Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM Chương Chương 6: Tính chất khí  Tính chất khí 6.1 Giới thiệu 6.2 Nồng độ 6.3 Áp suất bão hòa 6.4 Độ nhớt 6.5 Tính khuếch tán 6.6 Tính tan 6.1 Giới thiệu  Khí (gases)  Khác xa trạng thái lỏng  Nhiệt độ >> điểm tới hạn  SO2, NO, NO2, CO, H2S  Methane, ethane, ethylene VOCs có nhiệt độ sôi thấp  Hơi (vapors)  Trạng thái gần với trạng thái lỏng  Nhiệt độ gần nhiệt độ điểm sương  Hơi nước  Hầu hết VOCs 6.1 Giới thiệu  Tính chất vật lý hóa học khí thải  Tính tan acid/base  Khí có tính acid base (ví dụ?)  Sử dụng hấp thụ (ví dụ?)  Tính phân cực  Sử dụng hấp phụ (VOCs, NH3, CO2…)  Để chọn chất phấp phụ  Áp suất bão hòa  Sử dụng ngưng tụ (VOCs) hấp phụ 6.1 Giới thiệu  Tính chất vật lý hóa học khí thải  Enthalpy, entropy, tính nhiệt động học  Sử dụng đốt xúc tác  Ví dụ: VOCs, NOx, CO  Phản ứng hóa học tính chất động học  Sử dụng xúc tác (NOx VOCs), hấp thụ/hấp phụ hóa học (NOx CO2), oxy hóa (VOCs, PCDD/PCDFs…)  Giới hạn cháy nổ thấp  Sử dụng cho trình oxy hóa VOCs  Vận hành nồng độ ≤ 25% giá trị LEL 6.2 Nồng độ Nồng độ Đơn vị Phần mol kmol A/ kmol (A+B) Phần khối lượng kg A/ kg (A+B) Tỉ số mol kmol A/ kmol B Tỉ số khối lượng Nồng độ mol kg A/ kg B Nồng độ khối lượng kmol A/ m3 (A+B) kg A/ m3 (A+B) Pha khí Pha lỏng 𝑦 𝑥 𝑦 𝑥 𝑌 𝑋 𝑌 𝑋 𝐶𝑦 𝐶𝑥 𝐶𝑦 𝐶𝑥 6.2 Nồng độ  Trong pha khí (ppm = ppmv) thể tích chất ô nhiễm 𝑝𝑝𝑚 = × 106 thể tích hỗn hợp khí  Chuyển đổi từ mg/m3 sang ppm 𝐶 𝑚𝑔 𝑚3 × 22.4 𝑡 + 273.15 𝐶(𝑝𝑝𝑚) = × 𝑀 273.15  Trong đó:  t: nhiệt độ (oC)  M: khối lượng phân tử (kg/kmol) 6.2 Nồng độ  Trong pha lỏng (ppm = ppmm) khối lượng chất ô nhiễm 𝑝𝑝𝑚 = × 106 khối lượng dung dịch  ppm ≈ mg/L = g/m3 6.3 Áp suất bão hòa  Định nghĩa  Là áp suất gây cấu tử nguyên chất trạng thái cân bề mặt chất lỏng tinh khiết nhiệt độ định  Áp dụng  Rất quan trọng xử lý khí phương pháp ngưng tụ hấp phụ 6.3 Áp suất bão hòa  Định 10 nghĩa  Là áp suất gây cấu tử nguyên chất trạng thái cân bề mặt chất lỏng tinh khiết nhiệt độ định  Phương trình Antoine 𝐵 log 𝑃𝑣 = 𝐴 + 𝐶+𝑇  Trong đó: Pv (áp suất bão hòa), T (nhiệt độ), A, B, C (hằng số từ đường cong)  Áp dụng  Rất quan trọng xử lý khí phương pháp ngưng tụ hấp phụ 6.3 Áp suất bão hòa  Áp suất bão hòa 11 6.4 Độ nhớt  Độ 12 nhớt chất khí 𝜇 = 𝜇0 𝑇0 + 𝐶 𝑇+𝐶 𝑇 𝑇0 1.5  Trong đó:  μo: độ nhớt khí nhiệt độ To (oK),  T: nhiệt độ (oK)  C: số Sutherland (phụ thuộc loại khí)  Tra bảng I.113, trang 115 Sổ tay QTTB&CNHC, tập 1, sổ tay, internet (engineeringtoolbox,…)  Đơn vị: Pa.s, N/s.m2, cP, … 6.4 Độ nhớt  Độ 13 nhớt hỗn hợp khí 𝑀 = 𝜇 𝑖 𝑚𝑖 𝑀𝑖 𝜇𝑖  Trong đó:  M, μ: khối lượng phân tử độ nhớt hỗn hợp,  Mi, μi: khối lượng phân tử độ nhớt chất i,  mi: nồng độ chất i (% thể tích % mol) 6.4 Độ nhớt  Độ nhớt nước 𝜇 = 0.02414 × 10247.8/(𝑇−140)  Trong đó:  μ: độ nhớt (cP = mPa.s),  T: nhiệt độ (oK) 14 6.4 Độ nhớt  Độ nhớt huyền phù (Ca(OH)2 CaCO3)  Nồng độ thấp (< 10% v/v) 𝜇 = 𝜇𝑤 + 2.5𝜑  Nồng độ cao (≥ 10% v/v) 𝜇 = 𝜇𝑤 + 2.5𝜑  Trong đó:  µw: độ nhớt nước (cP = mPa.s),  φ: phần thể tích pha rắn 15 6.4 Độ nhớt  Độ nhớt dung dịch  Từ bảng tra, đồ thị, toán đồ  Perry handbook of chemistry  Sổ tay QTTB&CNHC, Tập  Nguồn internet … 16 6.5 Tính khuếch tán  Sách 17 tham khảo  Quá trình thiết bị công nghệ hóa học thực phẩm, NXB ĐHQG TPHCM  Vũ Bá Minh, Tập 3, Truyền khối, 2012 • Trang 25-29  Trịnh Văn Dũng, Bài tập truyền khối, 2015 • Trang 13-15  Perry chemical engineer’s handbook, 1999  Pg 2-370 to 2-372 6.5 Tính khuếch tán  Hệ 18 số khuếch tán pha khí −3 1.5 𝐷𝐴𝐵 = 4.3 × 10 𝑇 𝑃 𝑉𝐴 + 𝑉𝐵 1 + 𝑀𝐴 𝑀𝐵  Trong đó:  DAB: hệ số khuếch tán chất A khí B (cm2/s)  T: nhiệt độ (oK)  MA, MB: khối lượng phân tử A B (g/mol)  VA, VB: tổng thể tích nguyên tử A B (cm3/mol)  P: áp suất (atm) 6.5 Tính khuếch tán  Hệ 19 số khuếch tán pha lỏng 𝐷𝐴𝐵 7.4 × 10−8 Φ𝑀𝐵 = 𝜇′ 𝑉𝐴0.6 0.5 𝑇  Where:  DAB: hệ số khuếch tán chất A dung dịch B (cm2/s)  T: nhiệt độ (oK)  MB: phân tử khối dung môi B (g/mol)  VA: tổng thể tích nguyên tử chất A (cm3/mol)  Φ = 2.6 cho dung môi nước  µ’: độ nhớt dung dịch (cP = mPa.s) 6.6 Tính tan  Định 20 luật Henry 𝑝∗ = 𝐻 𝑥  Trong đó:  P*: áp suất chất ô nhiễm pha khí trạng thái cân (atm)  H: số Henry (atm/mol)  x: phần mol chất ô nhiễm pha lỏng trạng thái cân 6.6 Tính tan  Định 21 luật Henry SO2 0.7  Dạng khác ∗ 0.6 ∗ 𝑦 = 𝑝 𝑃 = 𝑚𝑥 0.5  H = P×m y*  Trong đó:  m: từ đồ thị y = 44.247x R² = 0.9964 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 x ... suất bão hòa  Định nghĩa  Là áp suất gây cấu tử nguyên chất trạng thái cân bề mặt chất lỏng tinh khi t nhiệt độ định  Áp dụng  Rất quan trọng xử lý khí phương pháp ngưng tụ hấp phụ 6.3 Áp... suất bão hòa  Định 10 nghĩa  Là áp suất gây cấu tử nguyên chất trạng thái cân bề mặt chất lỏng tinh khi t nhiệt độ định  Phương trình Antoine