1、大氣污染控制工程大氣污染控制工程第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物 利用多孔性固體吸附劑處理氣體混合物，使一種或數(shù)種氣體組分吸附于固體表面上，達(dá)到氣體分離目的。吸附質(zhì)被吸附物質(zhì)吸附劑附著吸附質(zhì)的物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：選擇性高、分離效果好、設(shè)備簡單缺點(diǎn)：吸附容量小、吸附體積大第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物本章學(xué)習(xí)內(nèi)容： 吸附及吸附劑 吸附裝置及工藝 吸附凈化法的應(yīng)用物理吸附與化學(xué)吸附吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑第一節(jié) 吸附及吸附劑一、物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：作用力為分子間引力化學(xué)吸附：作用力為化學(xué)鍵力 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)

2、生化學(xué)吸附項(xiàng)目項(xiàng)目物理吸附物理吸附化學(xué)吸附化學(xué)吸附吸附劑吸附劑一切固體某些固體吸附物吸附物低于臨界點(diǎn)的一切氣體某些能與之起反應(yīng)的氣體溫度范圍溫度范圍低溫通常是高溫吸附熱吸附熱低，與凝結(jié)熱數(shù)量級相同高，與反應(yīng)熱的數(shù)量級相當(dāng)速率及活化能速率及活化能非?？欤罨艿头腔钚晕交罨艿?，活性吸附活化能高覆蓋情況覆蓋情況單層或多層吸附單分子層或單原子層可逆性可逆性可逆通常是不可逆某些應(yīng)用某些應(yīng)用用于測量固體表面積以及孔隙大??；分離或凈化氣體和液體用于測定表面濃度，吸附及解附速率；估計(jì)活性中心的面積；闡明表面反應(yīng)動力學(xué)一、物理吸附與化學(xué)吸附吸附過程：外擴(kuò)散（氣體主體 外表面）內(nèi)擴(kuò)散（外表面 內(nèi)表面）吸附脫

3、附 內(nèi)擴(kuò)散(內(nèi)表面 外表面)外擴(kuò)散(外表面 氣體主體)控制步驟：擴(kuò)散阻力吸附過程示意圖 一、物理吸附與化學(xué)吸附二、吸附平衡當(dāng)吸附速率脫附速率時，吸附平衡，此時吸附量達(dá)到極限值平衡吸附量：在一定溫度下，吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)與氣相中吸附質(zhì)的初始濃度成平衡的最大吸附量，一般用單位質(zhì)量吸附劑在吸附平衡時所能吸附的吸附質(zhì)量表示。平衡吸附量又稱為靜態(tài)吸附量或靜活性，常用am表示。二、吸附平衡幾種常見污染物在活性炭上的吸附等溫線 吸附平衡可用吸附等溫線。常見的吸附等溫式有：朗格謬爾(Langmuir) 吸附等溫式、弗倫得利希(Freundlich) 吸附等溫式、捷姆金(Temkin) 吸附等溫式、BET方

4、程等。 三、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑1.1.吸附劑的選擇原則吸附劑的選擇原則吸附容量大，吸附能力強(qiáng)巨大的比表面積和孔隙率良好的選擇性良好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性顆粒均勻再生能力好來源廣泛，成本低廉2.2.工業(yè)吸附劑工業(yè)吸附劑活性氧化鋁 活性氧化鋁是一種極性吸附劑，含氧化鋁大于92%，也常用作催化劑的載體。 含水氧化鋁加熱脫水而制成的多孔物質(zhì)，有粒狀、片狀和粉狀活性炭 活性炭是許多具有較高吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱。一般來說是指比表面積大于500m2/g、含碳大于95%的碳基物質(zhì)?；钚蕴康慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有非極性的表面，為疏水性和親有機(jī)物質(zhì)的吸附劑。三、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑硅膠 硅

