第七章-气态污染物控制技术基础李

第七章气态污染物控制技术基础吸收法吸附法催化转化法气态污染物的清除方法主要方法其他方法生物净化法燃烧法冷凝法膜分离法电子辐射-化学净化法第七章气态污染物控制技术基础吸收法：用适当的液体吸收剂对废气中的有害组分(吸收质)进行选择性的吸收。吸附法：是利用某些多孔性固体吸附剂将气体混合物中有害组分吸附去除。催化转化法：通过催化剂的催化反应，使废气的污染物转化为无害的或易于处理与回收利用的物质第七章气态污染物控制技术基础燃烧法：通过燃烧将可燃性气态污染物转变为无害物；冷凝法：利用不同气体的沸点不同，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于气态的污染物冷凝，从废气中分离出来的方法。生物法：利用微生物的降解作用分解污染物膜分离法：混合气体在压力梯度作用下，透过特定薄膜时，由于不同气体具有不同的透过速度，从而可使不同组分达到分离的效果电子辐射-化学净化法：利用高能电子射线激活、电离、裂解废弃中的各组份，从而发生氧化等一系列化学反应，将污染物转化为非污染物。气态污染物的净化可采用一种净化方法或多种方法联合使用。第一节气体扩散一、气体在气相中的扩散扩散系数DAB（P235，7-1）同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强、浓度等变化而变化。二、气体在液体中的扩散扩散系数DAB（P237，7-3）第二节气态污染物的吸收净化

一、概述

用液体处理气体中的污染物，使其中一种或几种气态物质以扩散方式通过气、液两相界面而溶于液体的过程。因此又称湿式净化。气体吸收的必要条件是污染气体（污染物）在吸收液中有一定的溶解度。吸收过程中所用的液体称为吸收剂（液）或溶剂。被吸收的气体中可溶解的组分称为吸收质或溶质，不能溶解的组分称为惰性气体。吸收分为物理吸收和化学吸收。二、吸收机理双膜理论。吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程，可分为三个步骤：(1)溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质)；(2)溶质在界面上溶解(通过界面的传质)；(3)溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。

第二节气态污染物的吸收净化

双膜理论的基本论点：

1、相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各有一个很薄的停滞膜，相界面两侧的传质阻力全部集中于这两个停滞膜内，吸收质以分子扩散方式通过此二膜层由气相主体进入液相主体；2、在相界面处，气、液两项瞬间即可达到平衡，界面上没有传质阻力，溶质在界面上两相的的组成存在平衡关系，即所需的传质推动力为零或气、液两相达到平衡。3、在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分流动，不存在浓度梯度，物质组成均匀。溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。第二节气态污染物的吸收净化

吸收过程为溶质通过气膜和液膜的分子扩散过程。所以，两项间传质的速率方程分别为：气膜：(NA)g=Kg(PA-PA,i)液膜：(NA)l=Kl(CA,i-CA)式中：

(NA)g，(NA)l——溶质通过气膜和液膜的传质通量，kmol/(m2·s)PA，CA——溶质在气、液两相主题中的压力(Pa)和浓度(kmol/m3)PA,i，CA,i——溶质在气、液两相界面上的压力(Pa)和浓度(kmol/m3)Kg——以气相分压为推动力的气膜传质系数，kmol/(m2·s·Pa)Kl——以液相浓度为推动力的液膜传质系数，m·s第二节气态污染物的吸收净化

三、气液平衡1.气液平衡关系式在一定的温度、压力下，当混合气体与液相吸收剂接触时，混合气体中的可吸收组分（吸收质）向吸收剂进行质量传递（吸收过程）；同时也发生液相中的吸收质组分向气相逸出的质量传递（解吸过程）。当两个过程的传质速率相等时，气液两相达到动态平衡，即相平衡。第二节气态污染物的吸收净化

（1）气体在液体中的溶解度

Kg/100kg溶剂与气体和溶剂的性质有关，受温度、压力影响。溶解度与该组分在气相中的分压成正比、与温度成反比（图7-4）问题：如何增大被溶解气体组分的溶解度？（1）溶剂：溶解力强、选择性好（2）提高分压（总压）（3）降低温度。第二节气态污染物的吸收净化

