第一章緒論（1學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：大氣的結(jié)構(gòu)和組成,大氣污染物及其來源，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，空氣污染指數(shù).教學(xué)難點(diǎn)：大氣污染物及其來源。教學(xué)要求：掌握大氣的結(jié)構(gòu)和組成，大氣污染發(fā)生和發(fā)展過程，大氣污染物及其來源，空氣污染指數(shù)；了解環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外大氣污染控制現(xiàn)狀。教學(xué)內(nèi)容:人是完全靠空氣生存的,成年人平均每天約需１Kg糧食和2Kg水，但對(duì)空氣的需求就大得多，每天約13。6Kg（合10m3)。若三者都斷絕供應(yīng)，引起死亡的首先是空氣,要是空氣中混進(jìn)有毒害的物質(zhì)，則毒物隨空氣不斷地被吸入肺部，通過血液遍布全身,對(duì)人體健康直接產(chǎn)生危害。大氣污染對(duì)人的影響不同于土壤和水的污染,它不僅時(shí)間長且范圍廣（較多是地域性的，也有全球性的）。地球上發(fā)生的八大“公害事件”，其中五起是因大氣污染造成的。當(dāng)然，空氣污染的原因不只是人類的活動(dòng)，還有像森林、火災(zāi)和火山爆發(fā)一類的天然事件。不過后者通常在空氣污染中起次要作用?！?。1大氣與大氣污染一、大氣的結(jié)構(gòu)和組成1、大氣圈隨地球引力而轉(zhuǎn)的大氣層叫大氣圈。大氣圈的最外層的界限是很難確切劃分的，但大氣也不能認(rèn)為是無限的.在地球場內(nèi)受引力而旋轉(zhuǎn)的氣層高度可達(dá)10?000Km。有的學(xué)者就以10?000Km作為大氣圈的最外層。一般情況下認(rèn)為，從地球表面到1?000～1?400Km的氣層作為大氣圈的厚度，超出1?400Km以外氣體非常稀薄，就是宇宙空間了。大氣圈中的空氣分布是不均勻的,海平面上的空氣最稠密。在近地層的大氣層里,氣體的密度隨高度的上升而迅速的變稀。但是在400～1?400Km大氣層里空氣是漸漸變稀薄的。大氣圈的總質(zhì)量約為6000萬億噸，約為地球質(zhì)量的百萬分之一.大氣的構(gòu)造：根據(jù)大氣圈中大氣組成狀況及大氣在垂直高度上的溫度變化，劃分大氣圈層的結(jié)構(gòu)如下圖：從地球表面向上，大約到90Km高度，大氣的主要成分氧和氮的組成比例幾乎無什么變化，具有這樣特性的大氣層叫均質(zhì)大氣層(簡稱均質(zhì)層）.在均質(zhì)層以上和外圍空間的大氣層，其氣體的組成隨高度升高有很大變化，這個(gè)圈層叫非均質(zhì)層.在均質(zhì)層中,根據(jù)氣體的溫度沿地球表面垂直方向的變化分為：對(duì)流層、平流層、中間層、電離層、散逸層.各層特點(diǎn)：—-對(duì)流層：１）相對(duì)于整個(gè)大氣圈厚度而言很薄,按最厚處計(jì),占總厚度的６－9％，占總質(zhì)量的75％。在這一層中除了有純凈的干空氣以外，還含有一定量的水蒸氣，適度的溫度對(duì)人和動(dòng)植物的生存起到重要的作用。２)一般情況下，溫度自地表面向高空遞減，0。65℃/上升100米在對(duì)流層中，由于太陽的輻射以及下墊面特性和大氣環(huán)流的影響，使得在該層中出現(xiàn)極其復(fù)雜的自然現(xiàn)象，有時(shí)形成易于擴(kuò)散的氣象特征，有時(shí)形成對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生有危害的逆溫氣象條件，雨、雪、霜、霧、雷電等自然現(xiàn)象也都出現(xiàn)在這一層。３）大氣有較強(qiáng)的對(duì)流運(yùn)動(dòng),大氣污染也主要發(fā)生在這一層，特別是在靠近地面1-2Km的近地層更易造成污染。近地層的大氣污染物的擴(kuò)散能力主要取決于當(dāng)時(shí)的氣象條件.４）溫度、濕度等各要素水平分布不均勻?！搅鲗?１)在這一層里氣體的溫度差隨高度上升有緩慢的增加，30—35Km,T=—55℃。然后上升（氣溫)較快，這是因?yàn)樵谠搶又械某粞鯊?qiáng)烈吸收太陽紫外線所致。２）幾乎不存在水蒸汽和塵埃，一般處于平流運(yùn)動(dòng)。３）大氣很干燥,沒有云、雨等現(xiàn)象，是飛機(jī)理想的飛行區(qū)域?！虚g層:氣溫隨高度增加迅速降低，有強(qiáng)烈的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)?！婋x層：氣溫隨高度增加迅速上升,空氣處于高度電離狀態(tài)，發(fā)電報(bào)是靠這層反射回來?！?散逸層：氣體溫度很低，氣體粒子能克服地球引力而逸向星際空間。星際空間內(nèi)每m3空間有數(shù)十個(gè)離子存在.研究重點(diǎn):對(duì)流層，平流層2、大氣組成大氣（空氣)從自然科學(xué)角度來看,空氣和大氣常常作為同義詞，二者沒有實(shí)質(zhì)性的差別。但在研究近地層的空氣污染規(guī)律及對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，為便于說明問題，有時(shí)兩個(gè)名詞分別使用。一般對(duì)于居住在室內(nèi)或特指某個(gè)地方(如車間、廠區(qū)等）供動(dòng)植物生存的氣體習(xí)慣上稱為空氣。在大氣物理、大氣氣象、自然地理以及環(huán)境科學(xué)研究中，常常是以大區(qū)域或全球性的氣流作為研究對(duì)象，因此，就常用大氣一詞。大氣是一個(gè)多種氣體的混合物，有混合氣體、水氣和懸浮微粒組成，可分為：——恒定組分：O2（20。95%)、N2(78。09％)、氬（0。93%）、惰性氣體.上述組分的比例在地球表面上任何地方幾乎是可以看作不變的.—-可變組分:CO2、水蒸汽、O3這些組分在大氣中的含量是隨季節(jié)、氣象的變化以及人們的生產(chǎn)、生活活動(dòng)的影響而發(fā)生變化.——不定組分：第一環(huán)境問題引起的：由自然界的火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等暫時(shí)性災(zāi)難所引起的.污染物有塵埃、S、H2S、SOx、NOx等。第二環(huán)境問題引起的由于人類社會(huì)的生產(chǎn)工業(yè)化和經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度增長，人口劇增等使得大氣中增加或增多了某些不定組分。大氣中含有的不定組分的種類和多少由地區(qū)的條件而定的。冶金工廠、電廠所在的地區(qū)，大氣中含有煤煙、塵、SOx、NOx等組分就多.而在化工區(qū),則有機(jī)或無機(jī)的化學(xué)物質(zhì)等不定組分就多。當(dāng)這些不定組分排放于大氣中時(shí)就會(huì)使大氣污染，不定組分達(dá)到一定濃度時(shí)，將會(huì)對(duì)動(dòng)植物造成嚴(yán)重的危害，這是環(huán)保工作者研究的主要對(duì)象.二、大氣污染的定義大氣污染的含義：國家標(biāo)準(zhǔn)組織定義（ISO)定義指自然界中局部的職能變化和人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)改變大氣圈中某些原有成分和向大氣中排放有毒害物質(zhì),以致使大氣質(zhì)量惡化，影響原來有利的生態(tài)平衡體系，嚴(yán)重威脅著人體健康和正常工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，以及對(duì)建筑物和設(shè)備財(cái)產(chǎn)等的損壞.三、大氣污染的發(fā)生和發(fā)展大氣污染可看作是污染源所排放出的污染物和對(duì)污染物起著擴(kuò)散稀釋作用的大氣，以及承受污染的物體三者相互關(guān)聯(lián)所產(chǎn)生的一種效應(yīng).一個(gè)地區(qū)的大氣污染情況是與該地區(qū)的污染源所排放出的污染物總量有關(guān)的。這個(gè)總量是不因氣象條件的影響而發(fā)生變化的.但是,排放出的污染物的濃度在時(shí)空分布上卻是受到氣象條件的控制.由于氣象條件的不同,污染物作用于承受者的污染程度也就不一樣。