trong dung dịch KMnO4 hấp thụ khí thải, đảm bảo đo chính xác nồng độ trước và sau xử lý.

4. Thiết bị có an toàn khi vận hành không?
   Thiết bị vận hành ở áp suất âm, ngăn rò rỉ hơi thủy ngân ra môi trường, đồng thời sử dụng vật liệu chịu ăn mòn và hệ thống kiểm soát lưu lượng khí, đảm bảo an toàn cho người vận hành và môi trường.

5. Thời gian thay vật liệu hấp phụ là bao lâu?
   Dựa trên tải trọng hấp phụ và nồng độ khí thải, vật liệu than hoạt tính biến tính brom cần được thay sau khoảng 60 ngày (2 tháng) vận hành liên tục để duy trì hiệu quả xử lý.

Kết luận

• Đã thiết kế và chế tạo thành công thiết bị nghiên cứu hấp phụ hơi thủy ngân sử dụng than hoạt tính biến tính brom với công suất 3 m³/h.
• Vật liệu than hoạt tính biến tính brom có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân cao (>98%), ổn định ở nhiệt độ cao và tải trọng hấp phụ cân bằng đạt tới 248,4 mg/g.
• Thiết bị vận hành ổn định, hiệu quả xử lý thực tế đạt trên 98%, giảm nồng độ Hg đầu ra dưới mức quy chuẩn quốc gia.
• Đề xuất xây dựng hệ thống tháp hấp phụ quy mô công nghiệp với chiều cao lớp than khoảng 2,2 m, thay vật liệu định kỳ 6 tháng.
• Khuyến nghị triển khai ứng dụng công nghệ tại các cơ sở đốt rác, tái chế bóng đèn huỳnh quang nhằm giảm thiểu ô nhiễm thủy ngân, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Tiếp theo, cần mở rộng thử nghiệm quy mô lớn, nghiên cứu tái sinh vật liệu hấp phụ và hoàn thiện thiết kế thiết bị để ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Các cơ sở sản xuất và quản lý môi trường được khuyến khích hợp tác triển khai công nghệ này nhằm nâng cao hiệu quả kiểm soát ô nhiễm khí thải.