（2）亨利定律物理吸收时，当总压不高（不超过5×105Pa）时，在恒温下，稀溶液上方溶质的平衡压力与它在溶液中的摩尔分率成正比，此即亨利定律，表达式：

C=H•P*C——溶质的平衡浓度mol/m3（溶解度）H——亨利系数mol/(m3•

Pa)P*——平衡时气相中的组分分压Pa（平衡分压）第二节气态污染物的吸收净化

2.吸收系数

有多种形式（与吸收推动力相对应）通过实验测定是获得吸收系数的根本途径。在规定条件范围内，利用吸收系数的经验公式：（1）用水吸收氨气：

kga=6.07×10-4G0.9L0.39（2）常压下用水吸收CO2k1a=2.57×U0.96（3）用水吸收SO2

kga=9.81×10-4G0.7L0.25第二节气态污染物的吸收净化

四、物理吸收（略）气体溶解于溶剂中的物理过程，无显著的化学反应。用水吸收氨气、CO2、

SO2等，吸收率低、速度慢。第二节气态污染物的吸收净化

五、化学吸收吸收伴随显著的化学反应，被溶解的气体与吸收剂或原先溶解于吸收剂中的其他物质发生化学反应，或同时溶解的多种气体发生化学反应。吸收率高、速度快。

例如:用碱液吸收S02第二节气态污染物的吸收净化

六、吸收剂性质不同的吸收质，可用不同的吸收剂进行吸收。以水为吸收剂称为水吸收法，适用于去除能溶于水的有害气体，如氯化氢、氨、二氧化硫、二氧化氮、氟化氢等。本法吸收效率较低，但吸收剂价廉易得。以碱液作为吸收剂的吸收法，可净化能与碱发生化学反应的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物、氯化氢、氟化氢、硫化氢等。该吸收剂吸收能力大，净化效率高，但设备和流程较为复杂，有些吸收剂来源困难。可作为吸收剂的碱液有氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钙溶液、氨水等。以溶剂作为吸收液称为溶剂吸收法，可净化溶于这类溶剂的有害气体如用碳酸丙烯酯、N-甲基吡啶烷酮及冷甲醇作吸收剂可有效地去除排气中的二氧化碳和硫化氢。第二节气态污染物的吸收净化

吸收液选择的原则

1.吸收能力强，以提高吸收速度并减少吸收剂的需用量，减少设备体积和降低能耗；2.选择性要好，对溶质组分以外其他组分的溶解度要很低或基本不吸收；3.挥发度要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，易再生，尽可能无毒；4.操作温度下吸收剂应具有较低的粘度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气流接触状况；5.对设备腐蚀性小或无腐蚀性，以减少设备投资及维护费用；6.来源丰富，容易得到，价格便宜；7.便于处理及操作，不易产生二次污染。第二节气态污染物的吸收净化

七、吸收设备主要是吸收塔，应满足以下基本条件：（1）气液接触面大、接触时间长；（2）气液之间扰动强烈，吸收效率高；（3）流动阻力小，工作稳定；（4）结构简单，维修方便，投资、运行和维修费用低；（5）具有抗腐蚀和防堵塞能力。常用的吸收设备有：填料塔、板式塔、喷淋塔、文丘里吸收器等。第二节气态污染物的吸收净化

1.填料塔：第二节气态污染物的吸收净化

优点：结构简单、气液接触效果好、压降小。缺点：填料容易堵塞、损失大1.填料塔：第二节气态污染物的吸收净化

2.板式塔操作时，塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。塔板的形式：孔板、筛板、旋流板等，班上设有溢流堰，以保持塔板上有一定厚度（30mm）的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。第二节气态污染物的吸收净化

2.板式塔第二节气态污染物的吸收净化

3.喷淋塔第二节气态污染物的吸收净化

3.喷淋塔第二节气态污染物的吸收净化

3.喷淋塔第二节气态污染物的吸收净化

4.文丘里吸收器第二节气态污染物的吸收净化

八、应用举例二氧化硫是大气的重要污染源之一，其污染危害大，故七十年代中，研究烟气脱硫技术被许多国家列为防治大气污染的重点，相继建成了一些工业规模的实用的处理装置。NOX的污染问题，人们也开始了防治技术的研究和开发。NOX在阳光的作用下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，从而造成严重的大气污染。人体健康的伤害、高含量硝酸雨、光化学烟雾、臭氧减少以及其他一些问题均与低浓度NOX有关系，而且其危害性比人们原先设想的要大得多。第二节气态污染物的吸收净化

