第七章氣態(tài)污染物控制技術基礎

第一節(jié)吸收法凈化氣態(tài)污染物第二節(jié)吸附法凈化氣態(tài)污染物第三節(jié)催化法凈化氣態(tài)污染物第一節(jié)吸收法凈化氣態(tài)污染物主要內容一、氣態(tài)污染物種類二、含氣態(tài)污染物廢氣凈化方法三、吸收法分類四、氣體吸收五、物理吸收傳質計算六、化學吸收的特點七、化學吸收基本原理八、吸收能力的計算九、化學反應對吸收的影響十、吸收設備十一、吸收方案的確定重點：化學吸收的特點、化學反應對吸收的影響難點：化學吸收基本原理、吸收能力的計算學時：2一、氣態(tài)污染物種類

有害氣體（常溫常壓下）如：SO2、NOx、CO等無機污染物如：SO2

有機污染物如：硫醇、硫醚

以化學分類劃分

以沸點高低劃分有害蒸氣（常溫常壓下）如：汞蒸氣、Pb蒸氣、苯蒸氣二、含氣態(tài)污染物廢氣凈化方法1．冷凝法2．吸收法3．吸附法4．催化轉化法5．燃燒法三、吸收法分類吸收法利用吸收劑將混合氣體中一種或數(shù)種組分（吸收質）有選擇的吸收分離過程稱作吸收。三、吸收法分類

物理吸收：被吸收氣體組分單純溶解于液體，如水吸收HCl氣體特點：無選擇，吸收量少

化學吸收：被吸收氣體組分與吸收劑或已溶解于吸收劑中的某些活性組分發(fā)生明顯化學反應的吸收過程。如NaOH溶液吸收SO2。特點：有選擇，吸收量大三、吸收法分類化學吸收四、氣體吸收一）、雙膜理論（雙阻力理論，有效膜理論）基本點：1)相互接觸的氣液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側各有一個很薄的有效滯流膜層，吸收質以擴散方式通過此二膜層；2)在相界面處，氣液兩相達于平衡，傳質阻力為零，傳質阻力集中于氣液二膜層內：3)在膜層以外的氣液兩相中心區(qū)，由于液體充分湍動，吸收質濃度是均勻的，即兩相中心區(qū)內濃度梯度皆為零，全部濃度變化集中在兩個有效膜層內。一）、雙膜理論（雙阻力理論，有效膜理論）基本點：1)相互接觸的氣液兩流體間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側各有一個很薄的有效滯流膜層，吸收質以擴散方式通過此二膜層；2)在相界面處，氣液兩相達于平衡，傳質阻力為零，傳質阻力集中于氣液二膜層內；3)在膜層以外的氣液兩相中心區(qū)，由于液體充分湍動，吸收質濃度是均勻的，即兩相中心區(qū)內濃度梯度皆為零，全部濃度變化集中在兩個有效膜層內。四、氣體吸收一）、雙膜理論（雙阻力理論，有效膜理論）從氣相主體傳遞到界面的量=從界面?zhèn)鬟f到液相主體的量氣體吸收質在單位時間內通過單位面積相界面而被吸收的量稱為吸收速率。吸收速率=吸收系數(shù)×吸收推動力氣相分傳質速率方程為：式中：NA：吸收質A的吸收速率，kmol/m2·hkG:氣膜傳質分系數(shù)，kmol/m2·h·Pap,pi:吸收質A在氣相主體流及相界面上的分壓，Pa四、氣體吸收一）、雙膜理論（雙阻力理論，有效膜理論）液相分傳質速率方程為：在穩(wěn)態(tài)吸收操作中，從氣相主體流傳遞到相界面吸收質的通量等于從界面?zhèn)鬟f到液相主體的吸收質通量。式中：NA：吸收質A的吸收速率，kmol/m2·hKL:液膜傳質分系數(shù)，m/hC,Ci:吸收質A在液相主體流及相界面上的濃度，kmol/m3四、氣體吸收一）、雙膜理論（雙阻力理論，有效膜理論）由于相界面濃度難以確定，利用上兩式計算吸收速率較為困難，而平衡分壓、平衡濃度易得。為避免測定界面濃度，實際應用的吸收速率方程，即總傳質速率方程為：式中：KG,KL-分別以p-p﹡和c﹡-c為推動力的氣相、液相的總傳質吸收系數(shù)。四、氣體吸收二）、氣液系統(tǒng)的相平衡氣、液相相接觸，氣、液相之間存在物質傳遞現(xiàn)象。氣相組分溶于液相中去，液相組分逃逸至氣體中來，這是一個動態(tài)過程。在一定溫度和壓力下，兩相物質傳遞將達到一個動態(tài)平衡。在動態(tài)平衡時，兩相中組分濃度之間將遵從一定的比例關系。1、相平衡常數(shù)2、享利定律四、氣體吸收二）、氣液系統(tǒng)的相平衡1、相平衡常數(shù)溶解平衡時，兩相中組分濃度的比例系數(shù)，將是一個常數(shù)，這個常數(shù)就叫相平衡常數(shù)。用m表示，m單位隨濃度單位變化而變化。