5、膠是一種堅(jiān)硬無定形鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，其中含硅大于95%。 硅膠對極性分子和不飽和烴基具有明顯的選擇性，并對芳香族的鍵有很強(qiáng)的選擇性，與活性炭相比較，孔徑分布比較單一和窄小。 三、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑分子篩 分子篩是一種人工合成的泡沸石，孔徑0.31nm，與天然泡沸石一樣是水合鋁硅酸鹽的晶體。 分子篩的結(jié)構(gòu)是有許多孔徑均勻的孔道和孔穴構(gòu)成的，提供了很大的比表面積，且只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，故稱為分子篩。 吸附選擇性強(qiáng)， 吸附能力強(qiáng)，較高溫度下仍具有較強(qiáng)的吸附能力。 三、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑常見吸附劑的主要特性吸附劑類別顆?；钚蕴款w?；钚蕴炕钚匝趸X活性氧化鋁硅

6、膠硅膠沸石分子篩沸石分子篩4A5AX堆積密度（kgm-3)3506007501000800800800800熱容/(kJkg-1K-1)0.8361.2540.8361.0450.920.7940.794操作溫度上限/K423773673873873873平均孔徑/1.24.01845224513再生溫度/K373413473523393423473573473573473573比表面積/(m2g-1)7001500210360600三、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑2.2.工業(yè)吸附劑工業(yè)吸附劑第二節(jié) 吸附裝置及工藝吸附裝置吸附工藝吸附劑再生固定床吸附器固定床吸附器 結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、操作彈性

7、大、適用濃度范圍廣。對單臺吸附器來說，吸附操作是間歇過程。 一、吸附裝置固定床吸附器（a)(b)立式吸附器（c)臥式吸附器二、吸附工藝1、2-凈化氣 3-蒸汽 4-固定床 5-廢氣 6-冷凝器 7-分離器 8-吸附質(zhì) 9-冷凝水 有機(jī)氣態(tài)污染物固定床吸附工藝流程 兩臺固定床輪流進(jìn)行吸附與再生操作，使氣體的吸附操作得以連續(xù)進(jìn)行 三、吸附劑再生n當(dāng)吸附床層達(dá)到飽和時，就必須對吸附床進(jìn)行當(dāng)吸附床層達(dá)到飽和時，就必須對吸附床進(jìn)行再生，也稱為吸附質(zhì)的解吸。再生，也稱為吸附質(zhì)的解吸。n吸附劑再生過程是吸附過程的逆過程吸附劑再生過程是吸附過程的逆過程n再生首先必須破壞吸附平衡，使吸附過程向著再生首先必須破壞

8、吸附平衡，使吸附過程向著解吸的方向進(jìn)行，然后將解吸出來的氣體移走。解吸的方向進(jìn)行，然后將解吸出來的氣體移走。三、吸附劑再生吸附劑再吸附劑再生方法生方法特特 點(diǎn)點(diǎn)熱再生熱再生使熱氣流（蒸汽、熱空氣或惰性氣體）與床層接觸直接加熱床層，使熱氣流（蒸汽、熱空氣或惰性氣體）與床層接觸直接加熱床層，吸附質(zhì)可解吸釋放，吸附劑恢復(fù)吸附性能。不同吸附劑允許加熱的吸附質(zhì)可解吸釋放，吸附劑恢復(fù)吸附性能。不同吸附劑允許加熱的溫度不同。溫度不同。降壓再生降壓再生 再生時壓力低于吸附操作時的壓力，或?qū)Υ矊映檎婵?，使吸附質(zhì)解再生時壓力低于吸附操作時的壓力，或?qū)Υ矊映檎婵?，使吸附質(zhì)解吸出來，再生溫度可與吸附溫度相同。吸出來，

9、再生溫度可與吸附溫度相同。通氣吹掃通氣吹掃再生再生向再生設(shè)備中通入基本上無吸附性的吹掃氣，降低吸附質(zhì)在氣相中向再生設(shè)備中通入基本上無吸附性的吹掃氣，降低吸附質(zhì)在氣相中的分壓，使其解吸出來。操作溫度愈高，通氣溫度愈低，效果愈好。的分壓，使其解吸出來。操作溫度愈高，通氣溫度愈低，效果愈好。置換脫附置換脫附再生再生采用可吸附的吹掃氣，置換床層中已被吸附的物質(zhì)，吹掃氣的吸附采用可吸附的吹掃氣，置換床層中已被吸附的物質(zhì)，吹掃氣的吸附性愈強(qiáng)，床層解吸效果愈好，比較適用于對溫度敏感的物質(zhì)。為使性愈強(qiáng)，床層解吸效果愈好，比較適用于對溫度敏感的物質(zhì)。為使吸附劑再生，還需對再吸附物進(jìn)行解吸。吸附劑再生，還需對再吸