（一）湿法排烟脱硫

主要有氨法、双碱法、石灰-石灰石法等。1.氨法：工作原理：

SO2+H2O=H2SO3H2SO3+NH3=NH4HSO3NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO32(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO42(NH4)2SO3+2NO=2(NH4)2SO4+N2最终产物是硫酸铵（化肥）第二节气态污染物的吸收净化

脱硫效率取决于氨水的雾化效果、用量和浓度。雾化效果越好，氨水与SO2的接触面积越大。只有当吸附剂和烟道中的SO2及烟尘最大限度地接触和捕捉才有可能提高脱硫效率，而这只是关键技术中的其中之一。通过喷雾技术质的提高来获得高的脱硫效率。超微液滴和大的覆盖面使吸附剂在整个治理管道中最大限度地充满整个空间段，达到高效率除尘脱硫。第二节气态污染物的吸收净化

2.双碱法

用氢氧化钠、纯碱或亚硫酸钠水溶液吸收烟气中的SO2。脱硫塔内的吸收反应为：用石灰料浆进行再生时，沉淀池内的再生反应为：第二节气态污染物的吸收净化

用石灰石粉末进行再生时：第二节气态污染物的吸收净化

亚硫酸钙的氧化：CaSO3+O2→CaSO4制取石膏3.石灰或石灰石法利用石灰或石灰石浆液作为洗涤液，净化废气中的SO2洗涤过程由三部分组成：SO2吸收、固液分离、固体处理。

由于吸收成本低廉易得，这种方法应用很广泛。美国电厂的烟气脱硫装置按容量计90％以上是用此法。第二节气态污染物的吸收净化

技术特点：

1．高速气流设计增强了物质传递能力，降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到4.0m/s。

2．技术成熟可靠。

3．最优的塔体尺寸，系统采用最优尺寸，平衡了SO2去除与压降的关系，使得资金投入和运行成本最低。

第二节气态污染物的吸收净化

4．吸收塔液体再分配装置，有效避免烟气爬壁现象的产生，提高了经济性，降低了能耗。从而达到：

a．脱硫效率高达95%以上，有利于地区和电厂实行总量控制；

b．技术成熟，设备运行可靠性高；

c．单塔处理烟气量大，SO2脱除量大；

d．适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫；

e．对锅炉负荷变化的适应性强；

f．设备布置紧凑，减少了场地需求；

g．处理后的烟气含尘量大大减少；

h．吸收剂（石灰石）资源丰富，价廉易得；

i．脱硫副产物（石膏）便于综合利用，经济效益显著。第二节气态污染物的吸收净化

第二节气态污染物的吸收净化

（二）湿法去除排烟中的氮氧化物1.烟气湿法脱硝技术目前，NOX排放问题美国和日本考虑得较多。日本早已定出了世界上最严格的NOX排放标准。在以煤和油为燃料的锅炉上增加消除NOX设备的技术措施，日本、美国是领先的国家。第二节气态污染物的吸收净化

工艺流程:

由鼓风机送来的燃料（烟气）在洗涤塔中用水洗涤，冷却到55-60℃，然后与来自氧化发生器的含氧化剂的空气混合，使排气中的NOX氧化。经过氧化剂氧化的烟气送入吸收塔，与含有硫酸、硝酸和铁催化剂的吸收液进行对流接触。在吸收塔内NOX一部分变成硝酸，其他被还原成为一氧化二氮或氮气等无害气体与烟气一起排出。亚硫酸气在吸收塔内被吸收后成为亚硫酸，其他部分则在铁催化剂作用下，被烟气中的氧氧化而变成硫酸。接着，吸收液从吸收塔底部被送到氧化塔，在氧化塔中由从塔底送来的空气进一步氧化。一部分没有被氧化的亚硫酸经过氧化和催化剂的再生过程后循环到吸收塔，这时循环液的一部分被抽送到石膏制造工序中去，生成的硫酸在结晶槽内和石灰粉反应，生成石膏，经离心分离机脱水，作为副产品得到回收，母液则送回吸收系统。