近幾十年來，世界上發(fā)生了多次大氣污染事件，每次污染事件都是在一定地形和一定氣象條件下發(fā)生的。大氣污染的特點(diǎn):既表現(xiàn)出局部嚴(yán)重性，又表現(xiàn)出全球性.§1。2大氣污染源及主要污染物一、大氣污染源大氣污染源的分類:有四種分類法按污染源存在形式:固定污染源、移動(dòng)污染源；2)按污染源排放方式：高架源、面源、線源；3)按污染源排放時(shí)間:連續(xù)源、間斷源、瞬時(shí)源;按污染源產(chǎn)生類型：工業(yè)污染源、家庭爐灶、汽車排氣。進(jìn)行大氣質(zhì)量評(píng)價(jià)適宜用第一種分法，研究擴(kuò)散適宜用第二種分法,分析污染物排放時(shí)間規(guī)律適宜用第三種分法，解決污染物，控制污染物適宜用第四種分法。二、一次污染物和二次污染物一次污染物:指直接從各類污染源排出的物質(zhì).可分為：非反應(yīng)物質(zhì)，其性質(zhì)較穩(wěn)定；反應(yīng)性物質(zhì)，性質(zhì)不穩(wěn)定，在大氣中常與某些其它物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或作為催化劑促進(jìn)其它污染物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。二次污染物：反應(yīng)性的二次污染物與大氣中的其它組分反應(yīng)形成的物質(zhì)。如二次污染物硫酸煙霧（又稱硫酸氣溶膠）形成過程:往往二次污染物比一次污染物的危害大得多.三、重要的大氣污染物主要污染物：粉塵（鋼鐵廠、冶煉廠、水泥廠、建筑材料廠等)；硫化物（民用爐、熱點(diǎn)站、金屬冶煉、硫酸廠）；氮化物（硝酸廠、氮肥廠、炸藥廠）;氧化物（CO、CO2）;鹵化物(氟化物、氯化物、制堿廠）;有機(jī)物質(zhì)的污染.（以下簡單介紹主要污染的性質(zhì)）：1）CO占總污染量的30%主要來源：汽車排氣占50％危害：與血紅蛋白結(jié)合危害人體,排量多會(huì)使空氣中O2量降低。2）NOx、NO、NO2本身含氮變成游離氮原子和氧作用（燃NO)來源:①石化燃料的燃燒高溫下，大氣中氮和氧結(jié)合，NOx生成量與燃燒溫度有關(guān)②各種工業(yè)過程（硝酸廠、氮肥廠、炸藥廠等）危害:①光化學(xué)煙霧的主要成分;②對(duì)動(dòng)植物體有強(qiáng)的腐蝕性。3)碳?xì)浠衔铮℉C）來源：燃料燃燒不完全排放HC化合物，汽車尾氣中有10%HC化合物。美國70年統(tǒng)計(jì),在總HC尾氣中,汽車排氣占48%.危害：光化學(xué)煙霧的主要成分。4)硫氧化物來源：①燃料燃燒；②有色金屬冶煉;③民用燃燒爐灶.SO2濃度：3.5%以上高濃度煙氣3。5％以下低濃度煙氣危害：①產(chǎn)生酸雨；②腐蝕生物的機(jī)體；③產(chǎn)生化學(xué)煙霧。硫酸煙霧的代表事件：倫敦?zé)熿F事件5)微塵分類:氣溶膠中0。1-1μm煙0。1—1μm降塵(〉10μm)塵10—100μm飄塵（〈10μm）霧1-10μm危害：①引起呼吸道疾??；②致癌作用；③造成煙霧事件(硫酸等,SO2之所以在大氣中造成危害是由于大氣中微塵帶有一些Mn2+、Fe2+等催化劑使6）其他有害物質(zhì)（石棉、鈹、汞）7）光化學(xué)煙霧大氣中的一次污染物如汽車、工廠等排放的燃燒生成物和未燃燒物質(zhì)經(jīng)過太陽光的照射，各種污染物之間發(fā)生反應(yīng)形成二次污染物——煙霧,被稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧的主要成分:O3、過氧酰硝酸酯、酮類、醛類各種活性很強(qiáng)的許多自由烴、氮類氧化物。造成光化學(xué)煙霧的起始物：NO2形成條件：陽光照射(光波2900—4200?)空氣中存在HC化合物（上午9點(diǎn)—下午2點(diǎn)）晴天，溫度不太高?！?.3環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)按其用途可分為：環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及大氣污染警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)。按其適用范圍可分為：國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?！董h(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-1996規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分、標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)、污染物項(xiàng)目、取值時(shí)間及濃度限值，采樣與分析方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效性規(guī)定.本標(biāo)準(zhǔn)適用于全國范圍的環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)。環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分為三類：一類區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護(hù)的地區(qū);二類區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居民區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū);三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)?？諝猸h(huán)境質(zhì)量分為三級(jí)：一類區(qū)執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，二類區(qū)執(zhí)行二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),三類區(qū)執(zhí)行三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。共限定了六種污染物的濃度值：SO2、TSP、PM10、NOx、NO2、CO、O3、Pb、B[a］P、F。標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)配有各項(xiàng)污染物分析方法.《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996規(guī)定了33種大氣污染物的排放限值，現(xiàn)有污染源(1997年1月1日前設(shè)立的污染源）和新污染源(1997年1月1日起設(shè)立的污染源）分別執(zhí)行相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn).