四、氣體吸收2、享利定律①享利定律：對于大多數(shù)氣體的稀溶液，氣液之間的平衡關系可用享利定律來表示：式中E——享利系數(shù)，單位與相同。②享利定律的又一形式，當組分濃度以C，而不以x表示時。

H——溶解度系數(shù)，Kmol·m-3·atm-1在享利定律的適用范圍內，H是溫度的函數(shù)。

H=f（T）T↑ H↓H值反應了氣體組分溶解的難易程度。易溶氣，H大，難溶氣，H小。四、氣體吸收2、享利定律享利定律示意圖

四、照氣體逐吸收3、相氣平衡太常數(shù)刻與相享利薄系數(shù)您的鼓關系對于善稀溶旺液，E、H有如降下關務系：M0:溶劑傳分子勁量;ρ0:溶液仿密度贊。四、訓氣體谷吸收4、總久吸收架速率獵與分蝦吸收棍速率萄系數(shù)響方程狠關系由于著氣液質相在服氣液會界面旦上處懷于平晴衡，徐有：四、霞氣體少吸收4、總拴吸收雞速率蹄與分沒吸收薪速率談系數(shù)渡方程救關系與總代傳質濃方程顫式比辨較∴or四、而氣體竄吸收4、總坡吸收育速率艘與分鍛吸收正速率牧系數(shù)逝方程通關系∵or（1）對足于易挺溶氣嚴體∴H很大當，氣液和相總婦傳質企速度演由氣隨膜控參制（2）對次于難麥溶氣墻體很大葵∴H很小博，總傳使質速胃率由缺液膜腐控制紐奉。四、偉氣體束吸收5、各圾種系襪統(tǒng)的朽控制及膜四、島氣體糞吸收6．吸良收系橫數(shù)求納?、贆延缮醍a設溫備，遠中間灶試驗老裝置狡直接照測得金總吸叨收系振數(shù)②由逆相似益理論捏的實過驗所娘得出襲的經穩(wěn)驗公幕式計龜算。例如改：水炕吸收SO2，用館直徑25牲mm填料踢環(huán)的航塔中柏，氣籠流速蛋度在32咳0-秤41再50肚kg跡/m2.h杏r，液悲體噴幟淋速槐度44事00胸-5奪85頓00很kg享/m2.h的條膽件下碰實驗丹，提裝供下格列經摟驗方非程式a-系數(shù)累，是辛溫度討的函管數(shù)，寶見表7-幕4；kGa-氣膜僵體積相吸收礎系數(shù)愚，km打ol虛/(層m3·h·kP未a)研;G-氣相慣空塔華速度激，kg思/(發(fā)m2·h)濃;W-液相斃空塔栗速度縫，kg案/(肯m2·h)。四、層氣體殘吸收6．吸眠收系翁數(shù)求需取水吸稍收SO2表7-革4四、懲氣體槽吸收7、界蚊面濃串度根據(jù)里雙膜賠理論爛，兩播膜內龜?shù)膫鳁钯|為錦穩(wěn)態(tài)頭過程案，則孟有可用纖圖解讀法求粘得pi和ci，如姨上圖溝所示米。由于仍假定乓在相孔界上斃，氣戀液達策到平堂衡得捕：五、訓物理岡吸收女傳質菊計算如圖蓋，對換吸收痛塔下艷段作羊物料拴衡算考。此式宮為操授作線省方程一般蜘，GB,LS,Y1,X1是給旺定的瞞。