第二节气态污染物的吸收净化

为了避免来自烟气、石灰石中的杂质和因脱NOX而生成的硝酸积存于循环吸收液中，所以在石膏制造过程总要抽出一部分母液，使其经过排水处理后，放出系统之外。排水处理是通过PH调节来回收催化剂，此外还包括了符合排放标准的中和处理、生化法除NO3-等部分。生化处理为多级式嫌气性分解，NO3-由供给的甲醇和微生物的活动使其分解为水和氮气而被除去。第二节气态污染物的吸收净化

技术特点：（1）脱硝添加剂可以在石灰石湿法脱硫的脱硫塔中进行。（2）脱硝效率80%—90%，可在不使用SCR（选择性催化还原法）脱硝技术的情况下，实施NO2达标排放。（3）造价和运行费用极低，运行管理工程量极少。（4）工艺简单，可实现全程自动化控制。（5）测控参数少（PH值、温度、液位），测控技术成熟。（6）各流程均有成熟技术可借鉴。第二节气态污染物的吸收净化

（7）适合各种规模的电站及工业锅炉。（8）对各种含硫煤（油）具有较好的适应性。（9）对燃烧装置无不良影响，生产工艺、原料来源及产物应用对周边企业无依赖性。（10）有利于烟气NOx的吸收和脱除。（11）不造成（水体、噪声、粉尘等）二次污染。（12）脱硫脱硝在同一个装置内完成。一次性投资，脱硝率90%以上，可实现NO2达标排放。（13）运行费用低。比传统脱硝方法降低运行费用50%—80%。第二节气态污染物的吸收净化

2.碱液吸收法用氢氧化钠（钾、铵）溶液吸收NOX反应式：MOH+NOX（NO或NO2）→MNO2+H2OMOH+NO2→MNO2+MNO3+H2OM代表Na+、K+、NH4+等。该法可同时去除SO2。第二节气态污染物的吸收净化

第三节气体吸附一、概述

是利用某些多孔性固体吸附剂将气体（或液体）混合物中一种或多种组分浓集于固体表面，而与其他组分分离的过程。被吸附到固体表面的物质——吸附质附着吸附质的物质——吸附剂优点：可分离低浓度有害物质、净化效率高、可回收有用组分、设备简单、易自动化控制。缺点：吸附容量小、设备体积大。第三节气体吸附吸附法的适用范围：

（1）低浓度气体（2）有机溶剂蒸气（3）处理的气量较小第三节气体吸附物理吸附：由于分子间范德华力引起。特点：1.吸附质与吸附剂间不发生化学反应；2.吸附过程极快3.吸附过程放热4.当条件改变时，被吸附的气体易于从固体表面逸出（吸附剂再生、吸附质回收）吸附化学吸附：由吸附剂与吸附质间的化学键力引起。特点：1.选择性很强；2.吸附速率较慢；3.升高温度可提高吸附速率二、吸附法的分类

第三节气体吸附三、吸附剂1.要求：有巨大的内表面对不同气体具有选择性的吸附作用有较高的机械强度、化学与热稳定性吸附容量大来源广泛，价格低廉再生性能良好第三节气体吸附2.常用工业吸附剂活性炭活性氧化铝硅胶白土沸石分子筛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——————常用吸附剂特性分子筛特性气体吸附的影响因素操作条件低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附增大气相压力利于吸附吸附剂性质比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）气体吸附的影响因素典型吸附质分子的横截面积气体吸附的影响因素吸附质性质、浓度临界直径－吸附质不易渗入的最大直径吸附质的分子量、沸点、饱和性吸附剂活性单位吸附剂吸附的吸附质的量静活性－吸附达到饱和时的吸附量动活性－未达到平衡时的吸附量常见分子的临界直径分子临界直径/Å分子临界直径/Å氦氢乙炔氧一氧化碳二氧化碳氮水氨氩甲烷乙烯环氧乙烷乙烷甲醇乙醇环丙烷丙烷 正丁烷-正二十二烷2.02.42.42.82.82.83.03.153.83.844.04.254.24.24.44.44.754.894.9