§1。4空氣污染指數(shù)空氣污染指數(shù)(AIRPOLLUTIONINDEX，簡稱API)是一種反映和評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的方法，就是將常規(guī)監(jiān)測的幾種空氣污染物的濃度簡化成為單一的概念性數(shù)值形式、并分級(jí)表征空氣質(zhì)量狀況與空氣污染的程度，其結(jié)果簡明直觀，使用方便，適用于表示城市的短期空氣質(zhì)量狀況和變化趨勢。空氣污染指數(shù)的確定原則:空氣質(zhì)量的好壞取決于各種污染物中危害最大的污染物的污染程度。空氣污染指數(shù)是根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和各項(xiàng)污染物對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的影響來確定污染指數(shù)的分級(jí)及相應(yīng)的污染物濃度限值.目前我國所用的空氣指數(shù)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)是:(1）空氣污染指數(shù)（API）50點(diǎn)對(duì)應(yīng)的污染物濃度為國家空氣質(zhì)量日均值一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；(2）API100點(diǎn)對(duì)應(yīng)的污染物濃度為國家空氣質(zhì)量日均值二級(jí)標(biāo)準(zhǔn);（3）API200點(diǎn)對(duì)應(yīng)的污染物濃度為國家空氣質(zhì)量日均值三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；（4)API更高值段的分級(jí)對(duì)應(yīng)于各種污染物對(duì)人體健康產(chǎn)生不同影響時(shí)的濃度限值,API500點(diǎn)對(duì)應(yīng)于對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重危害時(shí)各項(xiàng)污染物的濃度?？諝馕廴局笖?shù)的計(jì)算與報(bào)告：污染指數(shù)與各項(xiàng)污染物濃度的關(guān)系是分段線性函數(shù)（見書），用內(nèi)插法計(jì)算各污染物的分指數(shù)In，取各項(xiàng)污染物分指數(shù)中最大者代表該區(qū)域或城市的污染指數(shù)。即:

API＝max（I1,I2…Ii,…In)該指數(shù)所對(duì)應(yīng)的污染物即為該區(qū)域或城市的首要污染物。當(dāng)污染指數(shù)API值小于50時(shí),不報(bào)告首要污染物?！?。5國內(nèi)外大氣污染及控制現(xiàn)狀一、大氣污染現(xiàn)狀70年代大氣污染逐步開始改善，60年代到70年代美國、日本污染相當(dāng)嚴(yán)重，所以70年代初到80年代日本大氣治理比美國先進(jìn)，現(xiàn)在美國已趕上日本，70年代開始出現(xiàn)光化學(xué)煙霧(較普遍）.國內(nèi)現(xiàn)狀：治理剛起步，對(duì)燃燒除煙塵基本上沒有注意，大氣污染較嚴(yán)重。原因：1）向四化進(jìn)軍正處于建設(shè)初期,工業(yè)高速發(fā)展，大氣污染相當(dāng)嚴(yán)重;2）能源結(jié)構(gòu)不合理,以煤為主；3)布局不合理（有些工廠明明知道處于上風(fēng)口還要建)，行政管理不合理.二、大氣污染防治途徑我國大氣環(huán)境的特征：普遍受到塵、SO2為主的煙煤型污染；在大城市或特大城市要注意NOX的污染來源:主要是汽車；酸雨;局部地區(qū)的污染:如氧化物：包頭、撫順、昆明等；鉛:沈陽、廣州、長春、上海等。大氣污染的特征：污染物微量（百萬分之一計(jì)算)，濃度用ppm計(jì)算；污染物量變化（風(fēng)經(jīng)常影響其濃度）；污染物質(zhì)變化（如NOX和有機(jī)物在光的作用下會(huì)產(chǎn)生O3、甲醛（PAN）3等。大氣污染的控制途徑：控制污染源,改革工藝，合理的工業(yè)布局；控制污染源之后的排放的污染物，應(yīng)用各種各樣的治理技術(shù)；走綜合防治的途徑.綜合防治的含義：從全局出發(fā)，綜合考慮生產(chǎn)生活等方面的諸因素，圍繞經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展目標(biāo)，運(yùn)用多科學(xué)、多途徑、多種手段進(jìn)行防治,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一.綜合防治的基本原則：1）防與治相結(jié)合，以防為主。2）回收資源與凈化處理相結(jié)合，以回收資源為主3）企業(yè)治理與區(qū)域治理相結(jié)合4)人工凈化與自然凈化相結(jié)合

第二章化石燃料燃燒與大氣污染（3學(xué)時(shí))教學(xué)重點(diǎn)：燃料燃燒過程，煙氣體積及污染物排放量計(jì)算，燃燒過程中硫氧化物、顆粒污染物、氮氧化物和其它污染物的形成與控制。教學(xué)難點(diǎn)：煙氣體積及污染物排放量計(jì)算。教學(xué)要求：掌握燃燒過程的影響因素，燃燒過程中硫氧化物、顆粒污染物、氮氧化物的形成與控制.教學(xué)內(nèi)容：§2。1化石燃料的組成與性質(zhì)（0.5學(xué)時(shí)）燃料指燃燒過程中能放出熱量，且經(jīng)濟(jì)上可行的物質(zhì)。燃料的分類：（1)常規(guī)燃料:如煤(coal)、patrolum、天然氣等。(2)非常規(guī)燃料按其物理狀態(tài)分為：（1）固體燃料：揮發(fā)分被蒸餾后以氣態(tài)燃燒（蒸氣控制）；留下的固定炭以固態(tài)燃燒（擴(kuò)散控制）.（2）液體燃料:有蒸發(fā)過程控制（氣態(tài)形式燃燒）。(3)氣態(tài)燃料:有擴(kuò)散或混合控制.燃料的性質(zhì)影響大氣污染物的排放.一、煤:是一種復(fù)雜的物質(zhì)聚集體。主要可燃成分是C、H及少量O2、N2、S等一起構(gòu)成的有機(jī)聚合物。煤中有機(jī)成分和無機(jī)成分的含量因種類、產(chǎn)地不同而異。1。分類：按基于沉積年代的分類法分為褐煤、煙煤、無煙煤。a.褐煤:是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等級(jí)最低的一類，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材結(jié)構(gòu)。特點(diǎn):①揮發(fā)分較高，析出溫度低;②燃燒熱值低，不能制炭.干燥后：C含量60-75%，O2含量20—25％.b。煙煤：形成歷史較褐煤長。黑色，外形有可見條紋。揮發(fā)分20-45％，C75—90%。成焦性較強(qiáng)，氧含量低，水分及灰分含量不高，適宜工業(yè)使用。c.無煙煤:碳含量最高，煤化時(shí)間最長的煤,具有明顯的黑色光澤，機(jī)械強(qiáng)度高。C含量>93％,無機(jī)物量<10%，著火難，不易自燃，成焦性差。2.煤的組成煤的組成測定方法分為工業(yè)分析；元素分析兩大類。工業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、S含量、熱值。3.元素分析：用化學(xué)法測定去除掉外部水分的主要組分。C、H2、N2、S、O2等。煤中硫的形態(tài)有機(jī)硫（CxHySz）煤中含硫硫化物硫(FeS2)無機(jī)硫無系硫（S硫酸鹽硫(MeSO4）硫酸鹽硫在燃燒時(shí)不參加燃燒，留在灰渣里，是灰分的一部分,其它能燃燒放出熱量。我們所說的污染物SOx只包括有機(jī)硫、硫化物，不包括MeSO4，而一般給我們的含硫量是指總硫量.應(yīng)注意。硫化鐵硫:是主要的含硫成分,主要代表黃鐵礦硫。黃鐵礦：硬度6—6.5比重4。7—5。2本無磁性，但在強(qiáng)磁場感應(yīng)下能轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判晕?吸收微波能力較強(qiáng)，據(jù)此，可把其從煤中脫除.有機(jī)硫：以各種官能團(tuán)形式存在。如噻吩、芳香基硫化物、硫醇等.不易用重力分選的方法除去,需采用化學(xué)方法脫硫.二、石油石油是液體燃料的主要來源。原油是天然存在的易流動(dòng)液體。比重0。78～1。00，主要含C、H2、少量的S、N2、O2，此外，含有微量金屬(釩、鎳)、砷、鉛、氯等，10ppm左右。原油中的硫大部分以有機(jī)硫形式存在,形成非碳?xì)浠衔锏木薮蠓肿訄F(tuán)，其含硫量變化范圍較大,一般為0.1—7%。原油通過蒸餾、裂化和重態(tài)過程生產(chǎn)出各種產(chǎn)品。原油中的S約有80-90%留于重硫分中。硫以復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在，而需去除的僅是硫原子,故不能用物理方法分離硫化物.采用高壓下的催化加氫破壞C—S-C鍵形成H2S氣體，可達(dá)目的，但費(fèi)用很高。三、天然氣一般組成CH485％,乙烷10％，丙烷3％，此外還有H2O、CO2、N2、He、H2S等?！?。2燃料燃燒過程（0。5學(xué)時(shí)）影響燃燒過程的主要因素1．