五、竟物理疲吸收請傳質碗計算最小壞液氣張比討論若氣側體濃若度較竭低(摩爾算分數(shù)膠小于10日%)時，膠所形堂成溶管液濃毒度也色較低先，則則操女作線桑方程五、奔物理蘋吸收薦傳質晨計算最小橋液氣章比討論當L下降浙，L/妙G亦下涼降，垂表示釀塔底周出口脆濃度x1上升舞。當L/法G↓此時腸的液凍氣比訪稱為禾最小話液氣蛋比低濃霉度氣根體吸唱收，觸氣液恒相服妙從：∴x1與塔品底進厭氣組度成y1相平忙衡,即一般灣來講沙，五、鞠物理移吸收憤傳質億計算填料喚層高疼度基倡本計泄算式對截瘋面積但為Ω，高傻為dZ的微陜元填守料層制作物棉料衡眾算得插：從傳協(xié)質速俯率考廳慮，單位懼時間塌傳質蓋量=從氣撈體濃事度變擱化，艙氣體圖中Ａ月的傳足質量從兩嚷方面疏考慮拿的單烈位時敬間傳根質量刷應相爸等。五、鉗物理擋吸收博傳質旬計算填料湖層高宴度基弦本計騎算式五、址物理受吸收確傳質眉計算填料咽層高揚度基止本計帳算式同理候：五、浩物理忙吸收哲傳質望計算傳質中單元鄰高度琴與單除元數(shù)其中罪稱為紅傳質茄單元北高度鼻，用Hy（m)表示帖。的單逮位是燒無因灣數(shù)的伍純數(shù)味，稱曠為傳血質單駐元數(shù)忘，用Ny表示怖。所以:即填料朗層高愿度=傳質犬單元濃高度×傳質副單元迷數(shù)五、沿物理牙吸收以傳質距計算傳質姥單元值高度掙與單嬸元數(shù)傳質奧單元春數(shù)Ny=作—y圖Ny即圖賤中陰如影面濁積yy1yAB20指11年案稅例例7-種1（自擔學）用水差吸收SO2在填趣料塔喘中，故用清渣水吸書收尾志氣中安的SO2,進塔壁氣體蟲的SO2摩爾顯分數(shù)療為10％，廣要求塑出塔膚氣體則的摩貌爾分托數(shù)不史大于0.煎5%。水堆的流牌量為1.聲5倍最絲式小流講量，枯入塔米氣體須流量度（不頑含SO2）為50安0k想g/劍m2·h，操咸作條專件為1a糖tm、30瞎3K，求借所需屑的填疏料層卡高度Z。在30余3K時水蛛吸收SO2的吸擦收系翁數(shù)方斬程式僅為：Kxa＝0.微66俯3W0.結82Kya=交0.枝09栗94凡4W0.租25G0.掠7式中朵：W、G—水和利氣體跨的質甜量流唯量kg肌/m3·hKxa、Kya單位蜘為kg搏/m3·h。第七耗章富氣態(tài)盾污染挎物控額制技桐術基絞礎第一皆節(jié)尺氣體構擴散第二欣節(jié)司氣體范吸收第三挖節(jié)膨氣體良吸附第四偉節(jié)虜氣體燦催化銷凈化六、廟化學毛吸收抽的特印點化學者吸收是被凱吸收柏的氣即體吸眨收質惡與吸丸收劑寄中的霜一種碰組分守或多渴個組板分發(fā)柳生化含學反劉應的階過程龜。化學巴吸收賞的特那點吸收型中包伸括化學京反應和物理富吸收發(fā)生糠反應炮的各深種組胳分在販溶液左中應王遵守化學頓反應踩平衡綁關系。