大气污染控制工程课件07-2气态污染物控制技术基础

1、第7章 气态污染物控制技术基础,教学内容: 气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 教学重点 掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基本原理和过程 了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性 教学重点 初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器,第7章 气态污染物控制技术基础(2),3气体吸附 吸附剂 吸附机理 吸附工艺与设备计算 教学重点： 吸附过程与吸附剂、吸附理论、吸附设备及其计算方法、吸附法净化有机蒸气 教学难点： 吸附设备及其计算方法、吸附法净化有机蒸气,3气体吸附,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

2、回收、设备简单 缺点：吸附容量小、设备体积大,吸附机理,物理吸附和化学吸附,物理吸附和化学吸附,同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附,一、吸附剂,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,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

3、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,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,NH3在活性炭上的吸附等温线,二、吸附机理,吸附等温线,m单位吸附剂的吸附量 P吸附质在气相中的平衡分压 K,n经验常数, 实验确定,吸附方程式,弗罗德里希（Freundlich）方程（

4、I型等温线中压部分） lgm对lgP作图为直线,吸附方程式,朗格缪尔（Langmuir）方程（I型等温线）,吸附方程式,BET方程（I、II、III型等温线，多分子层吸附）,吸附速率,吸附过程,吸附,吸附速率,外扩散速率 内扩散速率 总吸附速率方程,吸附工艺,固定床,吸附工艺,移动床,吸附工艺,移动床,吸附工艺,流化床,流化床,吸附工艺,固定床吸附计算,固定床吸附计算,固定床吸附计算,固定床吸附计算,保护作用时间,L实际曲线与理论曲线的比较 1理论线2实际曲线,固定床吸附计算,同样条件下 定义动力特性,固定床吸附计算,吸附床长度 假定条件 等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型

5、吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度,固定床吸附计算,吸附床长度,L0吸附区长度 WA穿透至耗竭的惰性气体通过量 WE耗竭时的通过量 1-f吸附区内的饱和度,吸附器的压力损失,1）图解计算,移动床计算,操作线 吸附速率方程,例：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸附剂为分子筛。空气中H2S的浓度为3（重量），气相流速为6500kg/h，假定操作在293K和1atm下进行，H2S的净化率要求为95，试确定： (1) 分子筛的需要量（按最小需要量的1.5倍计）； (2) 需要再生时，分子筛中H2S的含量； (3) 需要的传质单元数。 解：(1) 吸附器进口气相组成： H2S的

6、流量0.036500195kg/h 空气的流量65001956305kg/h 吸附器出口气相组成： H2S0.05(195)9.75 kg/h 空气6305 kg/h,移动床计算,移动床计算,实验得到的平衡关系如右图 假定X20，从图得（X1）最大0.1147 所以实际需要的分子筛 0.37263052345.5kg/h (2),分子筛吸收H2S的平衡数据,移动床计算,(3) 图解积分法计算NOG NOG3.127,图解积分法求传质单元数,吸附净化气体的应用,1、低浓度二氧化硫的吸附净化 常用的吸附剂是活性炭,烟气中含有足量的水蒸气和氧， SO2氧化成SO3, SO3继而由于水发生反应生成稀硫

7、酸。用金属盐浸渍吸附剂可以增加对二氧化硫的吸附率，它们的作用是催化氧化二氧化硫 。 吸附法脱硫的缺点 ：除了吸附容量有限外，吸附法必须在吸附器中采用比较低的气流速度。另外，高活性的碳易于被气体中的氧所氧化。覆盖在炭表面的硫酸，减低了活性炭的吸附能力，需要用加热或洗涤的方法脱附，回收这些硫酸，并使活性炭得以再生。,吸附净化气体的应用,2、含氟化氢废气的吸附净化 采用工业氧化铝、氧化钙、氢氧化钙或碳酸钙等作为吸附剂。对于铝厂电解烟气，采用的氧化铝也是铝电解的原料，吸附的氟化氢可以随同氧化铝进入电解生产中，代替冰晶石，不存在吸附剂再生问题。在铝电解烟气的主要组分中，氟化氢的沸点最高，因此最容易被吸附。而且氟化氢有较大的极性和相当大的偶极距，同时具有较高的表面活性，很容易被吸附。,氧化