大氣污染控制工程課件07-2氣態(tài)污染物控制技術基礎

1、第7章 氣態(tài)污染物控制技術基礎,教學內容: 氣體擴散 氣體吸收 氣體吸附 氣體催化凈化 教學重點 掌握氣體擴散、氣體吸收、吸附和催化的基本原理和過程 了解常用吸收劑、吸附劑和催化劑的特性 教學重點 初步學會設計吸收塔、吸附床和催化轉化器,第7章 氣態(tài)污染物控制技術基礎(2),3氣體吸附 吸附劑 吸附機理 吸附工藝與設備計算 教學重點： 吸附過程與吸附劑、吸附理論、吸附設備及其計算方法、吸附法凈化有機蒸氣 教學難點： 吸附設備及其計算方法、吸附法凈化有機蒸氣,3氣體吸附,吸附 用多孔固體吸附劑將氣體（或液體）混合物中的組分濃集于固體表面 吸附質被吸附物質 吸附劑附著吸附質的物質 優(yōu)點：效率高、可

2、回收、設備簡單 缺點：吸附容量小、設備體積大,吸附機理,物理吸附和化學吸附,物理吸附和化學吸附,同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附 若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時，發(fā)生化學吸附,一、吸附劑,吸附劑需具備的特性 內表面積大 具有選擇性吸附作用 高機械強度、化學和熱穩(wěn)定性 吸附容量大 來源廣泛，造價低廉 良好的再生性能,常用吸附劑特性,常用吸附劑特性,分子篩特性,氣體吸附的影響因素,操作條件 低溫有利于物理吸附；高溫利于化學吸附 增大氣相壓力利于吸附,吸附劑性質 比表面積（孔隙率、孔徑、粒度等）,氣體吸附的影響因素,典型吸附質分子的橫截面積,氣體吸附的影響因素,吸附質性質、濃度 臨界直

3、徑吸附質不易滲入的最大直徑 吸附質的分子量、沸點、飽和性 吸附劑活性 單位吸附劑吸附的吸附質的量 靜活性吸附達到飽和時的吸附量 動活性未達到平衡時的吸附量,常見分子的臨界直徑,氣體吸附的影響因素,吸附劑再生,溶劑萃取 活性炭吸附SO2，可用水脫附,置換再生 脫附劑需要再脫附,降壓或真空解吸,吸附劑再生,吸附平衡,當吸附速度脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限值 極限吸附量受氣體壓力和溫度的影響 吸附等溫線,NH3在活性炭上的吸附等溫線,二、吸附機理,吸附等溫線,m單位吸附劑的吸附量 P吸附質在氣相中的平衡分壓 K,n經驗常數, 實驗確定,吸附方程式,弗羅德里希（Freundlich）方程（

4、I型等溫線中壓部分） lgm對lgP作圖為直線,吸附方程式,朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）,吸附方程式,BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）,吸附速率,吸附過程,吸附,吸附速率,外擴散速率 內擴散速率 總吸附速率方程,吸附工藝,固定床,吸附工藝,移動床,吸附工藝,移動床,吸附工藝,流化床,流化床,吸附工藝,固定床吸附計算,固定床吸附計算,固定床吸附計算,固定床吸附計算,保護作用時間,L實際曲線與理論曲線的比較 1理論線2實際曲線,固定床吸附計算,同樣條件下 定義動力特性,固定床吸附計算,吸附床長度 假定條件 等溫吸附 低濃度污染物的吸附 吸附等溫線為第三種類型

5、吸附區(qū)長度為常數 吸附床的長度大于吸附區(qū)長度,固定床吸附計算,吸附床長度,L0吸附區(qū)長度 WA穿透至耗竭的惰性氣體通過量 WE耗竭時的通過量 1-f吸附區(qū)內的飽和度,吸附器的壓力損失,1）圖解計算,移動床計算,操作線 吸附速率方程,例：用連續(xù)移動床逆流等溫吸附過程凈化含H2S的空氣。吸附劑為分子篩。空氣中H2S的濃度為3（重量），氣相流速為6500kg/h，假定操作在293K和1atm下進行，H2S的凈化率要求為95，試確定： (1) 分子篩的需要量（按最小需要量的1.5倍計）； (2) 需要再生時，分子篩中H2S的含量； (3) 需要的傳質單元數。 解：(1) 吸附器進口氣相組成： H2S的

6、流量0.036500195kg/h 空氣的流量65001956305kg/h 吸附器出口氣相組成： H2S0.05(195)9.75 kg/h 空氣6305 kg/h,移動床計算,移動床計算,實驗得到的平衡關系如右圖 假定X20，從圖得（X1）最大0.1147 所以實際需要的分子篩 0.37263052345.5kg/h (2),分子篩吸收H2S的平衡數據,移動床計算,(3) 圖解積分法計算NOG NOG3.127,圖解積分法求傳質單元數,吸附凈化氣體的應用,1、低濃度二氧化硫的吸附凈化 常用的吸附劑是活性炭,煙氣中含有足量的水蒸氣和氧， SO2氧化成SO3, SO3繼而由于水發(fā)生反應生成稀硫

7、酸。用金屬鹽浸漬吸附劑可以增加對二氧化硫的吸附率，它們的作用是催化氧化二氧化硫 。 吸附法脫硫的缺點 ：除了吸附容量有限外，吸附法必須在吸附器中采用比較低的氣流速度。另外，高活性的碳易于被氣體中的氧所氧化。覆蓋在炭表面的硫酸，減低了活性炭的吸附能力，需要用加熱或洗滌的方法脫附，回收這些硫酸，并使活性炭得以再生。,吸附凈化氣體的應用,2、含氟化氫廢氣的吸附凈化 采用工業(yè)氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣等作為吸附劑。對于鋁廠電解煙氣，采用的氧化鋁也是鋁電解的原料，吸附的氟化氫可以隨同氧化鋁進入電解生產中，代替冰晶石，不存在吸附劑再生問題。在鋁電解煙氣的主要組分中，氟化氫的沸點最高，因此最容易被吸附。而且氟化氫有較大的極性和相當大的偶極距，同時具有較高的表面活性，很容易被吸附。,氧化