A mosás és az abszorpció olyan folyamatok, amelyek során a füstgáz folyadékkal (általában vízzel) érintkezik. Ez eltávolítja a porszemcséket, vagy feloldja a gázt vagy a gőzt vízben. Ennek megfelelően kétféle gyógyírt különböztetünk meg, amelyekre a mosás közönséges név utal.
Mosás, azaz a részecskék nedves elválasztása, leggyakrabban az ún tehetetlenségi ütközés, amikor egy nagyobb lendülettel rendelkező részecske megüt és tapad egy vízcsepphez, vagy egy diffúziós mechanizmus elve alapján, amelyben egy finom porszemcsék diffundálnak a csepp felületére, ahol csapdába esnek. Vannak más kapcsolódási mechanizmusok is: közvetlen rögzítés, elektrosztatikus erők, a víz részecskékre történő kondenzálása, centrifugális erő vagy gravitációs erő.
Abszorpció fizikai vagy kémiai. Fizikai abszorpció akkor következik be, amikor egy szennyező anyag oldószerben (abszorbens) oldódik. Ha a szennyező anyag és az oldószer vagy az oldószerben lévő anyagok közötti reakció egyszerre megy végbe, akkor az kémiai abszorpció (Lawrence et al., 2004). Az abszorpciós folyamat történhet kémiai reakcióval vagy anélkül, a folyékony fázis recirkulációjával vagy anélkül. Az abszorpció egy diffúz tömegátadási folyamat, amelynek során az oldható gáz halmazállapotú komponenst egy folyékony oldószerben oldva távolítják el a gázból. A mozgatóerő az oldott komponens koncentrációja közötti különbség a gázfázisban és a folyadékfázisban. Az oldódó adszorbeált anyag mennyiségét megoszlási együtthatóval fejezzük ki az összefüggés szerint:
,
H a megoszlási együttható,
cg a komponens egyensúlyi koncentrációja a gázfázisban (kg. m –3),
cl a komponens egyensúlyi koncentrációja a folyékony fázisban (kg. m –3).
A megoszlási hányados értéke növekszik a hőmérséklet növekedésével és a csökkenő nyomással. A vizet főleg oldószerként használják, de alacsony illékonyságú folyadékokat is. Az abszorpció történhet oldószer-regenerálás nélkül vagy regenerációval. A regenerálást desztillációval, deszorpcióval végezzük (sztrippelés), ülepedéssel járó kicsapódás, semlegesítés, oxidáció, redukció vagy hidrolízis kémiai reakciói, az oldott anyag extrakciója és adszorpciója a folyékony fázisból (Koutský és Malecha, 2006).
Alkalmazhatóság
A mosást leggyakrabban 2 és 100 μm közötti részecskék eltávolítására használják (Forbes, 2009), de növelik a folyamat energiaintenzitását. Szintén használják a hidrogén-szulfid (H2S) eltávolítására a hulladéklerakókról szilárd hulladékok vagy olajfinomítók szennyezésének, ill. olajtermékekkel szennyezett helyek (USA peroxidja, 2009), vagy SO2 és NO2 gáz eltávolítására (Wiener és Matthews, 2003). A mosás és az abszorpció alkalmasabb az illékony szerves vegyületek eltávolítására, mint az eltömődést okozó szilárd anyagok eltávolítására (Kennes és Veiga, 2001).
A vízabszorpciót a vízben könnyen oldódó gázok (HCl, HF, SiF6, NH3 stb.) Eltávolítására használják. Na2CO3, NaHCO3 vagy NaOH gyengén lúgos oldatait, vagy ammóniumsók oldatait is használjuk olyan savas gázok eltávolítására, mint a vízben kevésbé oldódó SO2, Cl2 és H2S. A savak - H2SO4, H3PO4 vagy HNO3 - gyenge vizes oldatait bázikus komponenseket (NH3, aminok) tartalmazó gázok tisztítására használják. A nem regenerálódó oldatok felhasználhatók műtrágyaként, vagy a képződött sók hagyják kristályosodni. A víz és a lúgos vizes oldatok mellett aminokat használnak néhány savas komponens (H2S, SO2) eltávolítására. Oxidáló közegek (KMnO4, H2O2, ClO2, NaClO hipoklorit) vizes oldatait bizonyos szerves anyagok (aldehidek és ketonok) vagy szagos komponensek (tiolok és szulfidok) ártalmatlanítására használják. Szerves oldószerekben, például fűtőolajokban és más alacsony gőznyomású oldószerekben történő felszívódást alkalmaznak szénhidrogének és egyéb vízben oldhatatlan szerves anyagok gőzeinek megkötésére.
