01吸收法净化气体污染物实验

填料塔吸收废酸实验班级：环工0902姓名：王健学号：071400126实验时间：2012年3月23日下午班级：环工0902姓名：王健学号：071400126一、实验目的1、了解吸收法净化气态污染物的原理2、计算实际的吸收效率二、实验内容1、观察气液传质交换及吸收过程（即烟气中污染物的去除过程）2、测定填料塔吸收装置对气态污染物的吸收效率三、实验原理1、气体吸收气体吸收是气体混合物中一种或多种组分溶解于选定的液体吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气流中分离出来的操作过程。从大气污染控制的角度看，用吸收法净化气态污染物，不仅是减少甚至消除气态污染物向大气中排放的重要途径，而且还能将污染物转化为有用的产品。吸收可分为物理吸收和化学吸收。在物理吸收中，气体组分在吸收剂中只是单纯的物理溶解过程；而在化学吸收中，吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，从而降低液相中纯吸收质的含量，增加了吸收过程的推动力，提高了吸收速率。物理吸收中，吸收速率决定于吸收质在气膜和液膜中的扩散速率。化学吸收中，吸收速率除与扩散速率有关外，还与化学反应的速率有关。化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。对于物理吸收及气液相反应原理，应用最广泛且较成熟的是“双膜理论”。采用一般的物理吸收是不能满足实际处理中处理气体流量大、吸收组分浓度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化学吸收过程。在实际生产中，对于吸收设备的最基本要求是：气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间，且气液之间扰动强烈，吸收阻力小，吸收效率高；结构简单，操作稳定。最常用的是填料塔，其次是板式塔，另外还有喷洒塔和文丘里吸收器。2、填料塔本实验中采用的吸收装置是填料塔，填料采用的是鲍尔环。填料塔是一种应用广泛的气液传质设备。与板式塔相比，填料塔的基本特点是结构简单、压降低、填料可用耐腐蚀材料制造。早期，填料塔主要应用于实验室和小型工厂，直径多在0.5米以下。但近些年来，关于填料塔的研究及其应用取得了巨大的进展，直径数米乃至十几米的填料塔已不足为奇。按照填料的结构有格栅式和由其他填料组成的填料塔。塔体为一圆形筒体，筒内分层安放一定高度的填料层。早期使用的填料是碎石、焦炭等天然块状物。后来广泛使用瓷环（如拉西环）和木格栅等人造填料。这些填料在塔内的堆放方式可分乱堆填料和整砌填料。填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上。在填料层内，液体沿填料表面自动分散呈膜状流下。各层填料之间设有液体再分布器，将液体重新均布于塔截面上，进入下层填料。气体自塔下部进入，通过填料缝隙自由空间，从塔上部排出。离开填料层的气体可能挟带少量雾滴，因此，需要在塔顶安装除沫器。

气液两相在填料塔内进行接触，填料上的液膜表面即为气液两相的主要传质表面。在气液两相逆流流动的填料塔内，正常操作时气相是连续相，液相是分散相。填料塔中的填料有增加气液扰动、改善表面润湿性能、减小压降、增大比表面积等作用，其材质主要有陶瓷、金属、塑料、玻璃、石墨等，其中属石墨最为耐用。填料塔结构如下图：惰气填料填填料-气体混台物溶剂IXX.站帀呂〒液体分布盎惰气填料填填料-气体混台物溶剂IXX.站帀呂〒液体分布盎•・；」I■II■,j、i、i■,溶剂+溶质液体再分布器四、试剂与仪器1、气体吸收装置2、12、1、喷淋管2、填料吸收塔3、碱液储槽4、尾气吸收瓶1、酸性气体瓶6、加热装置7、铁架台气体吸收装置现场照片：气体吸收装置现场照片：五、实验步骤1、在碱液储槽中加入自来水，尾气吸收瓶中加入2L0.2mol/L的NaOH溶液。2、合上水泵，打开吸收塔进液阀，并调节喷淋流量使其充分润湿填料塔，并使喷淋液能均匀流下，测定尾气吸收瓶中碱液的初始浓度。3、开启空压机，调节进气阀，使尾气吸收瓶中液体出现少量气泡后，关闭空压机。4、在具塞锥形瓶中加入约200mL水后，加入150mL浓盐酸，盖上塞子并开启空压机，加热具塞锥形瓶。瓶中液体沸腾后开始计时，吸收10分钟后，关闭水泵再关闭气泵。测定自来水吸收废酸吸收效率。5、往碱液储槽中加入NaOH，将碱液槽中液体NaOH浓度调整为0.10mol/L左右。6、合上水泵，打开吸收塔进液阀，并调节喷淋流量使其充分润湿填料塔，并使喷淋液能均匀流下，测定碱液槽中碱液的准确浓度。7、在具塞锥形瓶中加入约200mL水后，加入150mL浓盐酸，盖上塞子并开启空压机，加热具塞锥形瓶。瓶中液体沸腾后开始计时，吸收10分钟后，关闭水泵再关闭气泵。测定碱液吸收废酸吸收效率。8、计算自来水和碱液吸收废酸的效率，并分析形成差异的分析原因。六、计算公式耳（％）二x100(M-M')V耳（％）二x10011—(M-M')V+(M-M')V111222式中：n——填料塔的吸收效率，％；M],M]'分别为碱液储槽中吸收前和吸收后的碱液浓度，mol/1；M2，M2'分别为尾气吸收瓶中吸收前和吸收后的碱液浓度，mol/1；V1，V2——分别为碱液储槽和尾气吸收瓶中碱液的体积，ml；