丙烯1-丁烯2-反丁烯1,3-丁二烯二氟-氯甲烷(CFC-22)噻吩异丁烷-异二十二烷二氟二氯甲烷(CFC-12)环己烷甲苯对二甲苯苯四氯化碳氯仿新戊烷间二甲苯邻二甲苯三乙胺5.05.15.15.25.35.35.585.936.16.76.76.86.96.96.97.17.48.4气体吸附的影响因素吸附剂再生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剂再生吸附平衡当吸附速度＝脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值极限吸附量受气体压力和温度的影响吸附等温线

第三节气体吸附3.影响吸附的因素（1）操作条件（2）吸附剂性质（3）吸附质的性质与浓度（4）吸附剂的活性：单位吸附剂所能吸附吸附质的量。第三节气体吸附4.吸附剂的再生方法（1）加热（2）降压或真空解吸（3）置换再生（4）溶剂萃取第三节气体吸附四、吸附机理（略）吸附效果主要取决于吸附平衡与吸附速率。第三节气体吸附五、吸附法处理挥发性有机废气(VOCs)——活性炭吸附法吸附过程包括：吸附净化和脱附再生。吸附净化过程：是将有机废气由排气风机送入吸附床,有机废气在吸附床被吸附剂吸附而使气体得到净化,净化后的气体排向大气即完成净化过程;热脱再生过程是当吸附床内吸附剂所吸附的有机物达到允许的吸附量时,该吸附床已经不能再进行吸附操作,而转入脱附再生。脱附再生：即用来自催化的热空气吹扫吸附剂,使吸附的有机物脱附出来达到使吸附剂的吸附能力再生的目的。应用：活性碳吸附法适用于大风量、低浓度、温度不高的有机废气治理。此法工艺成熟,效果可靠,易于回收有机溶剂,因此被广泛地应用于化工、喷漆、印刷、轻工等行业的有机废气治理,尤其是苯类、酮类的处理。在工业吸附过程中,活性炭是使用得最为广泛的一种吸附剂。缺点：存在不耐高温、在湿润的条件下不能保持很好的吸附能力、易燃的缺点。沸石作为一种很好的替代吸附剂,已被逐步开发应用。第三节气体吸附1.吸附-水蒸汽再生-溶剂回收净化工艺是目前最为广泛使用的回收技术,其原理是利用粒状活性炭、活性炭纤维或沸石等吸附剂的多孔结构,将废气中的有机物捕获;当废气通过吸附床时,其中的有机物被吸附剂吸附在床层中,废气得到净化;由于吸附剂的价格较高,需要对其进行脱附再生,循环使用。当吸附剂吸附达到饱和后,通入水蒸汽加热吸附床,对吸附剂进行脱附再生,有机物被吹脱放出,并与水蒸汽形成蒸汽混合物一起离开吸附床。用冷凝器冷却蒸汽混合物,使其冷凝为液体。若有机溶剂为水溶性的,则使用精馏法,将液体混合物分离提纯;若为水不溶性,则用分离器直接分离回收VOCs。具体可见图1。