吸附強劑中懲各組陪分的高游離克濃度涂與氣餐相中拌組分產濃度摔間應籮遵從相平匙衡關拐系，與判物理顆吸收醋一致衫。七、定化學斷吸收抄基本父原理化學踩吸收脈過程京的相伸平衡宅與化剩學平僑衡的揮關系該吸僻收反鐵應在草吸收粒液中飲先應漿遵守化學驢平衡活關系，故約反應敏的平肌衡常小數(shù)K吸收保組分A在液組相中然的游閥離濃側度[A憶]，應帥服從相平凳衡關輩系——享利遠定律黑。七、燥化學止吸收錢基本托原理化學留吸收欲過程粗的相汽平衡雷與化套學平薦衡的退關系該反旦應的淋吸收那能力=反應捉量+游離咬量化學奶平衡共關系交求得銳相騾平衡喂關系挪求得八、寇吸收湖能力籌的計陸算討論化學密吸收貸具體仁的相送平衡爆與化師學平搬衡之貫間的降關系贈及其辦吸收俗能力藝計算（1）被吸東收組恩分與科吸收購劑的幫相互纏作用被吸質收組沃分A在吸血收液載中的球總濃證度CA可寫是成：因化介學平姐衡關斯系由相如平衡攜可得八、刮吸收材能力決的計暗算（1）被吸暈收組句分與仙吸收塔劑的柜相互衰作用因為殘化學愛反應也，與物則理吸眉收相攏平衡拌關系右比較爆：因此布，與章純物匆理吸芳收相井比，僵該化杠學吸顏收使濱氣體選組分傘的溶良解度達增大績了（1+勾K[瓦B]）倍。水吸肯收氨逮就是攤這種亞類型H2O+爭NH3NH3.H2O八、召吸收片能力皂的計原算（2）被吸囑收組膝分與渾吸收周劑的窄相互帥作用侵，并臟存在臣電離埋。如果此時掀，被錘吸收納組分宇在液藏相中糞的總慚濃度禿：cA=[騾A]余+[融M]麥+[鞭A-]①若溶園液中亂無同興離子柔存在腰，由靜離解宏平衡舒得：[K+]=決[A?]②由化辮學反趙應平促衡關字系，鴨得：∴八、張吸收屑能力嘩的計途算（2）被吸捉收組彎分與爛吸收惕劑的爽相互鬧作用姐，并里存在拘電離鮮。其中予：③今又因麥物理揮吸收糠服從羅相平帆衡關落系CO2、SO2溶于卷水可啄用上眨式計玻算顯然魚總吸救收濃矩度大河于物晨理吸隸收濃差度[A凝]八、國吸收堆能力龍的計踢算（3）被吸曬收組停分和將吸收心劑中悶活性竿組分稠的相傘互作赴用A+救B宴MB為吸趨收劑嘩中的點活性育組分誕，設猶它的乘起始須濃度飽為針，別若平咬衡時動反應湊率為R，則縣：∵化董學平李衡關岸系組分返游離豆?jié)舛萚A被]服從火相平頃衡關丹系∴若忽拐略物妻理吸清收量寺，則慢溶液聾吸收秧能力闊為：八、歸吸收瓜能力真的計騾算（3）被緩吸收的組分煮和吸甚收劑瓦中活賞性組愿分的戰(zhàn)相互浙作用從上丈式可繳見，慕隨平而功直睬至趨禾向于注意耗：此絡類型雁，在汁環(huán)境王工程楊中應層用最煮為廣注泛，如：臂用含勞（NH4）2SO3，NH4HS許O3，Na2CO3，Na2SO3等活性接組分姑吸收蟻凈化SO2的方各法就蛛屬于辟這種醬類型乎。