Ứng dụng công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh trong công nghiệp

Công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh là một trong những giải pháp hữu hiệu, được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy, khu chế xuất. Với khả năng tạo ra các tác nhân oxy hóa mạnh, công nghệ plasma lạnh mang đến hiệu quả cao trong việc xử lý các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, hợp chất gây mùi cùng nhiều chất gây ô nhiễm khác trong khoảng thời gian ngắn.

Thông qua đánh giá thực tế về hiệu quả làm việc và mức chi phí hợp lý, công nghệ plasma lạnh được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: Xử lý khí thải ngành sơn- in ấn, xử lý khí thải ngành nhựa, chế biến thực phẩm, chăn nuôi, … Bài viết này sẽ đi sâu tìm hiểu một cách chi tiết nhất về công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến thiết bị giúp quá trình ứng dụng thực tế đạt hiệu quả tốt nhất.

Công nghệ lasma lạnh là gì?

Plasma lạnh còn được gọi là plasma không nhiệt (NTP). Nó có thể được tạo ra bằng các xung điện áp cao (HV) có thời lượng nano giây (5 ns – 100 ns) được áp dụng vào cấu hình điện cực hình trụ đồng tâm đồng tâm Trong đó, một điện cực được nối với nguồn điện cao áp, điện cực còn lại nối với đất nhằm tạo ra vùng plasma với mục đích xử lý khí thải đi qua.

Các xung ngắn được tạo ra để ngăn chặn sự đánh thủng điện hoàn toàn, giúp duy trì trạng thái plasma không nhiệt trong thời gian dài. Ngoài ra, kỹ thuật viên có thể cân nhắc việc lắp đặt lớp điện môi giữa các điện cực nhằm kéo dài thời gian xung trong phạm vi micro giây đến mili giây, đồng thời kiểm soát quá trình phóng điện tốt hơn.  chúng ta có thể sử dụng một lớp điện môi giữa các điện cực này.

Không nhiệt có nghĩa là các electron plasma thu được năng lượng tương đối cao (nóng) vì chúng được gia tốc hiệu quả trong pha điện trường rất ngắn và rất cao. Phần lớn khí, các hạt nặng (phân tử, ion, trạng thái kích thích và mảnh vỡ) vẫn lạnh (năng lượng nhiệt thấp) vì chúng không được gia tốc nhiều bởi điện trường có thời lượng ngắn. Các electron năng lượng cao được gia tốc là tác nhân khởi đầu các phản ứng hóa học. Chúng có năng lượng trong phạm vi năng lượng liên kết của các phân tử. Ngoài các trạng thái kích thích và ion, va chạm electron-không khí tạo ra các phân tử oxy và nitơ (RONS) như gốc hydroxyl (OH), ozon (O₃), hydro peroxit (H₂O₂) và các loài HₓNₓOₓ. Các gốc này chịu trách nhiệm cho sự chuyển hóa hoặc khử các hợp chất hóa học trong lò phản ứng plasma xung.

Đánh giá hiệu quả của công nghệ plasma xử lý khí thải

Liên quan đến hiệu quả làm việc của công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh, nhiều nghiên cứu khác nhau đã được tiến hành, kết quả cho thấy, thiết bị sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật, hỗ trợ tối đa quá trình loại bỏ các chất gây ô nhiễm không mong muốn sinh ra từ hoạt động sản xuất công nghiệp. Cụ thể như sau:

1. Công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh xử lý 99% VOCs

Sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) trong không khí là điều không được phép bởi chúng để lại những ảnh hưởng tiêu cực cho sức khỏe con người cũng như chất lượng không khí. Do đó, việc xử lý khí thải chứa VOCs là điều rất quan trọng.

Với công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh, chúng được khẳng định mang đến kết quả cao đối với việc xử lý VOCs. Trên thực tế, plasma lạnh được khuyến nghị sử dụng cho các dòng khí thải có nồng độ VOCs thấp hơn 500ppm nhưng có lưu lượng khí cao. Trong trường hợp nồng độ VOCs>500ppm, các kỹ thuật viên thường khuyến cáo doanh nghiệp kết hợp với các giải pháp xử lý khí thải khác như tháp hấp phụ, tháp hấp phụ để nâng cao hiệu quả vận hành.

2. Công nghệ plasma lạnh xử lý bụi mịn hiệu quả 85%

Ngoài VOCs, bụi mịn cũng là mục tiêu được hướng tới khi ứng dụng công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh, chúng đặc biệt hiệu quả đối với các hạt có kích thước từ 0.2 đến 1.0 micron (µm). So với các phương pháp xử lý bụi mịn khác, công nghệ plasma lạnh có những ưu điểm nổi bật như cho phép dòng khí đi qua tự do mà không cản trở dòng chảy từ đó giúp tiết kiệm nguồn điện năng, nâng cao tuổi đời thiết bị cũng như đảm bảo hệ thống được vận hành liên tục, không bị ngắt quãng. Ngoài ra, công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh cũng có tác dụng đối với các loại vi khuẩn, virus tồn tại trong dòng khí, từ đó ngăn ngừa tối đa nguy cơ lây nhiễm và phát tán bệnh trong không khí.