燃燒過程及燃燒產(chǎn)物燃燒是可燃混合物的快速氧化過程，并伴有能量的釋放，同時(shí)使燃料的組成元素轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氧化物。多數(shù)化石燃料完全燃燒的產(chǎn)物是CO2、水蒸汽;不完全燃燒過程將產(chǎn)生黑煙、CO和其它部分氧化產(chǎn)物等。若燃料中含S、N會(huì)生成SO2和NOx，燃燒溫度較高時(shí),空氣中的部分氮會(huì)被氧化成NOx。2．燃料完全燃燒的條件燃料完全燃燒的條件是適量的空氣、足夠的溫度、必要的燃燒時(shí)間、燃料與空氣的充分混合?？諝鈼l件：按燃燒不同階段供給相適應(yīng)的空氣量。溫度條件：只有達(dá)到著火溫度，才能與氧化合而燃燒。著火溫度：在氧存在下可燃質(zhì)開始燃燒必須達(dá)到的最低溫度。時(shí)間條件：燃料在燃燒室中的停留時(shí)間是影響燃燒完全程度的另一基本因素.燃料在高溫區(qū)的停留時(shí)間應(yīng)超過燃料燃燒所需時(shí)間。燃燒與空氣的混合條件：燃料與空氣中氧的充分混合是有效燃燒的基本條件。在大氣污染物排放量最低條件實(shí)現(xiàn)有效燃燒的四個(gè)因素:空氣與燃料之比、溫度、時(shí)間、湍流度。(三T)3．發(fā)熱量及熱損失發(fā)熱量單位量燃料完全燃燒產(chǎn)生的熱量。即反應(yīng)物開始狀態(tài)和反應(yīng)物終了狀態(tài)相同情況下（常溫298K,101325Pa）的熱量變化值，稱為燃料的發(fā)熱量，單位是KJ/Kg。(固體）KJ/m3（氣體）。發(fā)熱量有高位、低位之分。高位：包括燃料燃燒生成物中水蒸汽的汽化潛熱，Qh低位:指燃料燃燒生成物中水蒸汽仍以氣態(tài)存在時(shí),完全燃燒釋放的熱量。Q1根據(jù)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)計(jì)算。煤的發(fā)熱量注意:煤中H有兩種形態(tài)①可燃?xì)洌▍⒏鶕?jù)燃料的關(guān)加燃燒）、自由氫.②結(jié)合氫（與O2）系分析數(shù)據(jù)計(jì)算自由氫與C、S結(jié)合需應(yīng)用基來表明組成注：干燥基（上標(biāo)d）可燃基（上標(biāo)b）應(yīng)用基（上標(biāo)a）排煙熱損失:熱損失為6—12％：不完全燃燒熱損失：化學(xué)不完全燃燒、機(jī)械不完全燃燒。散熱損失：由設(shè)備管道溫度高于周圍空氣溫度造成熱損失.4、燃燒產(chǎn)生的污染物硫的SOx:隨溫度變化不大，主要是煤中S.粉塵:隨溫度的增高、不變、降低而變化。CO及HC化合物煙:隨溫度的增高、不變、降低而變化。NOx:隨溫度的增高、不變、降低而變化。燃料燃燒的理論空氣量1．理論空氣量(）所需要的氧一般從空氣中獲得.單位量燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需的空氣量稱為理論空氣量。理論空氣量（1)可由燃燒反應(yīng)方程式獲得（2)經(jīng)驗(yàn)公式（由熱值)固體燃料液體燃料氣體燃料天然氣（式2。17）建立燃燒化學(xué)方程式時(shí)，假定：空氣僅由N2和O2組成，氣體積比為79/21=3.76；燃料中的固態(tài)氧可用于燃燒;燃料中的硫被氧化成SO2;計(jì)算理論空氣量時(shí)忽略NOX的生成量；燃料的化學(xué)時(shí)為CxHySzOw，其中下標(biāo)x、y、z、w分別代表C、H、S、O的原子數(shù).完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式：Q代表燃燒熱理論空氣量：3.6~6。0褐煤一般煤的理論空氣量7.5～8.5無煙煤9～10煙煤液體燃料（燃料油）的煤爐:4.5~5。5干：8.84~9。01煤氣液化氣:2。97天然氣高爐：~0.7濕：11。4～12.12．空氣過剩系數(shù)a世紀(jì)空氣量Va與理論空氣量Va0之比為空氣過剩系數(shù)a通常a〉13．空燃比(AF）定義：單位質(zhì)量燃料燃燒所需的空氣質(zhì)量，它可由燃燒方程直接求得。例:某燃燒裝置采用重油作燃料，重油成分分析結(jié)果如下(按質(zhì)量)C：88.3％，H：9。5%,S：1。6％，灰分:0。10%。試確定燃燒1kg重油所需的理論空氣量。解：以1kg重油燃燒為基礎(chǔ)，則:重量（g）摩爾數(shù)（mol）需氧量(mol）C88373．5873．58H9547．523．75S160．50．5H2O0．50．02780理論需氧量為：73。58+23。75+0。5=97.83mol/kg重油假定空氣中N2與O2的摩爾比為3。76（體積比)則,理論空氣量為：mol/kg重油即Nm3/kg重油§2.3煙氣體積及污染物排放量計(jì)算（1學(xué)時(shí)）一、煙氣體積計(jì)算1。理論煙氣體積在理論空氣量下，燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積以Vfg0表示，煙氣成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸氣.干煙氣:除水蒸氣以外的成分稱為干煙氣;濕煙氣:包括水蒸氣在內(nèi)的煙氣。Vfg0=V干煙氣+V水蒸氣V理水蒸氣=V燃料中氫燃燒后的水蒸氣+V燃料中所給+V理論空氣量帶入的2.實(shí)際煙氣體積Vfg0Vfg=Vfg0+（a—1)Va03。煙氣體積和密度的校正燃燒產(chǎn)生的煙氣其T、P總高于標(biāo)態(tài)(273K、1atm）故需換算成標(biāo)態(tài)。大多數(shù)煙氣可視為理氣,故可應(yīng)用理氣方程。設(shè)觀測狀態(tài)下：(Ts、Ps下)煙氣的體積為Vs,密度為ρs。標(biāo)態(tài)下：（TN、PN下）煙氣的體積為VN,密度為ρN。標(biāo)態(tài)下體積為：標(biāo)態(tài)下密度為：應(yīng)指出,美國、日本和國際全球監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是298K、1atm在作數(shù)據(jù)比較時(shí)應(yīng)注意.2。過?？諝廨^正因?yàn)閷?shí)際燃燒過程是有過?？諝獾?所以燃燒過程中的實(shí)際煙氣體積應(yīng)為理論煙氣體積與過剩空氣量之和。用奧氏煙氣分析儀測定煙氣中的CO2、O2和CO的含量，可以確定燃燒設(shè)備在運(yùn)行中煙氣成分和空氣過剩系數(shù)?？諝膺^剩系數(shù)為a=m-—————---過剩空氣中O2的過剩系數(shù)設(shè)燃燒是完全燃燒,過?？諝庵械难踔灰設(shè)2形式存在,燃燒產(chǎn)物用下標(biāo)P表示，假設(shè)空氣只有O2、N2分別為21％、79%，則空氣中總氧量為理論需氧量：0。266N2P—O2P所以若燃燒完全若燃燒不完全產(chǎn)生CO須校正，即從測得的過剩氧中減CO氧化為CO2所需的O2各組分的量均為奧氏分析儀所測得的百分?jǐn)?shù)。二、污染物排放量的計(jì)算例2對(duì)例1給定的重油,若燃料中硫會(huì)轉(zhuǎn)化為SOX（其中SO2占97％）,試計(jì)算空氣過剩系數(shù)a=1。20時(shí)煙氣中SO2及SO3的濃度，以ppm表示，并計(jì)算此時(shí)煙氣中CO2的含量,以體積百分比表示.解：由例1可知，理論空氣量條件下煙氣組成（mol)為：CO2：73。58H2O：47。5+0。0278SOX：0。5NX:理論煙氣量：73。58+0.5+（47。5+0。0278)+()=489.45mol/kg重油即489。45=10。96m3N/kg重油空氣過剩系數(shù)a=1。2時(shí)，實(shí)際煙氣量為：其中10.43為理論空氣量，即1Kg重油完全燃燒所需理論空氣量.煙氣中SO2的體積為煙氣中SO3的體積為所以，煙氣中SO2、、SO3的濃度分別為：當(dāng)α=1。2時(shí)，干煙氣量為：CO2體積為:所以干煙氣中CO2的含量以體積計(jì)為:例3：已知某電廠煙氣溫度為473K,壓力為96.93Kpa，濕煙氣量Q=10400m3/min，含水汽6.25％(體積）,奧薩特儀分析結(jié)果是：CO2占10。7%，O2占8。2%，不含CO，污染物排放的質(zhì)量流量為22.7Kg/min。污染物排放的質(zhì)量速率（以t/d表示）污染物在煙氣中濃度煙氣中空氣過剩系數(shù)校正至空氣過剩系數(shù)α=1。8時(shí)污染物在煙氣中的濃度.解：（1)污染物排放的質(zhì)量流量為：（2）測定條件下的干空氣量為：測定狀態(tài)下干煙氣中污染物的濃度：標(biāo)態(tài)下的濃度：（3）空氣過剩系數(shù)：(4）校正至α=1。8條件下的濃度：§2.4燃燒過程中污染物的形成與控制(1學(xué)時(shí)）一、燃燒中硫氧化物的形成燃料中的硫在燃燒過程中與氧反應(yīng)，主要產(chǎn)物是SO2和SO3，但SO3的濃度相當(dāng)?shù)?，既使在貧燃料狀態(tài)下,生成的SO3也只占SO2生成量的百分之幾。在富燃料狀態(tài)下，除SO2外,還有一些其它S的氧化物，如SO及其二聚物（SO)2,還有少量一氧化二硫S2O.這些產(chǎn)物化學(xué)反應(yīng)能力強(qiáng)，所以僅在各種氧化反應(yīng)中以中間體形式出現(xiàn)。燃燒時(shí)：故一般主要生成SO2，計(jì)算時(shí)可忽略SO3.燃燒過程中硫氧化物、顆粒污染物、氮氧化物和其它污染物的形成與控制。

