Máy lọc khí tĩnh điện là thiết bị sử dụng điện tích để loại bỏ một số tạp chất – các hạt rắn hoặc lỏng – khỏi luồng khí thải trong ống khói công nghiệp hoặc trong các luồng khí khác như khí thải nhà bếp… Trong bài viết sau đây, chúng ta cùng tìm hiểu về lịch sử ra đời của lọc bụi tĩnh điện và các ứng dụng của công nghệ này trong thực tế.

LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

Frederick Gardner Cottrell (sinh ngày 10 tháng 1 năm 1877, Oakland , California, Hoa Kỳ — mất ngày 16 tháng 11 năm 1948, Berkeley, California), nhà giáo dục, nhà khoa học và nhà phát minh của lọc bụi tĩnh điện, một thiết bị loại bỏ các hạt lơ lửng khỏi các dòng khí.

Cottrell dạy hóa học tại Đại học California, Berkeley, từ năm 1902 đến năm 1911 và bắt đầu nghiên cứu về máy lọc bụi tĩnh điện vào năm 1906. Năm 1912, ông thành lập Research Corporation – một tổ chức phi lợi nhuận hỗ trợ nghiên cứu trong các trường cao đẳng và đại học. Ông đã giao các bằng sáng chế về thiết bị lọc bụi của mình cho tổ chức này.

Từ năm 1911 đến năm 1920, Cottrell đã liên kết với Cục Mỏ Hoa Kỳ (United States Bureau of Mines) với tư cách là trưởng ban hóa học vật lý, nhà luyện kim chính và cuối cùng là giám đốc. Ông đã giúp phát triển quy trình tách heli khỏi khí tự nhiên và tham gia vào việc thành lập bộ phận an toàn bom mìn. Ông là giám đốc (1922–27) của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Nitơ của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ, nơi ông đã phát triển ngành công nghiệp amoniac tổng hợp ở Mỹ dựa trên quy trình Haber – Bosch.

Năm 1824M. Hohlfeld, một giáo viên toán học ở Leipzig, lần đầu tiên mô tả tĩnh điện của các hạt khói bằng điện. Quy trình thành công về mặt thương mại đầu tiên được cấp bằng sáng chế vào năm 1908 sau các thí nghiệm của nhà hóa học Mỹ Frederick Gardner Cottrell. Các thiết bị ban đầu được sử dụng để loại bỏ sương mù axit sulfuric và khói oxit chì thải ra từ các hoạt động nấu chảy và tạo axit. Các thiết bị này đã giúp bảo vệ các vườn nho ở bắc California khỏi phát thải chì.

CÁC ỨNG DỤNG THỰC TẾ CỦA CÔNG NGHỆ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

Làm sạch khí thải

Lọc bụi tĩnh điện là thiết bị quan trọng trong quá trình làm sạch khí thải. Chúng có hiệu quả cao trong việc giảm ô nhiễm hạt, bao gồm những hạt có kích thước đường kính xấp xỉ 1 micron (0,00004 inch) và một số thiết bị tĩnh điện có thể loại bỏ các hạt có đường kính 0,01 micron. Ngoài ra, chúng có thể xử lý khối lượng lớn khí ở nhiệt độ và tốc độ dòng chảy khác nhau, loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng.

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện có nhiều loại và kích thước khác nhau, được thiết kế phù hợp với đặc điểm của bụi và hơi nước hay lưu lượng thể tích khí khác nhau. Một số loại được thiết kế để làm việc với dòng khí có đặc tính nhiệt độ và độ ẩm cụ thể. Lọc bụi tĩnh điện khô hoạt động trên điểm sương của dòng khí để loại bỏ các tạp chất từ ​​khói và bụi. Ngược lại, thiết bị lọc bụi tĩnh điện ướt hoạt động với dòng khí bão hòa có độ ẩm tương đối 100%. Bộ tĩnh điện ướt thường được sử dụng để loại bỏ các giọt chất lỏng, bao gồm dầu, nhựa thông, hắc ín và sương mù axit sulfuric, từ các dòng khí trong các cơ sở công nghiệp. Chúng được sử dụng ở những nơi khí có độ ẩm cao, chứa các hạt dễ cháy hoặc có các hạt có tính chất dính.

Một số thiết bị lọc tĩnh điện có thể thu thập 99,9% bụi hoặc nhiều hơn  (có thể chứa asen , axit và các hóa chất khác) từ khí thải, tùy thuộc vào nhiệt độ và tốc độ dòng chảy của khí, kích thước, thành phần hóa học của các hạt và thiết kế bộ lọc hay điện áp áp dụng cho dòng khí. Chúng đã được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và gia dụng sau:

• Loại bỏ bụi bẩn từ khí thải trong nhà máy hơi nước
• Loại bỏ sương mù dầu trong cửa hàng máy móc
• Loại bỏ sương mù axit trong các nhà máy xử lý hóa chất
• Làm sạch khí đốt lò cao
• Loại bỏ vi khuẩn và nấm trong các cơ sở y tế và cơ sở sản xuất dược phẩm
• Làm sạch không khí trong hệ thống thông gió và điều hòa không khí
• Thu hồi vật liệu từ dòng khí (bao gồm các oxit của đồng, chì và thiếc)
• Tách rutil từ cát zirconi trong các nhà máy khô và các nhà máy thu hồi rutil

Xử lý khí thải

Xử lý khí thải là một quy trình được thiết kế để giảm lượng chất ô nhiễm thải ra từ việc đốt nhiên liệu tại một cơ sở công nghiệp, một nhà máy điện hoặc từ các nguồn khác.

Khí thải – loại khí thải ra khi các nhiên liệu như than, dầu, khí đốt tự nhiên hoặc gỗ được đốt để lấy nhiệt hoặc năng lượng – có thể chứa các chất ô nhiễm như hạt, lưu huỳnh điôxít , thủy ngân và điôxít cacbon. Tuy nhiên, hầu hết khí thải bao gồm khí nitơ oxit. Nếu không được xử lý, khí thải từ các nhà máy điện, cơ sở công nghiệp và các nguồn khác có thể ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng không khí tại địa phương và khu vực.

Theo quy định về không khí sạch ở nhiều quốc gia, các nhà máy điện và các cơ sở công nghiệp khác được yêu cầu phải sử dụng các phương pháp xử lý khí thải để giảm lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường. Và máy lọc tĩnh điện trở thành một phương pháp hiệu quả khi có thể loại bỏ 90% hoặc nhiều hơn các chất ô nhiễm nhất định.