alapjellemző
A folyadékot a gázok elnyeléséhez használó összes mosóeszköz a folyadék nagy, különféle mechanikai módszerekkel történő, speciális felületének létrehozásán alapul. Ezek a módszerek magukban foglalják a hidraulikus permetezőt, a csapadéktartályt, a kalaptartályt, a szitatartályokat, a tömörítést (moduláris vagy billenő típusú), rácsokat és a készülékek különböző kombinációit, hogy a lehető legnagyobb fajlagos felületet érjék el a lehető legkisebb térfogatban (Schifftner és Hesketh, 1996). A 2. ábrán 4.3.5 négyféle nedves porgyűjtőt mutatunk be.
Magyarázat:
A - zuhany: 1 - szennyezett gáz, 2 - víz, 3 - poros víz, 4 - tisztított gáz,
B szint: 1 - szennyezett gáz, 2 - víz, 3 - por, 4 - tisztított gáz,
C - Venturi-befecskendezés: 1 - szennyezett gáz, 2 - víz, 4 - tisztított gáz,
D - Venturi ciklonnal: 1 - szennyezett gáz, 2 - víz, 3 - poros víz, 4 - tisztított gáz.
BAN BEN zuhanyporgyűjtő ábrán látható. 4.3.5A. A szennyezett gáz körülbelül 1 m sebességgel emelkedik. s –1. A mosófolyadékot az oszlop különböző magasságában elhelyezett fúvókákból permetezik. A porral rendelkező folyadék leesik, és alul hagyja az oszlopot. Például H2O2 hidrogén-peroxid oldatát használjuk a H2S hidrogén-szulfid ( MINKET peroxid, 2009 ). A reakció az egyenlet szerint halad:
A kénsav H2SO4 semlegesítésére nátrium-hidroxid NaOH-t használnak:
A szétválasztás hatékonyságának növelése érdekében lehetséges egy töltelék, pl. üveggyöngyök.
BAN BEN szintelválasztó (4.3.5B ábra) a folyadék diszpergálódik a szennyezett gáznak a folyadék szintje alá történő bevezetése miatt, ahol az áram el van ragadva és a tartály megfelelő alakja miatt keveredik a gázzal. A befogott folyadékot összegyűjtik a fürdőben, és gyűjtőtartályba gyűjtik.
Venturi befecskendező szeparátor (4.3.5C. Ábra) sugárszivattyúként működik. A készülékbe vizet injektálnak 25 - 35 m sebességgel. s –1, miközben 10 - 20 m sebességgel haladó gázt szív be. s –1. Lehetőség van egymás után több mosási lépés használatára is.
Venturi-elválasztó ciklonnal (4.3.5D ábra) rendelkezik a legnagyobb hatékonysággal. A gáz eléri a 150 m-es belépési sebességet. s –1. A mosófolyadék a legszűkebb ponton kerül a nyak közepébe, vagy sugárirányban kerül a nyakba, és az áramló gáz eloszlatja. A port tartalmazó folyadékot a ciklonban leválasztják a gázáramról. Az egyes szeparátorok működési paramétereinek különbségei a fülön vannak feltüntetve. 4.3.1 .