第三章

大氣污染氣象學(xué)基礎(chǔ)(2學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn)：主要?dú)庀笠?大氣的熱力過程，大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)速廓線模式。教學(xué)難點(diǎn)：大氣穩(wěn)定度，逆溫，風(fēng)速廓線模式。教學(xué)要求：掌握大氣的熱力過程、大氣穩(wěn)定度、逆溫和風(fēng)速廓線模式。教學(xué)內(nèi)容：§3.1大氣圈結(jié)構(gòu)與氣象要素（0.5學(xué)時(shí)）一、影響大氣污染的主要?dú)庀笠貧庀笠兀ㄒ蜃?：表示大氣狀態(tài)和物理現(xiàn)象的物理量。1、氣溫:2、氣濕:空氣濕度是反映空氣中水汽含量和空氣潮濕程度的一個(gè)物理量,常用的表示方法有：絕對(duì)濕度、水蒸氣壓力、體積百分比、含濕量、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等。3、風(fēng)a）定義：什么是風(fēng)？空氣水平方向的流動(dòng)叫風(fēng)。b）形成：風(fēng)主要由于氣壓的水平分布不均勻而引起的,而氣壓的水平分布不均是由濕度分布不均造成。風(fēng)的形成除熱力原因外,還有動(dòng)力原因，自然界的風(fēng)是由于這兩種原因綜合作用的結(jié)果,但只要有溫差存在，空氣就不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。c）風(fēng)的度量風(fēng)的特性用風(fēng)向與風(fēng)速表示,它是一向量.風(fēng)的大小有叫風(fēng)速：在單位時(shí)間內(nèi)，空氣水平流動(dòng)的距離，m/s.風(fēng)向：分為16方位,NWNWNNWNWNNNENNEWNWENEWEESEWSWSWSWSSSESSE4、云云是發(fā)生在高空的水汽凝結(jié)現(xiàn)象。形成的基本條件：水蒸汽和使水蒸汽達(dá)到飽和凝結(jié)的環(huán)境。云的分類：高云：離地面5000m以上,冰晶構(gòu)成；中云：離地面2500—5000m間，過冷的微小水滴及冰晶構(gòu)成;低云：離地面2500m以下，由微小水滴和冰晶構(gòu)成。云量:云量是指云遮蔽天空的成數(shù)。將天空分為十份。這十分中被云所遮蓋的成數(shù)稱為云量.如在云層中還有少量空隙（空隙總量不到天空的1/20）記為10;當(dāng)天空無云或云量不到1/20時(shí)，云量為0.國外云量與我國云量間的關(guān)系,國際云量總云量:指所有云遮蔽天空的成數(shù)，不論云的層次和高度.低云量：低云的云掩蓋天空的成數(shù)。云量的紀(jì)錄：一般云量/低云量的形式記錄，如10/7。云高：指云底距地面的垂直距離，以米為單位。5、能見度在當(dāng)時(shí)的天氣情況下，正常人的眼睛所能看到的最大距離叫能見度。能見就是能把目標(biāo)物的輪廓從它的天空背景上分辨出來，為了知道能見距離的遠(yuǎn)近，首先必須選擇若干固定的目標(biāo)物，量出他們距測點(diǎn)的距離.能見度的大小反應(yīng)了大氣的混濁程度，反應(yīng)出大氣中雜質(zhì)的多少.§3。2大氣的熱力過程（1學(xué)時(shí)）一、太陽輻射太陽的輻射能是地球表面和大氣的唯一能量來源，地面和大氣獲得輻射能增熱的同時(shí),本身放出熱輻射而冷卻，所以大氣內(nèi)部始終存在著冷與暖的變化，冷、暖在某種意義上講決定著空氣的干濕與降水,決定著低氣壓的分布，影響著大氣的運(yùn)動(dòng)，也就影響了排放至大氣的污染物質(zhì)的擴(kuò)散稀釋。大氣的熱力過程，大氣穩(wěn)定度,逆溫的形成與類型。§3。3大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)（0.5學(xué)時(shí)）大氣水平運(yùn)動(dòng),大氣邊界層風(fēng)隨高度變化，風(fēng)速廓線模式，大氣的湍流運(yùn)動(dòng),地方性風(fēng)場.

第四章

大氣污染物擴(kuò)散模式（6學(xué)時(shí))教學(xué)重點(diǎn)：湍流統(tǒng)計(jì)理論(正態(tài)分布理論），高斯擴(kuò)散模式，擴(kuò)散參數(shù)，各種氣象條件下的擴(kuò)散模式，煙氣抬升高度.教學(xué)難點(diǎn)：高斯擴(kuò)散模式和擴(kuò)散參數(shù)的確定。教學(xué)要求：掌握高斯擴(kuò)散模式及其常見形式，能夠根據(jù)地形、背景濃度以及風(fēng)向、風(fēng)速、溫度層結(jié)等氣象因素及模式計(jì)算大氣污染物濃度,可以根據(jù)不同要求估算煙筒高度，并對(duì)廠址選擇提出初步方案。教學(xué)內(nèi)容：4。1湍流擴(kuò)散的基本理論（1學(xué)時(shí)）梯度輸送理論，湍流統(tǒng)計(jì)理論（正態(tài)分布理論），相似理論。4.2高斯擴(kuò)散模式（1學(xué)時(shí)）高斯模式的假設(shè)條件，高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散的高斯模式。4.3污染物濃度的估算方法（2學(xué)時(shí)）地面濃度，地面軸線濃度，地面軸線最大濃度,擴(kuò)散參數(shù)的確定。4.4特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式(0.5學(xué)時(shí)）小風(fēng)、靜風(fēng)、熏煙條件下的擴(kuò)散模式，擴(kuò)散參數(shù)的確定。4。5城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式（0.5學(xué)時(shí)）4.6煙囪高度的設(shè)計(jì)和廠址的選擇(1學(xué)時(shí)）煙囪有效源高，煙氣抬升高度,廠址的選擇。

第五章

