气溶胶性质PPT

1、气溶胶的定义、基本特征、大气气溶胶的化学组成、起源和去除、大气气溶胶的危害、主要内容、大气气溶胶的定义、基本特征、液体和固体微粒均匀分散在气体中形成相对稳定的悬浮系统。 液体或固体微粒(即粒子状物质或粒子)是指空气力学直径为0.002100m的液滴或固体粒子. 形状：复杂的液体粒状物接近球形，固体粒状物不规则，有板状、柱状、雪状、针状等。 定义了气溶胶图例，北京市典型烟尘集合体的TEM图像(a .链状； b .簇状)、表面光滑的飞灰、表面吸附有超微粒子的飞灰、矿物粒子石英、硫酸盐、气溶胶分类：按粒径的大小：总悬浮粒子状物质(TSP ) :用标准大容量粒子取样器在过滤膜上收集的粒子状物质的总质量

2、，通常称为总悬浮粒子状物质。 Dp (粒径)为100m以下，其中多为10m以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。 飞扬： Dp 10m大气中中长期浮游的浮游物质，如煤烟、烟、雾等。 尘埃产生：可以在采样罐中采集的大气粒状物。 在TSP中，直径超过30 m的粒子在自身的重力的作用下立即沉降，这一部分的粒子状物被称为降尘。 可吸入粒子：容易通过呼吸过程进入呼吸器的粒子。 目前国际标准化组织(ISO )建议Dp10 m。 微粒子：其粒径不足2.5 m，PM2.5，气溶胶分类：微粒子成因成分：分散性气溶胶：固体或液态物质被粉碎，被喷射后微粒子分散到大气中的气溶胶，例如波浪飞散或喷洒农药。 凝聚性气溶胶

3、：气体或蒸汽冷时凝聚在液体或固体微粒上形成的气溶胶。 根据气溶胶分类：粒状物的物理(凝聚)状态确定：固体：烟、尘液状：雾固液混合：雾、烟、中国环境空气质量标准中PM10(Dp10 m )的相关标准，美国环境保护局于1997年提出PM2.5国家环境空气质量标准，2003年提出PM2.5。 各地区PM2.5的平均质量浓度(g/m3 )、相关概念一次气溶胶：从排放源直接排出到大气中的粒子状物质。 二次气溶胶：通过与气体成分的化学反应生成的颗粒状物质。 均质气溶胶：所有粒状物质的化学组成相同。 单光谱气溶胶：所有粒子状物质的粒径都相同。 多光谱气溶胶：粒径大的颗粒状物质。 大气气溶胶浓度表示方法，数浓

4、度：个/cm3表面积浓度： m2. cm-3体积浓度： m3. cm-3质量浓度： mg. m-3； g. m-3、气溶胶的来源、大气气溶胶的来源复杂，根据发生过程可分为自然源和人为源。 自然源主要来源于洋面气泡的破裂、土壤的风蚀、生物孢子花粉、火山喷发、森林火灾等。 人为的来源主要来自化石燃料的燃烧、工农业生产活动等人为排放气体状污染物的一定条件下的气体粒子转换过程也是大气气溶胶的重要来源。 大气气溶胶主要通过干燥、湿沉降去除。 (1)干沉降：重力作用或与地面上其他物体碰撞而沉降。 (2)湿沉降：除雨：气溶胶粒子状物质作为凝结核成为云滴的中心，通过凝结和碰撞，云滴成为雨滴(如果T PM2.5

5、； 沙尘事件期间，地壳元素浓度呈从西向东减少的趋势。 沙尘天气时的地壳元素浓度明显高于非沙尘天气。 沙尘天气时Seoul PM10中Al和Ca的浓度约为非沙尘的3.4倍，Gwangju中的浓度约为非沙尘的56倍。图5 .沙尘与非沙尘期间元素浓度的对比、大气气溶胶的危害、主要内容、大气气溶胶的危害、1 .大气化学反应(干湿沉降、光化学烟雾、多相反应界面etc.) 2.气候效应(直接气候效应和间接气候效应)3.环境质量(可视性)4.健康效果5 .气溶胶、化学大气化学反应、对大气可见性的影响、气候效应、气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐射输送和地气体系辐射平衡，对气候变化、云降水等有很大影响。对人体