 

3. Xử lý khí CO, CO2, NOx, HCl với công nghệ plasma lạnh hiệu quả 90%

Đối với nhóm chất khí vô cơ khó phân hủy như CO, CO2, HCl, NOx; công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh cũng có tác dụng rõ rệt. Sự tác động của các electron năng lượng cao khiến các liên kết trong phân tử bị bẽ gãy, từ đó tạo ra các sản phẩm mới mang tính an toàn hoặc dễ xử lý hơn. Điều này có thể thấy rõ thông qua bảng thống kê dưới đây:

Loại khí	Hiệu suất xử lý với công nghệ plasma lạnh	Cơ chế thực tế
CO	Rất cao (~97%)	Oxy hóa thành CO₂
CO₂	Trung bình	Phân hủy thành CO và O-
NOx	Trung bình thấp	Khử về N₂ hoặc oxy hóa thành NO₂
HCl	Trung bình	Ion hóa và thu gom bằng tháp đệm

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị xử lý khí thải plasma lạnh

Thông số điện, thành phần khí thải cũng như điều kiện môi trường là những yếu tố điển hình có sự ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh. Do đó, khi tìm hiểu về công nghệ cũng như vận hành, kỹ thuật viên cần nắm rõ các chỉ số liên quan để lựa chọn thiết bị phù hợp cũng như có sự khắc phục kịp thời khi sự cố xảy ra.

1. Thông số điện

Như đã trình bày ở trên, công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh sử dụng xung điện để xử lý chất thải, do đó, các chỉ số điện cần được chính xác và ổn định. Điện áp đỉnh cao hơn và tần số tối ưu có thể làm tăng năng lượng cũng như mật độ electron, điều này giúp quá trình tiêu hủy chất gây ô nhiễm diễn ra mạnh mẽ hơn.

Bên cạnh đó, cấu hình của bộ phát plasma cũng tác động đến tính đồng nhất của vùng hoạt động. Phóng điện hào quang, phóng điện rào cảm điện môi (DBD) và tia plasma là 3 loại hình phóng điện điển hình. Nếu như phóng điện hào quang được đánh giá cao với mức chi phí thấp, ít tổn hao áp suất dòng khí thì DBD tạo ra vùng plasma đồng đều hơn, có hiệu suất phản ứng hóa học cao hơn. Đối với tia plasma, chúng không bị giới hạn trong buồng chứa, đồng thời việc tiếp cận bề mặt tương đối dễ.

2. Đặc điểm của dòng khí thải

Tùy thuộc vào tốc độ dòng khí, nồng độ chất gây ô nhiễm cũng như độ ẩm môi trường mà hiệu quả làm việc của công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh là khác nhau. Cụ thể hơn, khi tốc độ dòng khí cao, thời gian lưu trú của các chất gây ô nhiễm trong vùng plasma giảm, điều này có thể làm giảm hiệu quả tác động của các tia điện với chất gây ô nhiễm.

Bên cạnh đó, nếu nồng độ cũng như thành phần chất gây ô nhiễm trong khí thải công nghiệp càng cao, khả năng vận hành của công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh cũng không được đảm bảo, chúng cần được tăng công suất.

Cần lưu ý rằng, trong điều kiện độ ẩm trong dòng khí thải cao, chúng có thể tác động đến kết quả của quá trình phản ứng hóa học của các gốc tự do, khiến sản phẩm sinh ra không được như mong muốn. Do đó, thông thường, hệ thống xử lý khí thải công nghiệp thường được bố trí thiết bị xử lý hơi nước trước khi đưa dòng khí thải đi vào buồng plasma.

Cuối cùng, bụi mịn cũng như sự tích lũy của chúng trên bề mặt điện cực là yếu tố ảnh hưởng đặc biệt đến công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh. Việc tích lũy bụi ở nồng độ cao không chỉ làm tăng nguy cơ chảy nổ mà còn dẫn đến hiện tượng phóng điện ngược.

3. Điều kiện môi trường

Các yếu tố thuộc về điều kiện môi trường như nhiệt độ, độ ẩm cũng ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh; chúng có thể làm thay đổi hiệu suất cũng như tạo ra sự ăn mòn trên bề mặt vật liệu.

Có thể khẳng định, công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh là bước tiến mới trong lĩnh vực xử lý khí thải công nghiệp, chúng mang đến hiệu quả tốt hơn và phù hợp hơn với nhiều chất gây ô nhiễm. Do đó, plasma lạnh nhanh chóng được các doanh nghiệp lựa chọn lắp đặt. Ngành in ấn, sản xuất sơn, sản xuất nhựa, nhà máy sản xuất hóa chất và dược phẩm, nhà máy chế biến thức ăn gia súc,… là các ngành công nghiệp điển hình ứng dụng công nghệ plasma xử lý khí thải lạnh. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, khi thành phần và nồng độ của chất khí gây ô nhiễm quá cao, các điều kiện môi trường không hỗ trợ; hệ thống xử lý khí thải cần bổ sung các thiết bị hỗ trợ với mục tiêu đạt được kết quả xử lý tốt nhất.

Tại Nion Việt Nam, chúng tôi cung cấp thiết xử lý khí thải công nghệ plasma lạnh cũng như các dòng sản phẩm tiên tiến khác, đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu thực tế của khách hàng. Để được tư vấn thêm về các dòng sản phẩm của chúng tôi, quý khách hàng có thể liên hệ hotline 0982.593.115.