除塵技術(shù)基礎(chǔ)與除塵設(shè)備(8學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn):粉塵的粒徑分布和物理性質(zhì)，凈化裝置性能的表示方法，顆粒捕集的理論基礎(chǔ)，除塵設(shè)備工作原理。教學(xué)難點(diǎn)：顆粒捕集的理論基礎(chǔ),除塵設(shè)備工作原理.教學(xué)要求：掌握粉塵的粒徑分布、凈化裝置性能的表示方法、顆粒捕集的理論和各種除塵設(shè)備的工作原理，能夠計(jì)算除塵設(shè)備的凈化效率.教學(xué)內(nèi)容:§5。1粉塵粒徑與粒徑分布（1學(xué)時(shí)）一、粉塵粒徑1．定義：在實(shí)際中，因顆粒大小、形狀各異,故表示方法有所不同.一般分為兩類：單一粒徑:單個(gè)粒子的；球形顆粒：d=直徑平均粒徑:粒子群的.一)單一粒徑單一粒徑分成投影徑非球形顆粒幾何當(dāng)量徑物理當(dāng)量徑1．投影徑：指顆粒在顯微鏡下觀察到的粒徑。a．面積等分徑(martine）,指顆粒的投影面積二等分的直線長度，其與所取的方向有關(guān)，常采用與底邊平行的線作為粒徑.b．定向徑（feret）,指顆粒投影面上兩平行切線間的距離。c．長徑,不考慮方向的最長徑。d．短徑,不考慮方向的最短徑。2．幾何當(dāng)量徑：取顆粒的某一幾何量（面積、體積等)相同時(shí)的球形顆粒的直徑。等投影面積徑dA:與顆粒投影面積相同的某一圓面積的直徑。等體積徑dV：等表面積徑dS:體積表面積平均徑de：顆粒體積與外表面積相同的圓球的直徑。3．物理當(dāng)量徑：取顆粒某一物理量相同時(shí)的球形顆粒粒徑。自由沉降dt:特定氣體中，在重力作用下,密度相同的顆粒因自由沉降而達(dá)到的末速度與球形顆粒所達(dá)到的末速度相同時(shí)的球形顆粒的直徑。空氣動(dòng)力徑da：在靜止的空氣中顆粒的沉降速度與密度為1g/cm3的圓球的沉降速度相同時(shí)的圓球的直徑.單位。斯托克斯徑(Stokes）dst.在層流區(qū)內(nèi)（對(duì)顆粒的雷諾數(shù)Re<2.0）的空氣動(dòng)力徑。Vt——顆粒在流體中的終端沉降速度（m/s)d．分割粒徑（半分離粒徑）d50:即分級(jí)效率為50%的顆粒直徑.（二）平均粒徑對(duì)于一個(gè)由大小和形狀不相同的粒子組成的實(shí)際粒子群與一個(gè)由均一的球形粒子組成的假想粒子群相比，若兩者的粒徑全長相同，則稱此球形粒子的直徑為實(shí)際粒子群的平均粒徑。表7—1列出了各種方法計(jì)算的平均粒徑，數(shù)值相差很大。P282。一般順序：d1〈ds〈dv<d2<d3〈d4常用的單一粒徑：投影徑、等體積徑、斯托克斯徑、分割粒徑dc50、空氣動(dòng)力學(xué)徑da(是除塵技術(shù)中用得最多的)。平均粒徑：中位徑、眾徑。二、粒徑分布1．定義：粒徑分布是指某一粒子群中不同粒徑的粒子所占的比例，亦稱粒子的分散度。表示方法：個(gè)數(shù)分布：以粒子的個(gè)數(shù)所占的比例來表示；表面積分布：以粒子表面積表示；質(zhì)量分布：以粒子質(zhì)量表示。2．常見的表示方法（1）頻數(shù)分布ΔR:它是指粒徑dp至（dp+Δdp）之間的粒子質(zhì)量占粒子群總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù).見圖a。ΔR與選取的粒徑間隔的大小有關(guān)。（2）頻度分布f：是Δdp=1μm時(shí)粒子質(zhì)量占粒子群的或單位粒徑間隔寬度時(shí)的頻率分布百分?jǐn)?shù).即:其微分定義式：有計(jì)算結(jié)果可繪出頻度分布f的直方圖，用粒徑間隔中值可繪出頻度分布曲線，見圖b.最大頻度的粒徑dom稱為眾徑。（3)篩下累積頻率分布D/％：指小于某一粒徑dp的塵樣質(zhì)量占?jí)m樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。反之為篩上累積分布R：D=1-R當(dāng)D=R=50％時(shí)的dp位中位徑d50。由圖可見，篩上分布R對(duì)dp之比為負(fù)梯度,篩下分布D對(duì)dp之比為正值.因此若已知R、D,則或也可這樣說：若粒徑間隔寬度即取極限，則:即：篩上分布為減函數(shù)；篩下分布為增函數(shù).在除塵技術(shù)中，篩上累積分布R比使用頻度分布更為方便，所以,在一些國家粉塵標(biāo)準(zhǔn)中多用R表示粒徑分布。3．粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布函數(shù):對(duì)稱常見的分布函數(shù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布：dp取對(duì)數(shù)后服從對(duì)稱，實(shí)際大氣中氣溶膠、工業(yè)粉塵多服從此分布羅率-拉姆勒分布:破碎篩分過程多服從此分布后兩者分布為非對(duì)稱性的。采用某種數(shù)學(xué)函數(shù)來描述粒徑分布曲線，更為應(yīng)用方便。據(jù)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明對(duì)數(shù)正態(tài)分布，正態(tài)分布以及羅率-拉姆勒（Rosin-Rammler）分布較常用。我們見面介紹下世界上用的較多的R—R分布.R—R分布是:（a)(b)式中：n——分布指數(shù)；β、β’——分布系數(shù),并有。對(duì)(b)兩端兩次求對(duì)數(shù)得:，以lgdp為橫坐標(biāo)，以lg為縱坐標(biāo)，可的一條直線，其斜率為n。將中位徑d50代入(a)式可求得那麼R—R函數(shù)表達(dá)式為：在R—R坐標(biāo)紙上繪制的篩上累積分布曲線（R)為直線，并能方便地求出n、β'、d50等。例4-1，自學(xué)，粉塵的堆積密度,真密度。粉塵的粒徑，粒徑分布與粒徑分布函數(shù)，平均粒徑?！?。2粉塵的物理性質(zhì)（1學(xué)時(shí))一、密度單位體積粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度，單位為kg/m3或g/m3。若所指的粉塵體積不包括粉塵顆粒內(nèi)部的空隙體積,而是粉塵自身所占的真實(shí)體積，則以此真實(shí)體積求得的密度稱為粉塵的真密度。固體粉碎所形成的粉塵，在表面未氧化時(shí),其真密度與母料密度相同。呈堆積狀態(tài)存在的粉塵，它的堆積體積包括顆粒之間和顆粒內(nèi)部的空隙體積,以此體積求得的密度稱為粉塵的堆積密度。粉體顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積粉體的總體積之比稱為空隙率。粉塵的真密度用在研究粉塵在氣體中的運(yùn)動(dòng)、分離和去除等方面,堆積密度用在貯倉或灰斗的容積確定等方面。二、粉塵的安息角和滑動(dòng)角粉塵從漏斗連續(xù)滑落到水平面上，自然堆積成一個(gè)圓錐體，圓錐體母線與水平面的夾角稱為粉塵的安息角。粉塵的滑動(dòng)角系指自然堆放在光滑平板上的粉塵,隨平板做傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí),粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的平板傾斜角.粉塵的安息角與滑動(dòng)角是評(píng)價(jià)粉塵流動(dòng)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，是設(shè)計(jì)除塵器灰斗的錐度及除塵管路或輸灰管路傾斜度的主要依據(jù).三、粉塵的比表面積粉塵的比表面積定義為單位體積粉塵所具有的表面積。四、粉塵的含水率粉塵中一半均含有一定的水分，它包括附著在顆粒表面上的和包含在傲坑處與細(xì)孔中的自由水分，以及緊密結(jié)合在顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分。粉塵中的水分含量,一般用含水率W表示，是指粉塵中所含水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比.含水率大小,會(huì)影響到粉塵的其他物理性質(zhì),如導(dǎo)電性、粘附性、流動(dòng)性等,所有這些在設(shè)計(jì)除塵裝置時(shí)都必須加以考慮。粉塵的含水率與粉塵的吸濕性,即粉塵從周圍空氣中吸收水分的能力有關(guān)。五、粉塵的潤濕性粉塵顆粒與液體接觸后能否相互附著或附著難易程度的性質(zhì)稱為粉塵的潤濕性.當(dāng)粉塵與液體接觸時(shí),如果接觸面能擴(kuò)大而相互附著，則稱為潤濕性粉塵;相反，為非潤濕性粉塵粉塵的潤濕性是選用濕式除塵器的主要依據(jù)。六、粉塵的荷電性和導(dǎo)電性1、荷電性天然粉塵和工業(yè)粉塵幾乎都帶有一定的電荷，也有中性的。粉塵荷電后,將改變其某些物理性質(zhì)，如凝聚性、附著性及其在氣體中的穩(wěn)定性等，同時(shí)對(duì)人體的危害也將增強(qiáng)。粉塵的荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加,還與其化學(xué)組成等有關(guān).2、導(dǎo)電性粉塵的導(dǎo)電性通常用比電阻表示。導(dǎo)電機(jī)制有兩種,取決于粉塵、氣體的溫度和組成成分.本體導(dǎo)電占優(yōu)勢的粉塵稱為體積比電阻,表面導(dǎo)電占優(yōu)勢的粉塵比電阻稱為表面比電阻。