10、附物進(jìn)行解吸?；瘜W(xué)再生化學(xué)再生 向床層通入某種物質(zhì)使吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不易被吸附的物向床層通入某種物質(zhì)使吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不易被吸附的物質(zhì)而解吸下來。質(zhì)而解吸下來。吸附劑再生方法 第五節(jié) 吸附凈化法的應(yīng)用吸附法凈化含氮氧化物廢氣吸附法凈化含二氧化硫廢氣一、吸附法凈化含氮氧化物廢氣 1.1.吸附原理吸附原理活性炭不僅能吸附NO2，還能促進(jìn)NO氧化成NO2，特種活性炭還可使NOx還原成N2， 2NO+C=N2+CO22NO2+2C=N2+2CO2活性炭定期用堿液再生處理 2NO2+2NaOH =NaNO3+NaNO2+H2O2.2.工藝流程工藝流程 NOx尾氣進(jìn)入固定床吸附裝置被吸附，

11、凈化后氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)排至大氣，活性炭定期用堿液再生?；钚蕴课絅Ox的工藝流程1酸洗槽 2固定吸附床 3再生器 4風(fēng)機(jī)一、吸附法凈化含氮氧化物廢氣 3.3.影響因素影響因素含氧量：NOx尾氣中含氧量越大，則凈化效率越高。水分：水分有利于活性炭對NOx的吸附，當(dāng)濕度大于50%時，影響更為顯著。吸附溫度：吸附是放熱過程，低溫有利于吸附。接觸時間和空塔速率：接觸時間長，吸附效率高；空塔速率大，吸附效率低。 一、吸附法凈化含氮氧化物廢氣 二、吸附法凈化含二氧化硫廢氣1.吸附凈化原理p利用活性炭對煙氣中利用活性炭對煙氣中SO2進(jìn)行吸附，既有物理進(jìn)行吸附，既有物理吸附，也有化學(xué)吸附；吸附，也有化學(xué)吸附；p在煙

12、氣中存在氧和蒸汽時，化學(xué)吸附尤為明顯在煙氣中存在氧和蒸汽時，化學(xué)吸附尤為明顯p因?yàn)榛钚蕴渴且驗(yàn)榛钚蕴渴荢O2與與O2反應(yīng)的催化劑，反應(yīng)生反應(yīng)的催化劑，反應(yīng)生成成SO3，SO3溶于水生成硫酸溶于水生成硫酸二、吸附法凈化含二氧化硫廢氣1.吸附凈化原理(1)吸附物理吸附（以*表示吸附態(tài)分子）： SO2SO2* 1/2O21/2 O2* H2OH2O*化學(xué)吸附：SO2*1/2O2*SO3*SO3*H2O*H2SO4*H2SO4*nH2OH2SO4nH2O*總反應(yīng)方程：SO2H2O1/2O2 活性炭 H2SO4(2)再生洗滌再生：洗滌再生首先用水洗出活性炭微孔中的硫酸，得到稀硫酸，再將經(jīng)過洗滌后的活性炭進(jìn)行干燥，得以再生。加熱再生：加熱再生是對吸附有SO2的活性炭加熱，使炭與硫酸發(fā)生反應(yīng)，使H2SO4還原為SO2。二、吸附法凈化含二氧化硫廢氣2.2.活性炭法煙氣脫硫工藝流程活性炭法煙氣脫硫工藝流程 活性炭吸附煙氣中二氧化硫工藝的吸附裝置主要有兩種形式：固定床與移動床。其再生方法也有兩種，即水洗再生法與加熱再生法。二、吸附法凈化含二氧化硫