第三节气体吸附第三节气体吸附特点：操作简单、效率高,适用于中、低浓度、大风量的VOCs废气,但投资较大、水蒸汽消耗大、溶剂回收有时成本高。第三节气体吸附2.吸附-热再生-催化燃烧净化工艺该工艺是20世纪末发展起来的常规吸附方法与催化燃烧方法的组合工艺。该工艺原理是当吸附剂吸附达到饱和后,用热气流将有机物从吸附剂上脱附下来,使其再生,解吸释放的高浓度VOCs废气送往催化器催化燃烧,燃烧过程中产生的热量,一部分用于预热解吸后的高浓度VOCs废气,另一部分用于热解吸,其典型工艺流程可见图2。第三节气体吸附第三节气体吸附优点：该工艺净化度高、适用范围广,适用于中、低浓度、大风量的VOCs废气缺点：投资大、催化剂容易中毒、不易维修。浓缩轮吸附-催化燃烧工艺是目前研究应用的一个典型案例,浓缩轮是一个由装满吸附剂(活性炭、活性炭纤维或沸石)的旋转轮组成,废气从旋转轮上游侧进入浓缩轮的吸附区,其中的有机物被吸附,净化的废气从旋转轮的下游侧排出;同时,另一股流量小得多,但温度较高的脱附气沿废气相反的方向进入浓缩轮的脱附区,脱附已经吸附的有机物。浓缩轮以一定的速度缓慢旋转,这样仅用一台设备即可完成吸附、脱附操作,并使吸附和脱附同时进行,将大气量、低浓度的废气处理,变成小气量、高浓度的废气处理,之后再进到催化反应器燃烧,使设备费用大大降低。第三节气体吸附3.吸附-水蒸汽再生-溶剂回收净化新工艺如上所述,使用水蒸汽进行脱附的方法,是吸附回收溶剂中最常用的一种方法。在大规模有机废气(溶剂)的处理技术中,水蒸汽的用量很大,因此,新的吸附-水蒸汽再生-溶剂回收净化工艺提出从脱附后的水蒸汽中回收冷凝热,如图3所示。第三节气体吸附利用脱附后的水蒸汽冷凝热产生压力低一些的水蒸汽升压后,再回到脱附操作中使用的方法。第三节气体吸附使用这种方法,所需水蒸汽的蒸发潜热大部分能够回收,扣除水蒸汽升压所需的能量,还能回收很多能量。另外,为了抑制脱附时发生的酮类VOCs废气的氧化、分解、聚合反应,或酯类VOCs废气的水解反应等对温度依赖性大的溶剂的反应,在减压下用水蒸汽在低温(100℃以下)进行脱附的方式,称为吸附-低温水蒸汽再生-溶剂回收净化新工艺。该工艺提出水蒸汽再生时与加压高温相反的思想,在脱附过程中采用真空泵降低压力与温度,这种方式能够提高活性炭吸附的安全性,同时提高回收溶剂的质量。第三节气体吸附六、防毒面具装填层中用的是载有催化剂或化学吸附剂的活性炭。这种活性炭通常称为浸渍活性炭或浸渍炭，或称为防毒炭或催化炭。浸渍活性炭通过如下三种作用来达到防毒目的：①物理吸附作用是由吸附质与吸附剂分子间的力相互吸引发生的，被吸附分子保持着原来的化学性质，吸附热较低，无选择性，吸附和脱附速度较快。例如，活性炭对沙林、芥子气、氯化苦等毒剂蒸气就是物理吸附作用。第三节气体吸附②化学吸着作用由吸附质与吸附剂分子之间以类似化学链的力相吸发生的，吸附质与吸附剂形成表面化合物，吸附热较高，有选择性，通常不可逆。浸渍炭借助于添加金属氧化物来提高对难吸附毒剂的防毒能力。在浸渍炭吸附光气时，炭上的水分就能与之发生水解反应。所以，当滤毒罐受潮后．对光气的防毒能力还会提高。化学吸着：不能用普通办法使之再生的物理吸附：可以再生的。

第三节气体吸附③催化作用某些难吸附毒剂用化学吸着作用亦难吸着时，可采用催化作用进行防护。属于这一类的毒剂有氯化氰、砷化氢等。浸渍炭上发生的催化反应，主要是空气中的氧和水，在催化剂的作用下，与毒剂发生反应。利用催化作用进行防毒，其防毒能力是有限度的。同时，某种催化剂只能对一两种毒剂起催化作用，某一种化学吸着剂也只限于吸收某一类毒剂，而物理吸附则具有广谱性(可在不同程度上吸附所有的有毒蒸气)。浸渍活性炭就是依靠物理吸附化学吸着和催化这三种作用，对毒剂进行可靠的防护。

第三节气体吸附六、吸附工艺与设备计算（略）第四节气体催化净化催化净化：含有污染物的气体通过催化剂床层的催化反应，使其中的污染物转化为无害的或易于处理与回收利用的物质的净化方法。一、催化作用和催化剂1.基本概念

