大气污染控制- 吸附

1、大气污染控制技术吸附CONTENTS吸附基本理论吸附设备的类型及特点影响吸附性能的主要因素吸附设备的设计与计算吸附剂选择与再生气体的吸附净化分类气体的吸附净化分类气体的吸附净化概念吸附：在固体表面进行物质浓缩的现象。利用多孔固体对气体中不同组分吸附能力的差异吏一种或数种气体组分富集于固体表面而从气相分离的过程。气（液）体中的污染物放热过程多孔固体（吸附质）（吸附剂）优点：可有效去除其他方法难以分离的低浓度有害物质,净化效率高、可回收有用组分、设备简单、易实现自动化控制。缺点：吸附容量较小、设备体积大。吸附分类:物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是分子间力（范德华力）。特点：1）不发生化学反应

2、；2）吸附过程极快；）吸附热较小（20KJ/mol）;4）吸附过程可逆z无选择性。化学吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是化学键力。特点：1）发生化学反应;2）吸附热比物理吸附大得多（84-417KJ/mol）3）吸附过程具有选择性,通常不可逆。实际吸附过程中，低温时主要是物理吸附,高温时主要是化学吸附,物理吸附一般在前。化学吸附需要达到_定的活化能,所以此阶段提高温度图713吸附过程温度可以加快吸附速率。大部分吸附过程为放热反应,温度升高不利于吸附。石英砂负载氧化铁（iocs）吸附磚的过程是自发的、吸热的化学吸附反应习题F列关于物理吸附和化学吸附描述错误的是?()物理吸附依靠范德华力进彳亍物理

3、吸附过程可逆,无选择性化学吸附需要吸附剂具有一定的活性才能发生所有吸附过程均为放热反应解释:ABC选项均正确,大多吸附过程均为放热反应,极个别情况除外,可知D选项错误。气体的吸附净化-理论气体的吸附净化-理论气体的吸附净化理论吸附基本理论:吸附净化效果取决于吸附平衡?口吸附速率。吸附的实质:吸附质以分子扩散的方式到达吸附剂表面而被富集。气体中的污染物（吸附质）吸附脱附V吸附二V脱附”吸附平衡（动态平衡）多孔固体物质（吸附剂）被吸附分子吸附（动态）平衡：单位时间内被固体表面吸附的分子数量与逸出的分子数量相等时”吸附达到平衡。平衡浓度:平衡时”吸附质在气相中的浓度。平衡吸附量（静吸附量或静活性）:

4、动态平衡时,单位体积（质量）吸附剂上所吸附的吸附质的*kg/kg,kg/m3o在实际吸附操作中,当吸附床层被穿透时,单位体积（质量）的吸附剂所吸附的吸附质的量,称为动吸附量或动活性。动活性动活性饱和时间穿透时间饱和度=动活性/静活性传质区越薄,吸附剂层越厚,则穿透时,吸附剂层的饱和度越大ktJ/瀧出it3-25穿透时间和传质前沿的比较穿透曲线：在穿透时间和饱和时间之间出口中吸附质浓度的变化曲线。啡附质的进口浪度|ckTr线X曲；透/r传质区高度:完整的传质前沿曲线形成后,其在Z轴上所占据的长度吸附啟的出口液度圈1噪附需的移动和穿透走喪1)保护时间的确定在吸附持续时间卍内,所吸附的污染物量为:C

5、3-8D32)式中.XaS在时间L内的吸附量，kg；静活性值，炖吸附质/kg吸附剂;吸附层的截面积，nF：x=aSLph对应时何亍内，进入吸附床层的污染物量为X-vSC0TrL吸附层厚度，gA吸附剂的堆积幣度skg/mJ；V气体流速，m/s；Q流中污染物初始浓度，kg/m已假定吸附层达到穿透点时全部处于饱和状态，则根据式(31)和式(3-82)可得吸附速率无穷大时，tL为一条通过原点的直线(3-83)可以看出，衬=+环即t二t-如代入式3-83),得令K唱，则bKLf12图326EL实际曲线与理想线的比较I一理晒2宴际曲线.希洛夫公式时间损失图326ML实际曲线与理想线的比较I一理想魏2霍际曲

