大氣污染控制- 吸附

1、大氣污染控制技術(shù)吸附CONTENTS吸附基本理論吸附設(shè)備的類型及特點(diǎn)影響吸附性能的主要因素吸附設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算吸附劑選擇與再生氣體的吸附凈化分類氣體的吸附凈化分類氣體的吸附凈化概念吸附：在固體表面進(jìn)行物質(zhì)濃縮的現(xiàn)象。利用多孔固體對氣體中不同組分吸附能力的差異吏一種或數(shù)種氣體組分富集于固體表面而從氣相分離的過程。氣（液）體中的污染物放熱過程多孔固體（吸附質(zhì)）（吸附劑）優(yōu)點(diǎn)：可有效去除其他方法難以分離的低濃度有害物質(zhì),凈化效率高、可回收有用組分、設(shè)備簡單、易實(shí)現(xiàn)自動化控制。缺點(diǎn)：吸附容量較小、設(shè)備體積大。吸附分類:物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力是分子間力（范德華力）。特點(diǎn)：1）不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

2、；2）吸附過程極快；）吸附熱較?。?0KJ/mol）;4）吸附過程可逆z無選擇性?；瘜W(xué)吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力是化學(xué)鍵力。特點(diǎn)：1）發(fā)生化學(xué)反應(yīng);2）吸附熱比物理吸附大得多（84-417KJ/mol）3）吸附過程具有選擇性,通常不可逆。實(shí)際吸附過程中，低溫時主要是物理吸附,高溫時主要是化學(xué)吸附,物理吸附一般在前?；瘜W(xué)吸附需要達(dá)到_定的活化能,所以此階段提高溫度圖713吸附過程溫度可以加快吸附速率。大部分吸附過程為放熱反應(yīng),溫度升高不利于吸附。石英砂負(fù)載氧化鐵（iocs）吸附磚的過程是自發(fā)的、吸熱的化學(xué)吸附反應(yīng)習(xí)題F列關(guān)于物理吸附和化學(xué)吸附描述錯誤的是?()物理吸附依靠范德華力進(jìn)彳亍物理

3、吸附過程可逆,無選擇性化學(xué)吸附需要吸附劑具有一定的活性才能發(fā)生所有吸附過程均為放熱反應(yīng)解釋:ABC選項(xiàng)均正確,大多吸附過程均為放熱反應(yīng),極個別情況除外,可知D選項(xiàng)錯誤。氣體的吸附凈化-理論氣體的吸附凈化-理論氣體的吸附凈化理論吸附基本理論:吸附凈化效果取決于吸附平衡?口吸附速率。吸附的實(shí)質(zhì):吸附質(zhì)以分子擴(kuò)散的方式到達(dá)吸附劑表面而被富集。氣體中的污染物（吸附質(zhì)）吸附脫附V吸附二V脫附”吸附平衡（動態(tài)平衡）多孔固體物質(zhì)（吸附劑）被吸附分子吸附（動態(tài)）平衡：單位時間內(nèi)被固體表面吸附的分子數(shù)量與逸出的分子數(shù)量相等時”吸附達(dá)到平衡。平衡濃度:平衡時”吸附質(zhì)在氣相中的濃度。平衡吸附量（靜吸附量或靜活性）:

4、動態(tài)平衡時,單位體積（質(zhì)量）吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)的*kg/kg,kg/m3o在實(shí)際吸附操作中,當(dāng)吸附床層被穿透時,單位體積（質(zhì)量）的吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的量,稱為動吸附量或動活性。動活性動活性飽和時間穿透時間飽和度=動活性/靜活性傳質(zhì)區(qū)越薄,吸附劑層越厚,則穿透時,吸附劑層的飽和度越大ktJ/瀧出it3-25穿透時間和傳質(zhì)前沿的比較穿透曲線：在穿透時間和飽和時間之間出口中吸附質(zhì)濃度的變化曲線。啡附質(zhì)的進(jìn)口浪度|ckTr線X曲；透/r傳質(zhì)區(qū)高度:完整的傳質(zhì)前沿曲線形成后,其在Z軸上所占據(jù)的長度吸附啟的出口液度圈1噪附需的移動和穿透走喪1)保護(hù)時間的確定在吸附持續(xù)時間卍內(nèi),所吸附的污染物量為:C

5、3-8D32)式中.XaS在時間L內(nèi)的吸附量，kg；靜活性值，燉吸附質(zhì)/kg吸附劑;吸附層的截面積，nF：x=aSLph對應(yīng)時何亍內(nèi)，進(jìn)入吸附床層的污染物量為X-vSC0TrL吸附層厚度，gA吸附劑的堆積幣度skg/mJ；V氣體流速，m/s；Q流中污染物初始濃度，kg/m已假定吸附層達(dá)到穿透點(diǎn)時全部處于飽和狀態(tài)，則根據(jù)式(31)和式(3-82)可得吸附速率無窮大時，tL為一條通過原點(diǎn)的直線(3-83)可以看出，襯=+環(huán)即t二t-如代入式3-83),得令K唱，則bKLf12圖326EL實(shí)際曲線與理想線的比較I一理曬2宴際曲線.希洛夫公式時間損失圖326ML實(shí)際曲線與理想線的比較I一理想魏2霍際曲