Venturi egy ciklonnal
A porszemcsék méretei
(kWh/1000 m 3)
A abszorpció káros gázok és gőzök számosféle típusú berendezést tartalmaznak. A leggyakrabban használt zuhanyeszköz és Venturi-készülék a ciklonnal, a becsomagolt abszorpciós oszlopok, a mozgó ágyabszorpciós oszlopok és a csomagolt abszorpciós oszlopok. A 2. ábrán A 4.3.6. Ábrán egy abszorpciós oszlop látható, mint egy regenerációs abszorpciós egység része.
Magyarázatok: 1 - szennyezett gáz, 2 - telített mosófolyadék, 3 - mosófolyadék utánpótlás, 4 - reflux, 5 - eltávolított alkatrészek, 6 - regenerált mosófolyadék, 7 - tiszta gáz, 8 - abszorpciós oszlopköpeny, 9 - regeneratív desztillációs köpeny oszlopok, 10 - folyadékelosztó, 11 - párologtató, 12 - vízhűtő, 13 - gőzmelegítő, 14 - hőcserélő, 15 - szivattyú, 16 - oszlopcsomagoló tartó.
Előnyök és korlátozások
Előnyök a nedves porgyűjtők főleg abban állnak, hogy képesek magas hőmérsékletű és magas nedvességtartalmú gázokat feldolgozni, nem hoznak létre másodlagos porforrásokat, minimális tűz- és robbanásveszélyt jelentenek, egyszerre távolíthatják el a port és néhány szennyező anyagot a gázból, és kisebb méretek.
Használatuk az korlátozott nagyobb energiaintenzitás (a részecskék nagyságától függően), esetleges korrózió savas komponensek jelenlétében a gázban, a tartályok leülepítésének szükségessége és azok tárolására vagy további feldolgozására vonatkozó igény. Az abszorpció alkalmazásának lehetőségét az is korlátozza, hogy nincs megfelelő vagy megfizethető oldószer az egyes szennyező anyagtípusokhoz. A szerves oldószerek helyes megválasztása nagyon fontos, hogy maguk ne váljanak illékony szerves vegyületek forrásává a gázban. Ha sók képződnek, pl. vízben kevésbé oldható NaOH alkalmazásakor lerakódások alakulhatnak ki, vagy a fúvókák eltömődhetnek. Ezért meg kell választani a megfelelő rendszert a mosó vizes oldat feldolgozásához. NaOH alkalmazásakor lehetséges, hogy a kezelt víz megsavanyodása után a kezelt víz újbóli felszabadulása következhet be. A por egyidejű felszívódása és mosása problémákat okozhat a leülepedésben vagy az eltömődésben, csökkentve ezzel a keringési rendszer egyes részeinek teljesítményét.
A tisztítás időtartama és hatékonysága
A mosásnak nagy hatékonysága van, amely azonban a szennyezett levegő megfelelő áramlási sebességének fenntartásától függ (Forbes, 2009). A hidrogén-szulfid eltávolításakor 50 m 3 szennyező gáz áramlási sebesség érhető el. min –1. (Amerikai peroxid, 2009). Az abszorpciós kapacitás 3400 és 170 000 m 3 között van. h -1 és az abszorpciós hatékonyság eléri a 95-98% -ot (Turchi és Wolfrum, 1994).
Nagy hatékonyság mellett az üzemeltetési költségek viszonylag alacsonyak. A tőkeköltségek a technológia kialakításától és a szennyező anyagok eltávolításának bonyolultságától függően változhatnak. Például Turchi és Wolfrum (1994) munkája szerint körülbelül 7 - 30 €/m 3. h –1. Az egyes szeparátorok energia- és vízfogyasztása a táblázatban található. 4.3.1. Például egy 200 ppm H2S-t tartalmazó gáz esetében a hidrogén-peroxid-fogyasztás körülbelül 56 g. min -1 és 35 g nátrium-hidroxid. min –1 (amerikai peroxid, 2009).
Szerzők: Jana Frankovská, Jozef Kordík, Igor Slaninka, Ľubomír Jurkovič, Vladimír Greif,
Peter Šottník, Ivan Dananaj, Slavomír Mikita, Katarína Dercová és Vlasta Jánová
Dionýz Štúr Állami Földtani Intézet, Pozsony 2010, 360 p,