8h -17h Thứ 2 - Thứ 7

Hotline: | 0909679777

Lĩnh vực môi trường

24 Tháng 6, 2025 Danh mục Lĩnh vực môi trường

Tính toán thay thế than hoạt tính (lượng chất ô nhiễm cần loại bỏ)

Tính toán

Bước 1: Tính lượng chất ô nhiễm cần loại bỏ

Lưu lượng khí thải, Q = 5000 m³/h.
Hiệu số nồng độ khí (∆C):
∆C = Cin – Cout = 119.5 mg/m³ – 10 mg/m³ = 109.5 mg/m³
Lượng chất ô nhiễm bị loại bỏ trong 1 giờ:

Mh=Q×∆C=5000 m3/h×109.5 mg/m3=547500 mg/h=547.5 g/h

Vận hành 8 giờ/ngày:

Mday=547.5 g/h×8 h=4380 g/day=4.38 kg/day

Bước 2: Xác định tổng lượng chất ô nhiễm cần loại bỏ trong 3 tháng

Giả sử 3 tháng ≈ 90 ngày:

M_total=4.38 kg/day×90 days=394.2 kg

Bước 3: Tính khối lượng than hoạt tính cần thiết

Theo dữ liệu, 1 g than hoạt tính có thể hấp phụ được 600 mg khí thải hữu cơ, tức là:

1 g than hấp phụ được 0.6 g chất ô nhiễm.
Tương đương: 1 kg than hấp phụ được 600 g chất ô nhiễm.

Để xử lý 394.2 kg chất ô nhiễm:

m_than=M_total/0.6=394.2 kg/0.6≈657 kg

Vậy cần khoảng 657 kg than hoạt tính để hệ thống hoạt động liên tục 3 tháng (90 ngày) với 8 giờ/ngày.

Bước 4: Tính thời gian thay thế than hoạt tính

Theo thiết kế, hệ thống được quy hoạch để hoạt động 3 tháng trước khi than đạt đến mức bão hòa. Do đó, với khối lượng than được tính toán (657 kg) – đây chính là lượng than cần dùng cho 3 tháng vận hành.

Như vậy, thời gian thay thế than hoạt tính sẽ là khoảng 90 ngày (tương đương 3 tháng).

2. Thời gian lưu tối ưu

Thời gian lưu điển hình: Dao động từ 0,5 - 2 phút tùy vào loại khí thải và mức độ ô nhiễm.
Thời gian lưu khuyến nghị:
- Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC): 1 - 2 phút
- Hơi dung môi công nghiệp: 1 - 1,5 phút
- Khí độc như H₂S, NH₃: 1,5 - 2 phút
- Khí có nồng độ thấp (< 100 ppm): 0,5 - 1 phút

Nếu thời gian lưu quá ngắn (< 0,5 phút), khí thải chưa kịp tiếp xúc đủ với than hoạt tính, làm giảm hiệu suất hấp phụ. Nếu quá dài (> 2 phút), sẽ tốn chi phí vận hành mà không tăng đáng kể hiệu suất.

Tiêu chuẩn quy định

EPA 40 CFR Part 63 – Quy định về xử lý khí thải chứa VOC tại Hoa Kỳ.
JIS K 1475 (Nhật Bản) – Tiêu chuẩn về hấp phụ than hoạt tính cho xử lý khí thải.

3. Kiểm tra khả năng hấp phụ của than hoạt tính

Trình tự các bước kiểm tra khả năng hấp phụ của than hoạt tính bằng iod
Dựa trên tiêu chuẩn ASTM D4607, các bước thực hiện như sau:

Chuẩn bị mẫu và dụng cụ

Mẫu than hoạt tính:
- Sấy khô ở 150°C trong 3–4 giờ để loại bỏ ẩm.
- Nghiền mịn và sàng qua kích thước tiêu chuẩn (thường 100–200 mesh).
Dung dịch iod (I₂) 0.1N:
- Hòa tan 12.7 g iod tinh khiết trong 1 L dung dịch KI 10%.
Dung dịch Na₂S₂O₃ (thiosunfat natri) 0.1N: Chuẩn độ để xác định nồng độ chính xác.
Chỉ thị hồ tinh bột 1%: Dùng để xác định điểm cuối chuẩn độ.
Dụng cụ: Cân phân tích, bình lắc, máy lọc chân không, buret, pipet.

