气态污染物控制技术

第三节气态型污染物的控制冷凝分离燃烧吸收净化吸附净化催化转化生物净化一.冷凝分离冷凝是利用污染物与载气二者沸点不同进行分离的方法，该方法主要用于高浓度有机蒸汽和高沸点无机气体的净化回收或预处理。1.冷凝分离的原理利用气态污染物在不同温度及压力下具有不同的饱和蒸汽压，在降低温度或加大压力条件下，某些污染物凝结出来，已达到净化或回收的目的，甚至可以借助于控制不同的冷凝温度将不同的污染物分离出来。2.冷却方式和冷凝设备直接冷却冷却介质与废气直接接触进行热交换，不发生化学反应，也不互溶，难回收利用。喷淋塔间接冷却

冷却介质与废气不直接接触，热交换设备复杂，冷却介质用量大。要求废气不含微粒物或胶黏物。

冷却介质有空气、水或氟利昂等。二.燃烧Combustion

焚烧净化法是利用热氧化作用将废气中的可燃有害成分转化为无害物或易于进一步处理的物质的方法。1.燃烧过程分类直接燃烧（直接火焰燃烧）无需补充辅助燃料热力燃烧可燃物含量少，需补充辅助燃料

2.燃烧设备直接燃烧热备热力燃烧设备燃烧器配焰燃烧器离焰燃烧器3.热回收方式用于燃烧系统本身用于其它需要加热的系统三吸收净化Absorption

利用气体混合物中各组分在一定液体中溶解度的不同而分离气体混合物的操作称为吸收净化。Absorptionisaphysicalorchemicalphenomenonoraprocessinwhichatoms原子,molecules分子orions离子entersomebulkphase–gas,liquidorsolidmaterial.物理吸收Physicalabsorption：溶解化学吸收Chemicalabsorption：化学反应三吸收净化吸收机理

1.双膜模型（应用最广）假定:界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流,传质阻力只在膜内气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度,即无扩散阻力气液界面上,气液达溶解平衡即:CAi=HPAi膜内无物质积累,即达稳态.气液平衡平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程溶解度每100kg水中溶解气体的kg数亨利定律亨利定律一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比吸收剂absorbent和吸收设备吸收剂的要求：对吸收质的溶解度大，选择性好蒸汽压低沸点高，熔点低无毒性，无腐蚀性，化学稳定性好易于解吸、再生价格低廉、易得物理吸收：溶解度大化学吸收：相似相溶规律吸收剂的再生物理吸收剂：负压解吸、通惰性气体或贫气解吸、水蒸气解吸或加热解吸化学吸收剂：不可逆反应，吸附、离子交换、沉淀、电解吸收设备吸收设备喷淋塔吸收设备填料塔四.吸附净化吸附用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面吸附质－被吸附物质吸附剂－附着吸附质的物质优点：效率高、可回收、设备简单缺点：吸附容量小、设备体积大物理吸附和化学吸附物理吸附化学吸附1.吸附力－范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力－化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；吸附等温线

Isotherms

Isotherms等温线

Freundlich（弗伦德利希）LangmuirBET(Brunauer-Emmett-Teller

）多分子层的吸附吸附剂adsorbent吸附剂需具备的特性内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能常用吸附剂特性吸附剂类型活性炭活性氧化铝硅胶沸石分子筛4A5A13x堆积密度

/kg·m-3200～600750～1000800800800800热容/kJ(kg·K)-10.836～1.2540.836～1.0450.920.7940.794——操作温度上限/K423773673873873873平均孔径/Å15～2518～48224513再生温度

/K373～413473～523393～423473～573473～573473～573比表面积

/㎡·g-1600～1600210～360600——————气体吸附的影响因素吸附剂再生（解吸desorption）溶剂萃取活性炭吸附SO2，可用水脱附置换再生脱附剂需要再脱附降压或真空解吸吸附作用，再生温度加热再生吸附工艺固定床吸附工艺移动床吸附工艺流化床五.催化转化Catalysis含尘气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质应用工业尾气和烟气去除SO2和NOx有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化气体催化净化催化作用改变反应历程，降低活化能提高反应速率（阿累尼乌斯方程）显著特征对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡选择性Catalyst催化剂Catalysisistheincreaseintherateofachemicalreactionduetotheparticipationofanadditionalsubstancecalledacatalyst.Withacatalyst,reactionsoccurfasterandwithlessenergy.Becausecatalystsarenotconsumed,theyarerecycled.催化剂加速化学反应，而本身的化学组成在反应前后保持不变的物质组成活性组分＋助催化剂＋载体催化剂的性能稳定性热稳定性、机械稳定性和化学稳定性表示方法：寿命老化活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等中毒对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb固定床反应器最主要的气固相催化反应器优点:流体接近于平推流，返混小，反应速度较快固定床中催化剂不易磨损，可长期使用停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率缺点:传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点)催化剂更换需停产进行固定床反应器单层绝热反应器结构简单，造价低廉，气流阻力小内部温度分布不均用于化学反应热效应小的场合固定床反应器多段绝热反应器相邻两段之间引入热交换(a)直接换热(b)间接换热固定床反应器列管式反应器