6、健康的影响，气溶胶辐射被强制，气候系统整体处于平衡状态，也就是说，地气系统吸收的太阳辐射必须等于向外辐射的红外长波辐射。 一旦某种扰动打破了这个平衡，气候系统就调整地表温度形成新的平衡。 为了评估地球气候系统辐射平衡的扰动，IPCC引入了辐射强制的概念。 气溶胶辐射强制、辐射强制的定义：单位W/m2，全球变暖的变化取决于地气系统辐射平衡情况。 该系统的平衡紊乱和改变气候的因子是放射强制因子，主要有入射太阳放射的温室气体、云、气溶胶等。 在说明这些因子对气候的潜在影响时，多采用放射线强制(radiation forcing )。 气溶胶的照射被强制，人的活动大气中的气溶胶浓度不断上升，另一方面大

7、气的太阳光散射作用增强，反射率增加，负的照射被强制，另一方面吸收太阳的辐射，产生正的辐射强制。 大气中的气溶胶通过直接和间接辐射影响世界气候，对世界气候变化产生重大影响。 直接辐射强制：气溶胶通过散射和吸收太阳辐射产生直接辐射强制：作为云的凝结核，影响云的微小物理特性和宏观云量，影响地-气系统的水循环，产生更复杂不确定的间接辐射强制。 气溶胶辐射的强制，气溶胶辐射的强制，与温室气体辐射的强制比较：1.对流层大气中的气溶胶的生命周期短，空间分布的高度不均匀，且与排放源有关2 .气溶胶的直接辐射在散射太阳短波辐射的过程中主要起着主导作用也就是说，有明显的日变化和季节变化。 3、气溶胶的直接和间接辐

8、射强制与粒状物质的粒径和化学组成有关，气溶胶的质量源不能简单测量辐射强制的相对大小，与气溶胶的辐射强制、温室气体的辐射强制的比较：4、大气气溶胶，特别是人为气溶胶的区域分布不均匀； 5、气溶胶的辐射强制及其浓度关系非线性，自然存在的气溶胶影响复杂，而且气溶胶作为凝结核影响云滴形成和降水的过程复杂，间接辐射强制研究非常困难。 第五节大气污染综合治理、一、减少污染物排放量、管理主要污染物三、种植树木草坪四、掌握气象变化规律，有效利用环境自我净化能力，加强城市规划，搞好环境功能划分。 综合管理大气污染，减少污染物排放量，1 .改革能源结构，用二次能源代替一次能源，开发无污染能源，脱硫处理燃料。 2、

9、改革燃烧装置和燃烧方式，提高热效率。 3 .采用无污染或低污染的生产技术。 4、利用馀热馀气，提高能源利用率。 管理主要污染物、颗粒物、气体污染物，从废气中回收颗粒物的过程称为除尘。 实现上述过程的设备装置称为吸尘器。 1、除尘装置的技术性能指标、技术指标常用气体处理量、净化效率、压力损失等参数表示。 2、除尘装置的分类按照除尘器的除尘机理分为机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器等4种。粒状污染物通过重力、惯性力和离心力等质量力的作用达到除尘目的。 主要形式有重力沉降室、惯性吸尘器、旋风吸尘器等。 重力沉降室利用粉尘和气体密度不同，利用自己的重力使含尘气体中的尘埃粒子从气流中自然

10、沉降，达到净化目的。 对50%以上的尘埃粒子有良好的捕集作用。 惯性吸尘器利用粉尘和气体运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离，例如做成板式。 适合去除非粘性、非纤维性粉尘，设备结构简单，阻力小，但其分离效率低，约为50%70%，只能捕获1020m以上的粗粉尘，只能用于多级除尘中的第一级除尘。 (1)机械式吸尘器、离心式吸尘器旋转运动的含尘气流中的粒子通过离心力从气流中分离的装置，也被称为旋风分离器。 适用于非粘性和非纤维性粉尘的去除，对5m以上的粒子具有高去除效率，是中频集尘器。 广泛应用于锅炉烟气除尘、多段除尘及预除尘。 主要缺点是精细尘埃(5m )的去除效率低。 过滤式吸尘器的结构图，(

11、2)过滤式吸尘器、含尘气体通过多孔质过滤器，捕集气流中的尘粒子，净化气体。 应用于各种工业废气除尘，是一种高效的除尘器，效率在99%以上，对微粉有很强的捕集作用。钢铁工厂、焚烧工厂、水泥工厂，也称为清洗除尘。 即，用液体清洗含尘气体，使尘粒子与液膜、液滴、雾碰撞并吸收，与液体一起排出，净化气体。 不仅能净化粒状污染物，还能同时去除气体中的气体污染物。 (3)湿式除尘利用由高压电场产生的静电力的作用，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离。 微细粉尘和雾状液滴的捕集性能优异，效率达到99%以上，对0.1m的粉尘粒子有高去除效率的高效吸尘器。 能源消耗量低，处理气体量多，可应用于高温、高压场合，广泛应

