Khí axit và chất tạo mùi nào phát ra từ quá trình nhiệt phân nhựa ở nhiệt độ cao-?
Khi nhựa phế thải được nung nóng trên 300 độ trong điều kiện không có oxy, quá trình nứt nhiệt sẽ phá vỡ chuỗi hydrocarbon dài thành các mảnh nhỏ hơn, dễ bay hơi. Quá trình nhiệt phân này, ngày càng được sử dụng nhiều để sản xuất dầu nhiên liệu hoặc khí tổng hợp, cũng giải phóng một hỗn hợp phức tạp gồm khí axit và các hợp chất có mùi hôi có thể ăn mòn, độc hại và có hại cho môi trường. Hiểu được nguồn gốc, thành phần và nồng độ của chúng là điều cần thiết để thiết kế các hệ thống xử lý hiệu quả và đảm bảo an toàn lao động.
1. Hydro Clorua (HCl) – Khí axit chiếm ưu thế
Polyvinyl clorua (PVC) chứa 57% clo theo khối lượng. Trên 280 độ, liên kết C-Cl đồng hóa, giải phóng HCl với tốc độ vượt quá 2 g Cl⁻ trên mỗi kg PVC. Các cuộc thử nghiệm thực địa theo Phương pháp 26A của EPA-EPA của Hoa Kỳ cho thấy rằng một máy nhiệt phân nhựa hỗn hợp-500 kg h⁻¹ có thể phát ra 1.200 mg m⁻³ HCl-gấp 80 lần mức trần 8 giờ của OSHA (7 mg m⁻³). Khí này có tính ăn mòn cao, tấn công thép carbon ở mức 0,5 mm yr⁻¹ và tạo thành khí dung thứ cấp H₂SO₄ khi có SO₂.
2. Oxit lưu huỳnh (SO₂, SO₃) – Từ chất chống cháy
Chất chống cháy halogen hóa (HBCD, DBDPE) và chất độn cao su phân hủy ở nhiệt độ từ 320 đến 400 độ, giải phóng SO₂ và vết SO₃. Nồng độ thường là 200–400 mg m⁻³ trong khí thải, góp phần hình thành mưa axit và kích ứng đường hô hấp.
3. Oxit Nitơ (NO, NO₂) – Nhiệt và nhiên liệu NO
Chất ổn định dựa trên nitơ-chứa polyme (PA, PU) và amoniac-tạo thành nhiên liệu-NO trên 350 độ . Mức NOx 150–300 mg m⁻³ đã được đo, thúc đẩy sự hình thành sương mù quang hóa và ôzôn.
4. Axit hữu cơ có trọng lượng-phân tử{2}}thấp
Nhiệt phân PET và PA tạo ra axit axetic, propionic và benzoic ở mức 50–150 mg m⁻³. Các hợp chất này tạo ra mùi giấm ôi và làm giảm độ pH của nước ngưng tụ xuống<3, accelerating corrosion of ductwork and scrubbers.
5. Chất hữu cơ có mùi hôi và độc hại
Sự phân hủy PE/PP tạo ra aldehyd C₂–C₆ (acrolein, acetaldehyd) và xeton ở mức 80–200 mg m⁻³, gây ra mùi hăng, ngọt và kích ứng mắt. Benzen, toluene và styrene từ PS và ABS xuất hiện ở mức 100–400 mg m⁻³; Benzen là chất gây ung thư loại 1A với rủi ro đơn vị là 6 × 10⁻⁶ mỗi µg m⁻³. Skatole và indole từ nhựa có chứa nitơ-tạo ra mùi phân ngay cả ở mức ppb.
Tác động đến sức khỏe & môi trường
Tiếp xúc ngắn hạn- với 10 mg m⁻³ HCl gây bỏng họng và co thắt phế quản; 50 mg m⁻³ SO₂ gây ra các triệu chứng giống hen suyễn. Hít phải benzen mãn tính ở mức 1 mg m⁻³ làm tăng nguy cơ mắc bệnh bạch cầu lên 1 trên 10.000. Khí axit làm giảm độ pH của mưa, gây thiệt hại cho cây trồng và nhà cửa. Các hợp chất có mùi làm giảm tiện nghi của khu phố và có thể gây ra những lời phàn nàn phiền toái.
Công nghệ điều khiển
a) Wet scrubbers with caustic soda (NaOH) achieve >Loại bỏ 99% HCl và SO₂.
b) Khử xúc tác chọn lọc (SCR) sử dụng chất xúc tác V₂O₅/TiO₂ làm giảm 90 % NOx.
c) Lớp than hoạt tính-hấp thụ VOC và mercaptan; quá trình oxy hóa xúc tác chuyển đổi chúng thành CO₂ và H₂O ở 350 độ.
d) Bộ lọc sinh học-sử dụng vi khuẩn nitrat hóa loại bỏ NH₃ và amin với hiệu suất 95%.
Giám sát thời gian thực-
Máy phân tích khí-FTIR hiện cung cấp độ phân giải 1 giây cho HCl, SO₂, NOx và benzen, kích hoạt cảnh báo ở mức 50% giới hạn quy định và đảm bảo các nhà máy nhiệt phân hoạt động trong ranh giới an toàn nghề nghiệp và môi trường.