Quy trình thực hiện

Bước 1: Cân mẫu than hoạt tính

Cân chính xác 1.000 g than đã sấy Hệ thống hút khói hàn:

Lưu lượng: 2,000 m³/h.
Ống dài 30m, 4 co 90°, 1 lọc bụi (150 Pa).
Tính toán tương tự, tổng cột áp ≈ 600 Pa → Chọn quạt 2,000 m³/h @ 700 Pa.

khô vào bình nón.

Bước 2: Thêm dung dịch iod

Thêm 50 mL dung dịch iod 0.1N vào bình.
Đậy kín và lắc mạnh trong 30 giây để đạt cân bằng hấp phụ.

Bước 3: Lọc loại bỏ than

Lọc nhanh qua giấy lọc chân không (kích thước lỗ 0.45 µm) để tách pha rắn.

Bước 4: Chuẩn độ phần iod dư

Lấy 25 mL dịch lọc cho vào bình nón sạch.
Thêm 2 mL hồ tinh bột 1% làm chỉ thị.
Chuẩn độ bằng dung dịch Na₂S₂O₃ 0.1N đến khi dung dịch chuyển từ xanh lam sang không màu.
Ghi thể tích Na₂S₂O₃ đã dùng (V₁, mL).

Bước 5: Chuẩn độ mẫu trắng

Lặp lại các bước trên với mẫu trắng không có than hoạt tính để xác định nồng độ iod ban đầu.
Ghi thể tích Na₂S₂O₃ dùng cho mẫu trắng (V₀, mL).

Tính toán chỉ số iod (mg I₂/g than)

Công thức:

Chỉ số iod=((V₀−V₁)×N×126.9)/m ) Hệ thống hút khói hàn:

Lưu lượng: 2,000 m³/h.
Ống dài 30m, 4 co 90°, 1 lọc bụi (150 Pa).
Tính toán tương tự, tổng cột áp ≈ 600 Pa → Chọn quạt 2,000 m³/h @ 700 Pa.

V₀,V₁: Thể tích Na₂S₂O₃ dùng cho mẫu trắng và mẫu thử (mL).
N: Nồng độ đương lượng của Na₂S₂O₃.
m: Khối lượng than hoạt tính (g).
126.9: Khối lượng phân tử của iod (g/mol).

Ví dụ:

V0=50 mL, V1=30 mL, N=0.1, m=1 gV0=50mL,V1=30mL,N=0.1,m=1g:
Chỉ số iod=(50−30)×0.1×126.91=253.8 mg

Giải thích kết quả

Chỉ số iod càng cao: Khả năng hấp phụ chất hữu cơ phân tử nhỏ (micropore) càng tốt.
Tiêu chuẩn chất lượng:
- Than hoạt tính thông thường: 500–1200 mg/g.
- Than chất lượng cao: > 1000 mg/g.

Lưu ý an toàn

Đeo găng tay, kính bảo hộ khi làm việc với iod (độc, ăn mòn).
Xử lý chất thải đúng quy định để tránh ô nhiễm.

Ngưỡng thay thế than hoạt tính dựa trên chỉ số iod

Quy tắc chung:
- Khi chỉ số iod giảm 20–30% so với giá trị ban đầu → Cần kiểm tra hiệu suất hệ thống.
- Khi chỉ số iod giảm 50% → Thay thế than (tùy ứng dụng).
Ví dụ:
- Than mới có chỉ số iod 1000 mg/g → Khi chỉ số còn 500 mg/g, cần thay thế.
- Trong xử lý nước uống: Thường thay thế khi chỉ số iod < 600 mg/g.

Yếu tố ảnh hưởng đến quyết định thay thế

Loại chất ô nhiễm:
- Chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), khí độc, màu, mùi → Đòi hỏi chỉ số iod cao.
- Bụi thô hoặc chất ít độc hại → Có thể chấp nhận chỉ số iod thấp hơn.
Thời gian tiếp xúc:
- Hệ thống yêu cầu thời gian lưu khí/nước ngắn → Cần than có chỉ số iod cao hơn.
Độ suy giảm áp suất:
- Nếu áp suất qua lớp than tăng > 20–30% → Dù chỉ số iod chưa giảm nhiều, vẫn cần thay thế do tắc nghẽn.