12、用于工业除尘。 缺点是设备庞大，一次性投资费用高。 (4)静电除尘、电厂、水泥厂、玻璃厂、水泥厂根据物质的化学性质和物理性质，采用不同的管理方式。 1、吸收法2、吸附法3、催化剂法4、燃烧法5、凝结法、气态污染物、二氧化硫的管理、从烟气中除去SO2的技术被称为“烟气脱硫”，但该技术相当多，总体上可分为湿式法和干式法。 前者利用了SO2是酸性氧化物，后者利用了SO2的还原性。 1、湿法烟气脱硫，(1)钠法氢氧化钠或亚硫酸钠吸收法是以NaOH、Na2CO3或Na2SO3为吸收剂吸收SO2的方法，该方法因吸收速度快，管道和设备不易堵塞而被广泛应用。 主要反应是2 NaOH so2=na 2s O3

13、H2O na 2so2=na 2s O3 CO2 na 2s O3 H2O=2nah so 3，可以在吸收剂处理后得到副产物，主要的回收方法是a .中和法： nah so3NaOH=na 2s O3 H2O 2s O3 O2=2n c .回收Na2SO3吸收液经过浓缩、结晶、脱水，回收Na2SO3结晶。 d .石膏回收法向含有NaHSO3的吸收液中加入石灰，生成CaSO3，氧化后生成石膏。 2 nah so 3ca (oh )2=caso 31/2 H2 ona 2so3/2H2O caso 31/2h2o1/2o 23/2h2o=caso 42 H2O e .回收硫法使吸收液中的加热为高浓度

14、，硫酸或硫2 nah so3=na 2so 3s O2 H2O 氨水作为吸收剂的NH3 H2O so2=(NH4 ) 2s O3 H2O (NH4 )2O3 so2H2O=NH4HSO3，向a .回收(NH4)2SO4法吸收液中加入氨水，将nh4h so 3加入(NH4 ) 2s(NH4)2SO3 1/2O2=(NH4)2SO4， b .在用石膏回收法回收的硫酸铵溶液中加入石灰可以回收石膏，生成的氨被水吸收后，作为吸收剂(NH4 ) 2so 4ca (oh )2=caso 42 H2O3NH3 (3)钙法，使用石灰石、生石灰等乳液作为吸收剂(2)接触氧化法对高浓度SO2烟的管理可以用工业接触制

15、硫酸类似的方法进行。 排烟脱硫处理设备、处理工程图、排烟脱硫方法很多，选择时应考虑以下几点： (1)净化效率高，经济效益高；(2)装置能长期稳定运转；(3)操作、维护、检查容易；(4)不应该引起二次污染。 氮氧化物的管理、氮氧化物的工业源主要是硝酸制造工厂、使用硝酸的工厂、工厂燃料燃烧排出的废气等。 燃烧装置排出的氮氧化物主要是NO、NO稳定，难溶于水，不与水反应，目前，其处理主要有催化还原、吸收等，对含有NOx的废气也可以用各种方法进行净化管理(主要管理生产过程废气)。 1 .吸收法中现在常用的吸收剂有碱液、稀硝酸和浓硫酸等。 2 .吸附法是用吸附法吸附NOX的现有工业规模的生产装置，可以采

16、用的吸附剂是活性炭和沸石分子筛等。 3 .催化剂还原法通过催化剂的作用，用还原剂将废气中的NOX还原成无害的N2和H2O的方法称为催化剂还原法。 1 .催化还原法是在催化剂的存在下，用甲烷、氢、氨等还原性气体将NO还原成N2的方法，分为选择性催化还原和非选择性催化还原法。 (1)非选择性催化剂还原法在催化剂存在下，还原性气体不仅与NO起作用，而且与O2起作用的方法称为非选择性催化剂还原法。 还原气体可以使用甲烷、氢、一氧化碳等催化剂用Pt等，反应温度为400500。 该方法适用于废气中O2含量少的废气，(2)选择性催化剂还原法将在催化剂存在下，还原性气体仅作用于氮氧化物的方法称为选择性催化剂还原法。 a .氨选择性催化还原法该方法以氨为还原剂，以铂为催化剂，在1502500C下进行反应。 4 nh36 no=5n 26 H2O8n H3 no2=7n 212 H2O微量o2时，no的除去率比4NO 4NH3 O2=4N2 6H2O高，但必须严格控制温度，温度过高时会发生以下反应，NO 4NH3 5O2=4NO 6H2O b .硫化氢选择催化还原法NO H2S=S 1/2N2 H2O该法可以同时除去SO2 2H2S SO2=3S 2H2O，c .氯-氨选择催化还原法以木炭为催化剂， 温度为500C时反应：2NC ocl2 ocl