八、伍吸收鎖能力然的計返算伴有鹽化學右反應蛾的吸嘩收能害力計壘算總臂結吸收鳴同時稠服從+吸收騾能力=反應仿量+游離粗量化學告平衡頸關系相平芹衡關飾系八、褲吸收域能力許的計滋算例7-盆2在20唯℃下，異用水井吸收匠空氣議中的SO2，達眼到吸子收平剖衡時均，SO2的平薦衡分縫壓為5.允05打kP參a,如果朋只考揀慮SO2在水痕中的鉗一級慮電離源，求弱此時位水中SO2的溶按解度啊。已促知該爹條件賽下SO2溶解垂度系伙數(shù)H=襖1.剖56爸×1順0-2km碼ol釣/(辛kP化a·m3),一級狂解離炮常數(shù)漆為K1=1蜜.7上×1伍0-2km粉ol壟/m3。八、扣吸收鼓能力清的計前算例7-誓2解：怨考慮莊解離習情況寧下SO2的吸賽收情咐況可憂表示宰為兩淚個過砌程：擴散躲傳質曾過程解離業(yè)過程由傳傳質平仆衡可刃以求灣得吸齒收液劉中[S猜O2]的濃搬度：八、拋吸收夫能力概的計宵算例7-怠2由吸達收液嗽中[S箱O2]的濃怨度，池根據(jù)陽離解柔平衡尋，求財?shù)肹H嚼SO3-]濃度睬：所以頑溶液位中溶瓦解的SO2總的意濃度蘆為：即溶可液中卷溶解枝的SO2的總誼濃度中為0.以11肺54應km縫ol已/m3九、習化學閘反應牧對吸墓收的量影響化學嘉反應涂對吸隨收的污影響無反喪應或訊極慢廟反應用水央吸收SO2和CO2可按伴物理購吸收蹲處理cAicBLcALzLcoz九、扇化學駁反應事對吸宿收的壩影響化學按反應賠對吸返收的舉影響緩慢鬧反應如用Na2CO3溶液間吸收CO2cAicBLcALzLcoz九、醫(yī)化學畫反應悔對吸香收的皺影響化學怕反應薪對吸就收的管影響快速卵反應如Na噸OH吸收CO2,發(fā)煙剃硫酸介吸收SO3cAicBLcALzLcoz九、造化學苦反應盾對吸速收的流影響化學陶反應陵對吸折收的錦影響瞬時奏反應如：聾稀酸船吸收殃氨堿液蘆吸收SO2堿液率吸收HC劈燕l(xiāng)ccBLcAizLzo九、益化學食反應炒對吸舟收的測影響伴有答化學展反應育的吸書收速害率化學抹吸收幟比物劉理吸異收具拖有更景快的落吸收務速率衡，這須是由院于化扯學反殃應降唱低了槐被吸昌收氣觀體組串分在指液相剪中的責游離爭濃度說，相曠應地副增大缸了傳質膏推動修力和傳質鴿系數(shù)，從范而加您快了謙吸收們過程根的速網(wǎng)率。九、想化學桑反應押對吸惡收的航影響十、健吸收立設備氣液前相接胖觸吸稻收器挎：鼓泡身吸收超器、噴灑饅吸收濤器、塔板新式吸晶收器、填料善塔等。1、設漠備的余基本孤要求①傍氣液州間接絹觸面竿積大坊，并墨有一聞定接嶼觸時萌間；②決氣液漂間繞發(fā)動大鋤，阻桃力、沖效率瀉高；③航操作明穩(wěn)定松；④矩結構難簡單影，維繼修方慘便；⑤卸具有茶防堵員，防蝦腐能萬力。十、機吸收團設備鼓泡時吸收如器十、課吸收