化学反应速度因加入某种物质而改变，但在反应结束时，该物质的数量和性质不变，这种作用即为催化作用。能加快化学反应速度，而本身的化学组成在反应前后保持不变的物质称为催化剂。第四节气体催化净化2.催化作用特点（1）催化剂只能加速化学反应速度，对可逆反应，其对正逆反应速度的影响相同，只能缩短到达平衡的时间，不能使平衡移动，不能使热力学上不可能发生的反应发生；（2）催化作用有特殊的选择性。第四节气体催化净化3.催化作用分类

（1）根据催化过程按催化剂与反应物、反应产物所处的状态分：均相催化：均相催化反应是指催化剂和反应物质都处于同一种物相中的催化过程，最常见的为液相催化反应体系。

多相催化：（非均相催化）催化剂和反应物质不处于同一物相中，最多见的体系是气团相催化体系。第四节气体催化净化（2）根据催化方向和化学变化特征分类正催化负催化催化氧化催化还原第四节气体催化净化4.催化剂种类（按存在状态）气态液态固态工业上应用最广泛第四节气体催化净化催化剂组成活性组分：是主体，能单独催化化学反应助催化剂：本身无活性，但可提高活性组分的活性（K2SO4-V2O5中的K2SO4

）载体：承载活性组分及其他作用，材料有硅藻土、活性炭、分子筛等。第四节气体催化净化催化剂性能活性：单位量的催化剂在单位时间内获得的产品量；gk/(h.g)选择性：一种催化剂只对化学反应中多个反应方向中的一个反应起加速作用的特性。稳定性：在化学反应中保持活性的能力。包括热、机械、化学稳定性。最基本的性能指标，是选择和控制反应参数的基本依据第四节气体催化净化影响催化剂寿命的因素老化：催化剂失活的过程。温度影响较大中毒：反应物少量杂质使催化剂活性迅速下降的现象。暂时性中毒永久性中毒第四节气体催化净化二、废气中SO2的催化转化（一）气相(干式)催化还原法1.常压催化还原法

还原剂:H2、CO、甲烷等催化剂：以铁为主的金属氧化物，其载体为γ-Al2O3反应温度420一550℃，反应生成硫磺、水和CO2。为不可逆反应，经一级反应脱硫率可达96.5%以上。第四节气体催化净化2.高温高压催化还原法用合成气(如粗煤气)在选择性催化剂存在的条件下将气体中的SO2还原为硫磺。最好的催化剂，在温度为45O-700℃、压力为2MPa的条件下，经一级反应硫回收率可达96%。如果两个反应器串联，中间加1个冷凝器，则硫回收率有可能达到99%以上。

第四节气体催化净化（二）催化氧化法1.气相催化氧化法(联合脱硫脱硝法)湿气硫酸法将SO2转化为硫酸，脱硝法可脱除NOX，这两种方法联合起来就是联合脱硫脱硝法。此法是在第一反应器中用氨将NOX催化转化为氮和水蒸气，在第二反应器中将SO2催化氧化成SO3，然后可回收得到浓硫酸。一种“100%消除NOX和SO2的二氧化钛片材”。该片材用TiO2细粉作催化剂，只要将片材放在阳光下，就可100%地将NOX和SO2完全除去。这也是一种气相催化氧化法，其脱硫脱硝过程似乎比联合法简单很多。第四节气体催化净化2.液相催化氧化法锰基催化剂吸收液净化硫酸尾气。在0.5%MnSO4吸收液中添加0.5%FeSO4，吸收液的净化效果最好，单板平均净化效率可达73%以上。液相氧化脱除烟气中SO2，吸收液最佳的pH为5—6，Mn2+浓度为0.06—0.13mol/L，采用石灰石中和生成的H2SO4，可维持较高的吸收率，并副产石膏。

第四节气体催化净化三、烟气脱硝

选择性催化还原法（SCR）脱硝第四节气体催化净化四、汽车尾气催化净化四个发展阶段：第一阶段：强调机内净化的初期污控技术，如燃油品质改善，曲轴箱强制通风系统，燃油蒸发回收系统，燃烧系统、供油系统和点火系统的改造，废气再循环，排气管内喷射二次空气，高能点火与稀薄燃烧等；第二阶段：氧化催化技术，采取机外净化技术，在汽车排气系统上安装氧化型催化转化器，用以氧化净化排气中的CO和HC等；第四节气体催化净化第三阶段：将电喷技术与三元催化转化技术相结合，同时去除汽车排气中的HC、CO和NOx等。第四阶段：新一代催化剂的研发。进一步降低贵金属用量，减少成本，改善其性能。