6、址吸附層中未被利用部分的長度(死層)Tr=KL-r0二K(L-h)保護(hù)作用時間，s；L床層長度，m；5保護(hù)作用時間損失，s；K保護(hù)作用系數(shù)，由下列公式計(jì)算；A附劑堆積密度，kg/m3；a吸附劑的靜活性，kg吸附質(zhì)/kg吸附劑;v氣體通過床層的速率，m/s；c0氣體中污染物初始質(zhì)量濃度，kg/m3o練習(xí)練習(xí)希洛夫公式設(shè)計(jì)與計(jì)算固定床吸附器1選定吸附劑和操作條件2確定穿透點(diǎn)濃度,選取不同吸附7二KL-t0=K(L-h)層厚度做實(shí)驗(yàn),測相應(yīng)的穿透時間擬用活性炭吸附器回收廢氣中所含的三氯乙烯,已知廢氣中三氯乙烯濃度為流量為12700M/h。已知活性炭對三氯乙烯的靜活性為26.29%,其堆積密度為230

7、kg/m3，假設(shè)氣體通過床層的速度為20m/min,并假設(shè)死床層的厚度為0.15mo若要求吸附保護(hù)時間為223min,求該吸附器的吸附劑用量（裕量取10%）?（3根據(jù)實(shí)驗(yàn)勒居,纟希洛粗線,得到斜率k和截距S4確定操作周期,穿透時間tb5計(jì)算床層高度6計(jì)算床層直徑7計(jì)算吸附劑裝腿8計(jì)算壓降m=SLpb9設(shè)計(jì)附件A附劑堆積密度，kg/m3；為了避免裝填損失,可多取5%-20%裝填量TZaxt230 x0.2629c/K=262.9min/mGsc020 x11.5xIO3t0=KZ0=262.9x0.15=39.4minr=K(Z-Zo)=262.9x(Z-0.15)=223min得床層咼度為Z=

8、Im床層直徑為D=J篤罟滬=3.7m吸附劑用星w=1.1xAZa=11x3-14-x3-X1X230=852kg吸附設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算吸附設(shè)備的設(shè)計(jì)與計(jì)算）吸附器本體的設(shè)計(jì)一略）吸附器壓降的計(jì)算一略5）吸附器附屬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一略6）吸附系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)三部分：廢氣的收集、預(yù)處理和吸附、脫附。預(yù)處理：除塵、除濕、溫度和濃度調(diào)節(jié)、除去對吸附有影響的成P715。吸附劑的選擇和再生吸附劑的選擇和再生工業(yè)用吸附劑的基本要求:1）巨大的內(nèi)表面積和孔隙率;2）選擇性強(qiáng)；3）吸附容量大；4）足夠的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性;5）顆粒度適中且均勻；6）易于再生和活化；7）來源廣泛，價廉易得。習(xí)題吸附劑的選擇和再生

9、或其他氣體的脫臭、水和其他溶劑的脫色。1）活性炭非極性吸附劑,具有疏水性和親有機(jī)物的性質(zhì)。故：常用于溶劑蒸汽的回收、炷類氣體的提取分離、動植物油的精制、空氣孔徑范圍大故：對一些極性吸附質(zhì)和一些特大分子的有機(jī)物質(zhì)仍然有優(yōu)良的吸附能力，如：S02sNOx、Cl2sH2SsCO2等。對各種無機(jī)和有機(jī)氣體、水溶液中的有機(jī)物、重金屬離子等具有較大的吸附容量和較快的吸附速率,其吸附能力比V的活性炭高倍,特別是對于惡臭物質(zhì)的吸附容量要高40倍。與活性炭相比,關(guān)于活性炭纖維特點(diǎn)的描述哪項(xiàng)是錯誤的？(A)比表面積更大(B)吸附速率咼(C)容易脫附(D)操彳乍溫度更咼吸水容量很大，常用于：氣體的干燥和從廢氣中回收

10、極為有用的繪類氣體。4）沸石分子篩烽狀拓吸濕伙態(tài)2）活性氧化鋁具有強(qiáng)的吸水性”吸附水分子能力較強(qiáng),高的廢氣凈化。不適用于水緒量較對水分有很強(qiáng)的吸附能力”常用于：氣體W液體的干燥、石油氣的濃縮?口脫硫。浸入水或液體中不會溶脹或破碎。F列有關(guān)吸附劑的論述,正確的是哪項(xiàng)？(A)工業(yè)廢氣的凈化回收只考慮選擇吸附能力最強(qiáng)的吸附劑(B)顆粒小的吸附劑比顆粒大的吸附劑更適用于流化床吸附裝置(D)吸附劑的吸附容量只與吸附劑的表面積有關(guān)(C)活性炭可用于有機(jī)溶劑蒸汽的收，也可用于SO?的分離凈化吸附劑的再生吸附劑的再生1）升溫再生；2）降壓脫附；/3）吹掃脫附T-影響因素主要是溫度、壓力通入不被吸附劑吸附的氣體，降低吸附質(zhì)在氣相中的分壓而脫附。4）置換脫附；影響因素主要是吸附質(zhì)（劑）化學(xué)轉(zhuǎn)化脫附的性質(zhì)、化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)等般來說，吸附能力越強(qiáng)，再生則越困難。進(jìn)入吸附系統(tǒng)的廢氣溫度般應(yīng)低于40度。進(jìn)入吸附系統(tǒng)的廢氣溫度般應(yīng)低于40度。廢氣的預(yù)處理系統(tǒng)預(yù)處理一般包括:除去顆粒