大气污染控制技术习题及答案

《大气污染掌握技术》习题七222%〔体积〕CO30。C，总压强为500kPa30。C时在水中的亨利系数E=1.88×10－5kPa，试求溶解度系数H及相平衡常数m100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO。22解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×105x，x=5.32×10－5。y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10－5=376。x=5.32×10－5很小，故CCO2=2.96mol/m3。C 2.96H 2.96104mol/(m3Pa)P* 5002%103100g44×100×5.32×10－5/18=0.013g。20。C时O240100atm，试计算平衡时水中氧的含量。解：1atmO20.21。0.21=4.01×104x解得O2在水中摩尔分数为x=5.24×10－6。用乙醇胺〔MEA〕H2S20atm0.1%H2S〔体积。0.25mol/m3MEA293K进展。反响可视为如下的瞬时不行逆反H

SCH2

CHCH NH2 2

CHCH2

NH。2 3：kAla=108h－1，kAga=216mol/m3.h.atm，DAl=5.4×10－6m2/h，DBl=3.6×10－6m2/h。试求单位时间的吸取速度。解：20》C时H2SE=0.489×105kPa20atm×0.1%=2.03kPa。P*=Ex，x=P*/E=4.15×10－5，故C*H2S=2.31mol/m3。H=C/P*=2.3/〔2.03×103〕=1.14×10－3mol/〔m3.Pa〕=115mol/〔m3.atm〕1 H 1 115 1由 0.542,K 1.85h1。K k k 216 108 AlAl g lN KA

(C*

C

)1.852.314.3mol/(m3h。在吸取塔内用清水吸取混合气中的SO2，气体流量为5000m3N/h，其中SO2占5%，要求SO295%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似Y*=26.7X，试求：1.5倍，用水量应为多少？在上述条件下，用图解法求所需的传质单元数。解：GB=5000×0.95=4750m3N/h。Y=0.053，Y

(50004750)

5%2.63103；1 2 4750L YY 0.0530.00263( S) 1 2 25.4。G B

Xmax

0 0.053/26.7B 因此用水量Ls=25.4G×1.5=1.81×105m3/h。5.6B 10m3/min，丙酮含量为11〔摩尔，要求出口气体中丙酮的含量不大于2〔摩尔酮－水的平衡曲线〔1atm299.6K〕y0.33xe1.95(1x)2。试求水的用量，假设用水量取为最小用水量1.75倍；假设气相传质单元高度〔以m计〕H 3.3G0.33L0.33。其中G和L分别为气、液相0y的流量〔以kg/2.h表示解：GB=10×0.89=8.9m3/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水时的操作线，xmax=0.068。L故( s)

0.1240.021.53，L=1.53×1.75×8.9=23.8m3/min。G B

0.068 sa3.1Hy

3.3 )0.332.39m。HL

y=2.39×3.1=7.4m。某活性炭填充固定吸附床层的活性炭颗粒直径为3m0.15kg/3的CCl4蒸汽5m/min220min0.1m处；505min0.2m1mCCl4蒸汽不会逸出？解：利用公式KL

2200.1K，将数据代入

K2850min/m，解得0因此 28501652785min。max

5050.2K0

65min01m1m230kg/m3，当吸附CHCl320m/min，CHCl3的初始浓度为30g/m3，设CHCl3蒸汽完全被吸附，活性炭对CHCl326.29%CHCl3的残留活性为1.29%，求吸附操作时间及每一周期对混合气体的处理力量。解：aKVb0

(0.26290.0129)23095.8min/m2030103”KL95.8min，xaSLb

0.26290.0129 12123045.2kg。141323K时，测得CO2在活性炭上吸附的试验数据如下，试确定在此条件下弗罗德里希和朗格谬尔方程的诸常数。单位吸附剂吸附的CO2体积〔cm3/g〕气相中CO2的分压〔atm〕301512673814935104解：6XTXTcm3/gPatmlgXTlgPP/V3011.47700.0335121.7080.3010.0396731.8260.4770.0458141.9090.6020.0499351.9690.6990.05410462.0170.7780.0581依据公式X kPn，对TlgX~lgP进展直线拟合：X 30P0.7K=30，n=1.43；P依据公式 P