6、址吸附层中未被利用部分的长度(死层)Tr=KL-r0二K(L-h)保护作用时间，s；L床层长度，m；5保护作用时间损失，s；K保护作用系数，由下列公式计算；A附剂堆积密度，kg/m3；a吸附剂的静活性，kg吸附质/kg吸附剂;v气体通过床层的速率，m/s；c0气体中污染物初始质量浓度，kg/m3o练习练习希洛夫公式设计与计算固定床吸附器1选定吸附剂和操作条件2确定穿透点浓度,选取不同吸附7二KL-t0=K(L-h)层厚度做实验,测相应的穿透时间拟用活性炭吸附器回收废气中所含的三氯乙烯,已知废气中三氯乙烯浓度为流量为12700M/h。已知活性炭对三氯乙烯的静活性为26.29%,其堆积密度为230

7、kg/m3，假设气体通过床层的速度为20m/min,并假设死床层的厚度为0.15mo若要求吸附保护时间为223min,求该吸附器的吸附剂用量（裕量取10%）?（3根据实验勒居,纟希洛粗线,得到斜率k和截距S4确定操作周期,穿透时间tb5计算床层高度6计算床层直径7计算吸附剂装腿8计算压降m=SLpb9设计附件A附剂堆积密度，kg/m3；为了避免装填损失,可多取5%-20%装填量TZaxt230 x0.2629c/K=262.9min/mGsc020 x11.5xIO3t0=KZ0=262.9x0.15=39.4minr=K(Z-Zo)=262.9x(Z-0.15)=223min得床层咼度为Z=

8、Im床层直径为D=J笃罟沪=3.7m吸附剂用星w=1.1xAZa=11x3-14-x3-X1X230=852kg吸附设备的设计与计算吸附设备的设计与计算）吸附器本体的设计一略）吸附器压降的计算一略5）吸附器附属系统的设计一略6）吸附系统的工艺设计三部分：废气的收集、预处理和吸附、脱附。预处理：除尘、除湿、温度和浓度调节、除去对吸附有影响的成P715。吸附剂的选择和再生吸附剂的选择和再生工业用吸附剂的基本要求:1）巨大的内表面积和孔隙率;2）选择性强；3）吸附容量大；4）足够的机械强度、热稳定性、化学稳定性;5）颗粒度适中且均匀；6）易于再生和活化；7）来源广泛，价廉易得。习题吸附剂的选择和再生

9、或其他气体的脱臭、水和其他溶剂的脱色。1）活性炭非极性吸附剂,具有疏水性和亲有机物的性质。故：常用于溶剂蒸汽的回收、炷类气体的提取分离、动植物油的精制、空气孔径范围大故：对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物质仍然有优良的吸附能力，如：S02sNOx、Cl2sH2SsCO2等。对各种无机和有机气体、水溶液中的有机物、重金属离子等具有较大的吸附容量和较快的吸附速率,其吸附能力比V的活性炭高倍,特别是对于恶臭物质的吸附容量要高40倍。与活性炭相比,关于活性炭纤维特点的描述哪项是错误的？(A)比表面积更大(B)吸附速率咼(C)容易脱附(D)操彳乍温度更咼吸水容量很大，常用于：气体的干燥和从废气中回收

10、极为有用的绘类气体。4）沸石分子筛烽状拓吸湿伙态2）活性氧化铝具有强的吸水性”吸附水分子能力较强,高的废气净化。不适用于水緒量较对水分有很强的吸附能力”常用于：气体W液体的干燥、石油气的浓缩?口脱硫。浸入水或液体中不会溶胀或破碎。F列有关吸附剂的论述,正确的是哪项？(A)工业废气的净化回收只考虑选择吸附能力最强的吸附剂(B)颗粒小的吸附剂比颗粒大的吸附剂更适用于流化床吸附装置(D)吸附剂的吸附容量只与吸附剂的表面积有关(C)活性炭可用于有机溶剂蒸汽的收，也可用于SO?的分离净化吸附剂的再生吸附剂的再生1）升温再生；2）降压脱附；/3）吹扫脱附T-影响因素主要是温度、压力通入不被吸附剂吸附的气体，降低吸附质在气相中的分压而脱附。4）置换脱附；影响因素主要是吸附质（剂）化学转化脱附的性质、化学组成、结构等般来说，吸附能力越强，再生则越困难。进入吸附系统的废气温度般应低于40度。进入吸附系统的废气温度般应低于40度。废气的预处理系统预处理一般包括:除去颗粒