两个大方向：一类是全钯型催化剂，一类是稀土金属氧化物+过渡金属氧化物+碱土金属氧化物型催化剂。第四节气体催化净化（一）三效催化可同时净化一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。是目前国际公认的能高效大幅度削减汽油车排放污染物的主流技术。

原理：将催化元素钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)等贵金属(或是这些贵金属与稀土金属元素的复合体)负载于蜂窝状陶瓷载体，制成具有不锈钢外壳的罐状物安装在车辆排气管上。当车辆排放尾气通过三元催化转化器时，由于催化载体具有较大的表面积，将尾气中的HC、CO和NOx等污染物通过氧化还原反应转换成N2、H2O、CO2等无害或低害物质。

第四节气体催化净化使用三元催化转化器需有两个必要条件：(1)使用无铅汽油(2)实现发动机闭环控制，精确控制空燃比在理论值14.7：1附近。

第四节气体催化净化催化转化器的不足之处：（1）催化剂活性组分贵金属价格昂贵，而我国贵金属资源又相当匮乏

（2）尾气致使催化剂活性组分中毒失活的问题仍未得到较好解决；由于车辆振动和运行状况的突变致使催化转化器的使用寿命普遍较短的问题仍然十分突出；目前的催化转化器还不适用于柴油发动机和正在兴起的稀燃发动机。

第四节气体催化净化（二）等离子体技术等离子体技术主要利用等离子体体系中的活性物种强化(催化)氧化-还原反应，将汽车尾气中的有害物质通过氧化、还原或离解而转化为无害或低害物质以达到降低环境污染的目的。根据工艺和反应机制的不同，又分别有等离子体氧化兼催化还原法、等离子体氧化兼非催化还原法、等离子体直接还原法等。第四节气体催化净化等离子体氧化兼催化还原法：等离子体氧化兼催化还原法的作用机理分为两个步骤：第一步以等离子体氧化为主，即利用等离子体发生器产生的低温等离子体，在氧(O2)和碳氢化合物(HC)存在的条件下，将汽车尾气中的NO氧化为NO2；第二步为催化还原阶段，即将第一步经等离子体氧化并激活的含有NO2中间体与HC的混合体系，借助催化剂的作用，选择性还原NO2得到N2、CO2和H2O等。

第四节气体催化净化可将等离子体处理与催化还原工艺合并在同一个反应器；也可以先让尾气经过等离子体反应器预处理，紧接着进入与等离子体反应器串联的催化还原阶段。该方法还能有效处理含有20ppm甚至50ppm(以重量计)二氧化硫的柴油发动机尾气。等离子体氧化兼催化还原法能经济有效地降低NOx和SO2的排放，提高了催化还原阶段催化剂的性能、操作温度和使用寿命。

基本工艺流程段间冷却的四层催化床第二级催化床预除尘和水分填充床吸收塔填充床吸收塔来自冶炼厂或硫磺燃烧的富含SO2的尾气水含有约为初始进气SO2浓度3%的尾气含有约为初始进气SO2浓度0.3%的尾气水单级吸收工艺二级吸收工艺SO2单级和二级净化工艺的流程图催化反应：420～550℃热交换热交换热交换冷却热交换热交换热交换热交换冷却冷却热交换预热SO2催化转化设备

主要有四大件，即转化器、热交换器、鼓风机、加热炉

基本原则：①应使转化过程尽可能接近最适宜温度条件下进行；②转化器套数应尽可能少，便于操作管理，减少占地面积；③阻力降要尽可能小，以减少动力消耗；④应能保证自然平衡，无需补充外热源序号脱硫工艺名称脱硫工艺原理工艺特点应用情况1石灰石-石膏湿法利用石灰石粉料浆洗涤烟气，使石灰石与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙，脱去烟气中的