1 P

P，对P~P/V进展直线拟合：

0.02890.005P，V BV V Vm mVm=200，B=0.173。利用活性炭吸附处理脱脂生产中排放的废气，排气条件为294K，1.38×105Pa，废气量25400m3/h0.0299.5%。承受的活性炭的吸附容量为28kg/100kg577kg/2h1h，试确定活性炭的用量和吸附塔尺寸。解：三氯乙烯的吸取量V=2.54×104×0.02×99.5%=505.46m3/h，M=131.5。PVmRT得MPVM 1.38105505.46131.5m 3.75103kg/hRT 8.31294100因此活性炭用量m0

3.7510345.36104kg；28体积Vm0

5.36104 92.9m3。 5777.100.025kg/kg298K2atm条件下承受硅胶吸附净化。固定床保护作用时间至少要90min。设穿透点时苯的浓度为0.0025kg/kg干空气，当固定床出口尾气中苯浓度达0.020kg/kg干空气时即认为床层已耗竭。尾气通过床层的速度为1m/〔基于床的整个横截面积，试打算所需要的床高。625kg/m3，平均粒径Dp=0.60cma=600m2/m3。在上述操作条件下，吸附等温线方程为：Y*=0.167X1.5。式中Y*=kg苯/kg干空气，X=kg苯/kg硅胶。假定气相传质单元高度H 0.00237(DOY

G/)0.51p解：Y 1Y1=0.025kg苯/kgX1

( 1 )1.50.282kg苯/kg硅胶，Y0.167

2=0，X

2=0。故操作线方程为X=11.28Y。Y=Yb=0.0025kg苯/kg干空气时，X=11.28×0.0025=0.0282kg苯/kg硅胶。Y*=0.167×0.02821.5=0.0008kg苯/kg干空气。1 588.08，由此可求得Y

dY近似值；YY* YbYY*同时，

f bQYWQ0

We1YWb Y0

)dwWA

We1YWb Y0

wdww)( wa

wwb)waYdY dY

Y dYWe1Y

Yb

YbYY*)Wb Y0

Ye dY

Ye dYYbYY*由此求得f的近似值，列表如下：

YbYY*Yb=0.00250.0008588.080000.9000.00500.0022361.901.1841.1840.19900.80.16920.16920.00750.0041294.930.8212.0050.33710.70.10350.27270.01000.0063272.240.7092.7140.45630.60.07750.35020.01250.0088273.370.6823.3960.57090.50.06310.41330.01500.0116296.120.7124.1080.69060.40.05390.46710.01750.0146350.460.8084.9160.82650.30.04760.5147Ye=0.02000.0179475.001.0325.9481.00000.20.04340.5580OGN =5.948，f=0.5580；2atm，298K=2.37kg/m3，因此Gv2.37kg/(m2s，OG故H

1.42(DpG

)0.51

1.42 0.601022.31 ( )0.51

；YY*1dYYY*1dYYYbdYbWa1YY dwY dwY)0Y W0)wbAY W0A因此吸附区高度为H2=HOG.NOG=0.07041×5.948=0.419m。对单位横截面积的床层，在保护作用时间内吸附的苯蒸汽量为〔0.025－0〕×2.37×60×90＝320〔kg苯/m2〕而吸附床饱和区吸附苯蒸汽量(HH )(x 0)2 b T吸附床未饱和区吸附苯蒸汽量H(x 2 b T因此总吸附量(H0.4196250.2820.4196250.2820.442320解得H=2.05m，此即所需要的最小床高。A把处理量为250mol/min的某一污染物引入催化反响器，要求到达74%的转化率。假设6.1m3.8cm的管式反响器，求所需要催化剂的质量和所需要的反响管数目。=－0.151x〕molkg.mi。A580kg/m3。解：A反响管转化率为xA时，反响速度为R=－0.1xmolkg.mi。A依据单管物料平衡可列出如下方程：0.15(1xA

)AdxQdxAA

3.8102)21.1103m2，Q单位为mol/min。4dx数据代入并整理得0.098668dxQ

A ，对等式两边积分，即1 x0.0986686.1dxQ

AdxA ，解得Q=0.447mol/min。0 0 1xA反响管数目：250/0.447＝560个。