七、数据整理实验数据初始尾气吸收瓶水槽尾气吸收瓶物理吸收序号邻苯二甲酸氢钾g消耗量mL碳酸钠g消耗量mL邻苯二甲酸氢钾g消耗量mL11.426634.50.0055.41.315934.820.0072201.817345.530.00616.51.945249.4实验数据初始水槽水槽尾气吸收瓶化学吸收序号邻苯二甲酸氢钾g消耗量mL邻苯二甲酸氢钾g消耗量mL邻苯二甲酸氢钾g消耗量mL10.70921.10.70952.30.536116.220.92673830.636131.4（因实验过程中出现多次个人失误，导致实验时间紧张，故某些数据未测全，只测了一组）数据分析：1.4266g物理吸收：C8H5KO4分子量204初始尾气吸收瓶消耗了204gT^0l二0-00699mo10.00699mo1x100034.5ml的邻苯二甲酸氢钾，因C8H5KO4+NaOH=C8H4NaKO4+H2O0.00699mo1x100034.5ml二0.2026mo1/L。同理：水槽中溶液消耗Na2CO30.0000572mol（碳酸钠的值由多次估算试验得到），由Na2CO3+2HCL=2NaCl+H2O+CO2得槽中盐酸的量为0.1mol（步骤相同）得下表：初始尾气吸收瓶水槽尾气吸L攵瓶物理吸收邻苯二甲酸氢钾消耗量mol瓶中氢氧化钠的量mol碳酸钠消耗量mol槽中盐酸的量mol邻苯二甲酸氢钾消耗量mol瓶中氢氧化钠的量mol0.006990.40520.00005720.10.00830.38初始ZK槽水槽尾气吸L攵瓶化学吸收邻苯二甲酸氢钾消耗量mol槽中氢氧化钠的量mol邻苯二甲酸氢钾消耗量mol瓶中氢氧化钠的量mol邻苯二甲酸氢钾消耗量mol瓶中氢氧化钠的量mol0.00371.280.00350.660.002630.325物理吸收反应前后尾气吸收瓶中氢氧化钠量的变化即为尾气吸收瓶所吸收的盐酸的量为0.4052-0.38=0.0252mo1，故可得自来水物理吸收废气盐酸的效率为0.01x100.01x100.01x10+0.0252x100%二79.87%，同理的氢氧化钠吸收盐酸的效率为91.78%。八、思考题1、为什么要同时测定碱液储槽和尾气吸收瓶中的NaOH含量？答：因为测定碱液储槽中的NaOH含量是为了测定储槽中的碱液吸收了多少盐酸，而测定尾气吸收瓶中的NaOH含量是为了测定有多少未被储槽中碱液吸收，两者相加则为总共盐酸挥发出来的量，储槽吸收量除以两者之和即为吸收率。2、沸腾时间的长短对实验结果有什么影响？答：沸腾时间过长，有可能导致①锥形瓶中的水蒸发出来，进入储槽中，增加了储槽中的水量，使实验数据出现偏差。②锥形瓶中的盐酸大量蒸发，导致尾气吸收瓶中的碱液被反应完，仍有部分盐酸进入空气中，致使实验失败。沸腾时间过短，有可能导致少量盐酸挥发出来，未能进入尾气吸收瓶中就已被储槽液吸收完，导致实验无法进行。3、填料塔吸收影响传质系数的因素有哪些？答：温度、气压、吸收剂的选择、填料类型以及材质的选择、吸收剂的回流量、仪器的精确性与密封性等等。4、工业生产中如何处理含二氧化硫废气？可以用填料塔吸收二氧化硫尾气吗？答：工业中处理含SO2的废气的方法称为脱硫技术，目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，可将脱硫技术分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。其中湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单；但其脱硫产物的处理较难，烟气温度较低，不利于扩散，设备及管道防腐蚀问题较为突出。半干法、干法脱硫技术的脱硫产物为干粉状，容易处理，工艺较简单；但脱硫效率较低，脱硫剂利用率低。湿法烟气脱硫技术按使用脱硫剂种类可分为：石灰石-石膏法、简易石灰石-石膏法、双碱法、石灰液法、钠碱法、氧化镁法、有机胺循环法、海水脱硫法等。按脱硫设备采用的技术种类不同，湿法烟气脱硫技术可分为：旋流板技术、气泡雾化技术、填料塔技术、静电脱硫技术、文丘里脱硫技术、电子束脱硫技术等。采用填料塔吸收二氧化硫尾气时，其工艺流程如下图：

该技术根据双膜理论，SO2吸收过程属于气膜控制吸收过程，采用液相分散型装置--—喷淋填料塔。在填料塔中烟气与喷淋液充分接触、扩散、吸收以此完成烟气中SO2吸收及除尘。5、某厂主要生产铝百叶窗帘，其中铝片生产工艺如下：其中，清洗并烘干后的铝卷通过自动滚涂过程上色，上色剂采用油漆粉和稀释剂配制而成，稀释剂中含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等成分。自动滚涂后通过烘干过程使得着色牢固。上色好色的铝卷即可倒卷、包装、入成品库。喷涂线工艺流程烘干工段产生的废气，铝片烤漆线工艺流程烘干工段和自动滚涂工段产生的废气年排放量为150万m3/a，废气中含有苯、甲苯、二甲苯等有毒害物质，混合浓度为800mg/m3，非甲烷总烃浓度为800mg/m3，请设计方案对喷涂线产生的废气进行治理。答：由于活性炭吸附塔具有净化效率高、结构紧凑、相对塔高低、占地面积小、耐腐蚀、耐老化等特点，所以我设计利用专门的活性炭来吸附废气中的苯、甲苯、二甲苯等有机气体，将废气通入立式活性炭吸附塔中，当吸附一定量的废