粉塵比電阻對(duì)電除塵器的運(yùn)行有很大影響。七、粉塵的粘附性粉塵顆粒附著在固體表面上，或者顆粒彼此相互附著的現(xiàn)象稱為粘附.附著的強(qiáng)度,即克服附著現(xiàn)象所需要的力稱為粘附力.粉塵顆粒之間的粘附力分為分子力、毛細(xì)力和靜電力.通常采用粉塵層的斷裂強(qiáng)度作為表征粉塵自粘性的基本指標(biāo)。在數(shù)值上，斷裂強(qiáng)度等于粉塵層斷裂所需的力除以斷裂的接觸面積。八、粉塵的自燃性和爆炸性粉塵的自燃是指粉塵在常溫下存放過程中自然發(fā)熱，此熱量經(jīng)長時(shí)間的積累達(dá)到該粉塵的燃點(diǎn)而引起燃燒的現(xiàn)象。引起粉塵自然發(fā)熱的原因有：氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱。爆炸是指可燃物的劇烈氧化作用，在瞬間產(chǎn)生大量的熱量和燃燒產(chǎn)物，在空間造成很高的溫度和壓力?？扇嘉锇扇挤蹓m、可燃?xì)怏w和蒸汽等，引起可燃物爆炸必須具備的條件有兩個(gè):一是由可燃物與空氣或氧構(gòu)成的可燃混合物達(dá)到一定的濃度;二是存在足夠的火源?！?。3凈化裝置的性能（1學(xué)時(shí)）評(píng)價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo),包括技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面。技術(shù)指標(biāo)主要有處理氣體流量、凈化效率和壓力損失等;經(jīng)濟(jì)指標(biāo)主要有設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)和占地面積等。1、處理氣體流量處理氣體流量是代表裝置處理氣體能力大小的指標(biāo),一般以體積流量表示.實(shí)際運(yùn)行的凈化裝置，由于本體漏氣等原因,往往裝置進(jìn)口和出口的氣體流量不同,因此，用兩者的平均值作為處理氣體流量的代表。QN＝（Q1N＋Q2N）/22、凈化效率凈化效率是表示裝置凈化污染物效果的重要技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于除塵裝置稱為除塵效率,對(duì)于吸收裝置稱為吸收效率，對(duì)于媳婦裝置稱為吸附效率.3、壓力損失壓力損失是代表裝置能耗大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，系指裝置的進(jìn)口和出口氣流全壓之差，凈化裝置壓力損失的大小，不僅取決于裝置的種類和結(jié)構(gòu)形式，還與處理氣體流量大小有關(guān)。凈化裝置的壓力損失,實(shí)質(zhì)上是氣流通過裝置時(shí)所消耗的機(jī)械能,它與通風(fēng)機(jī)所耗功率成正比,所以總是希望盡可能小些?！?。4顆粒捕集的理論基礎(chǔ)（1學(xué)時(shí))顆粒物在各種力場中的空氣動(dòng)力學(xué)行為--分離、沉降、捕集等.§5。5除塵設(shè)備及其工作原理（3學(xué)時(shí)）一、機(jī)械除塵器機(jī)械力除塵裝置是相對(duì)電除塵器而言。除重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器外,還包括濕式除塵器和袋式除塵器等，其除塵機(jī)理可概括為五個(gè)方面：1．重力沉降：氣流中的塵粒依靠重力自然沉降，從氣流中分離出來.主要適用于粒徑較大的塵粒，沉降速度V較小。2．離心碰撞：含塵氣流作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在慣性離心力作用下，塵粒和氣流產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使塵粒從氣流中分離.主要適用于10μm以上的塵粒。3．慣性碰撞：含塵氣流運(yùn)動(dòng)過程中遇到障礙物（如擋板、水滴等）時(shí)，氣流會(huì)改變方向而繞流，細(xì)小的塵粒會(huì)隨氣流一起流動(dòng),而較大的塵粒慣性較大，則脫離流線保持自身的慣性運(yùn)動(dòng)，于是塵粒就和物體發(fā)生了碰撞。見圖5—1（a）。4．滯留：細(xì)小的塵粒隨氣流繞流時(shí)，如流線和物體表面靠得很近，有些塵粒就和物體表面接觸，從氣流中分離出來。見圖5—2（b）。5．?dāng)U散:小于1μm的微小粒子在氣流中會(huì)和氣體一樣作不規(guī)則的布朗運(yùn)動(dòng),布朗運(yùn)動(dòng)隨粒徑減小而增大。若作布朗運(yùn)動(dòng)的塵粒和物體表面接觸，就可能從氣流中分離,這種分離機(jī)理稱為擴(kuò)散。見圖5-1（c）。除此之外,還涉及篩濾、靜電力和聲波凝聚作用等。（一）、重力沉降室重力沉降室是通過重力從氣流中分離塵粒的。其結(jié)構(gòu)如圖5—17所示。沉降室可能是所有空氣污染控制裝置中最簡單和最粗糙的裝置。就其本身的特點(diǎn)而論,有廣泛的用途。能用于分離顆粒分布中的大顆粒，在某些情況下，其本身就是能進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈廴究刂疲闹饕猛臼菍?duì)更有效的控制裝置作為一種初篩選裝置.在大顆粒特別多的地方，沉降室能除掉顆粒分布中的大量大顆粒，這些顆粒如不除掉，就要堵塞其它控制裝置。一、原理:利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理。含塵氣流進(jìn)入沉降室后，引流動(dòng)截面積擴(kuò)大，流速迅速下降，氣流為層流,塵粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降.a．沉降速度由第三章可知，懸浮在空氣中的塵粒在重力作用下降落時(shí)，起初作加速運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)空氣的阻力增大到使塵粒所受的合力為零時(shí),它就開始作勻速下降,塵粒的降落速度達(dá)到最大恒定速度,該速度即為沉降速度us。層流區(qū)：雷諾數(shù)Rep≤1，對(duì)球形粒子而言：（見式3—29)(3—2)當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)ρp>>ρ則有：（3—3）由上式可見Vt，若dp小，則Vt就小，故小顆粒就難分離.若將雷諾數(shù)Rep=1代入，可求出塵粒沉降時(shí)的臨界粒徑dc.得代入(5—2）得:（3—4)一般說來方程式3—3應(yīng)用于粒徑小于50μm的球形塵粒，小于100μm得塵粒誤差也不大。工業(yè)粉塵粒徑大致為1—100μm，粒徑小于5μm的塵粒實(shí)際沉降速度要比Stocks定律預(yù)示的大，需修正。故dp≤5μm的塵粒:us=c·us·Stocksc為修正系數(shù),在空氣中溫度為20℃dp為μm.在其它溫度下,Kc值就變化，二、旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分離的，用來分離粒徑大于10μm的塵粒。(一)、工作原理1．除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動(dòng)氣流從宏觀上看可歸結(jié)為三個(gè)運(yùn)動(dòng)：外渦旋、內(nèi)渦旋、上渦旋。普通旋風(fēng)器由筒體、錐體、排出管等部分組成，見圖5—3。含塵氣流由進(jìn)口沿切線方向進(jìn)入除塵器后，沿器壁由上而下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這股旋轉(zhuǎn)向下的氣流稱為外渦旋（外渦流）,外渦旋到達(dá)錐體底部轉(zhuǎn)而沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為內(nèi)渦旋(內(nèi)渦流）。外渦旋和內(nèi)渦旋的旋轉(zhuǎn)方向相同，含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，塵粒在慣性離心力推動(dòng)下移向外壁，到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗.氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂部壓力下降，一部分氣流會(huì)帶著細(xì)塵粒沿外壁面旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后,在沿排出管旋轉(zhuǎn)向下，從排出管排出。這股旋轉(zhuǎn)向上的氣流稱為上渦旋。旋風(fēng)分離器內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的，除切向和軸向運(yùn)動(dòng)外，還有徑向運(yùn)動(dòng)。在這里，上渦旋不利于除塵。如何減少上渦旋,降低底部的二次夾帶及出口室氣流旋轉(zhuǎn)所消耗的動(dòng)力，成為當(dāng)前改進(jìn)旋風(fēng)器的主要問題。V出=15-30m/s對(duì)同樣流量的氣流而言，旋風(fēng)分離器比重力沉降室小得多，但動(dòng)力消耗多。2．氣流的速度切向速度Vt：用球形皮托管測定.切向速度分布見書P290，圖7—9。外渦旋：Vt隨半徑r的減小而增大，在內(nèi)外渦旋的交界面上Vt最大,交界面半徑r0≈（0.66～0.65)rp，rp為排出管半徑.內(nèi)渦旋：Vt隨半徑r的減小而減小。某一斷面上的切向速度分布規(guī)律為:外旋：n=0。5，有內(nèi)旋：n=-1,有內(nèi)外交界面：n=0,有Vt=常數(shù)，最大,對(duì)應(yīng)直徑為Di,Di=（0.6～1.0）De（排氣管直徑）。徑向速度Vr：假設(shè)內(nèi)外渦旋的交界面是圓柱面，外渦旋均勻通過該柱面進(jìn)入內(nèi)渦旋，那麼認(rèn)為氣流通過此圓柱面時(shí)的平均速度就是外渦旋氣流的平均徑向速度Vr.Q-—處理氣體量；F——假想圓柱面表面積.軸向速度二、臨界粒徑與壓降分級(jí)效率為50%的粉塵粒徑為半分離直徑或切割直徑dc50。臨界粒徑dcp愈小，除塵效率愈高。除塵器內(nèi)的壓力分布見圖5—4，塵粒在旋風(fēng)器中受到兩個(gè)力的作用：離心力ft：向心力fd:(Rep≤1時(shí))在交界面上塵粒有三種情況：①ft>fd移向外壁②fd〉ft移向內(nèi)壁③ft=fd進(jìn)去50％，出來50％，即除塵效率為50％。一般而言：dp（100％)≈2—3dp（50％）為什麼忽略了粉塵的質(zhì)量呢？因?yàn)橹亓Φ扔趍g,離心力設(shè)Vt=30m/s，r=0。1m，離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力，故重力可忽略。臨界粒徑:dcp,ft=fd得：r0——假想圓柱面半徑2．阻力：ξ—-阻力系數(shù)缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可用下式表示:缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可用下式表示：K——常數(shù)，等于20—40；A—-進(jìn)口面積，a×b；L——筒體長度；H—-錐體長度;dpp——排出管直徑。三、電除塵器氣體除塵從廣義上來說可以分為機(jī)械方法和電氣方法兩大類。機(jī)械的方法包括基本上依靠慣性力和機(jī)械力回收粒子的一切方法在內(nèi)，如重力沉降法、離心分離法、氣體洗滌法、介質(zhì)過濾法等等。電氣的方法就是電除塵。它與一切機(jī)械方法的區(qū)別在于作用在懸浮粒子上的使粒子與氣體分離的力。特點(diǎn)：分離的作用力直接施之于粒子本身，這種力是由電場中粉塵荷電引起的庫侖力，而機(jī)械方法大多把作用力作用在整個(gè)氣體。直接作用的結(jié)果使得電除塵器比其它除塵器所需功率最少，氣流阻力最小.處理1000m3/h的氣體,耗電0。1-0。8度，Δ它既不象重力沉降法或慣性法那樣只限于回收粗粒子,也不象介質(zhì)過濾法或洗滌法那樣受到氣體運(yùn)動(dòng)阻力的限制,能回收微型范圍的細(xì)小粒子。（1μm左右的）除塵效率高，一般在95—99％.處理氣量大,可應(yīng)用于高溫、高壓，具有克服氣體和粒子腐蝕的能力。連續(xù)操作并可自動(dòng)化,故廣泛應(yīng)用于許多方面。（國外）冶金領(lǐng)域：銅、鉛、鋅冶煉廠,貴金屬回收（回收金）；鋼鐵工業(yè)方面；水泥生產(chǎn)方面;化學(xué)工業(yè)和工藝過程方面；燃料煤氣的脫焦;煤煙的除塵；炭黑的回收；造紙廠中的應(yīng)用；電力生產(chǎn)中的應(yīng)用；電子工業(yè)的空氣凈化等等。由于除塵器的主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大,消耗鋼材多,初投資大，要求安裝和運(yùn)行管理技術(shù)較高，故目前我國電除塵的應(yīng)用還不太普遍。（一）、原理電除塵是何種裝置呢？概括而言，電除塵是利用強(qiáng)電場使氣體發(fā)生電離，氣體中的粉塵荷電在電場力的作用下，使氣體中的懸浮粒子分離出來的裝置.這種裝置由許多不同的型式，但最基本的組成部分都是一對(duì)電極(高電位的放電電極和接地的收塵電極）,簡單模式見書P6—2。除塵過程大致就是這樣一過程，兩電極間加一電壓.一對(duì)電極的電位差必須大得使放電極周圍產(chǎn)生電暈(常常加直流）,高電壓使含塵氣體通過這對(duì)電極之間時(shí)，形成氣體離子（正離子、負(fù)離子)這些負(fù)離子迅速向集塵極運(yùn)動(dòng)，并且由于同粒子相撞而把電荷轉(zhuǎn)移給它們粉塵荷電，然后與粒子上的電荷互相作用的電場就使它們向收塵電極漂移，并沉積在集塵電極上，形成灰塵層。當(dāng)集塵電極表面粉塵沉集到一定厚度后,用機(jī)械振打等方法將沉集的粉塵層清除掉落入灰斗中。用電除塵的方法分離氣體中的懸浮離子，需四個(gè)步驟：氣體電離；粉塵荷電；粉塵沉集;清灰。（二)、分類按結(jié)構(gòu)不同可作不同的分類，現(xiàn)從4個(gè)方面介紹：按集塵電極型式可分為管式和板式電除塵器管式：極線沿著垂直的管狀集塵電極的中心線懸掛，適用于氣體量較小的情況，一般采用濕式清灰方式.板式：在互相平行的板式收塵電極的中間懸掛垂直的極線。板式可采用濕式清灰方式，但絕大多數(shù)采用干式清灰方式。按氣流流動(dòng)方式分為立式和臥式電除塵器在工業(yè)廢氣除塵中，臥式板式電除塵器是應(yīng)用最廣泛的一種,我國1972年提出的系列化設(shè)計(jì)SHWB型就屬此類。按粉塵荷電區(qū)和分離區(qū)的空間布置不同分為單區(qū)和雙區(qū)電除塵單區(qū)：粉塵荷電和分離沉降都在同一空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。雙區(qū)：現(xiàn)有一組電極使粉塵荷電,然后另一組電極供給靜電力，使帶電粒子沉降.典型的雙區(qū)除塵器多用于空調(diào)方面。國外有將它應(yīng)用于工業(yè)廢氣凈化方面的。按沉集粉塵的清灰方式可分為濕式和干式電除塵器§5。6除塵裝置凈化效率（1學(xué)時(shí))除塵裝置的捕集效率代表裝置捕集粉塵效果的重要指標(biāo)。有以下幾種表示：1．總捕集效率ηT：ηT指在同一時(shí)間內(nèi)凈化裝置去除污染物的量與進(jìn)入裝置的污染物量之百分比。見下圖：如圖:λ0氣體流量Q0（m3/s）;污染物流量G0（g/s)；污染物濃度C0（g/m3）。出口相應(yīng)的為Qe,Ge，Ce.凈化裝置捕集的污染物流量Gc(g/s）有G0=Ge+Gc∵G=CQ∴∵Q0，Qe與狀態(tài)有關(guān)，∴常換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0℃，1。013×105Pa)下干氣體流量表示,并加腳標(biāo)“N若裝置不漏風(fēng),QON=QeN實(shí)際上凈化裝置常有漏風(fēng)，k-—漏風(fēng)系數(shù)串聯(lián)使用凈化裝置：設(shè)每一級(jí)的捕集效率為η1、η2、…ηn總效率：凈化器的性能還可用令一指標(biāo)表示:即通過率P2．除塵裝置的分級(jí)捕集效率除塵裝置的總除塵效率的高低,往往與粉塵粒徑大小由很大關(guān)系。為了表示除塵效率與粒徑間的關(guān)系，提出分級(jí)效率的概念.定義：指除塵裝置對(duì)某一粒徑dPi或粒徑間隔dPi至dPi+Δdp內(nèi)粉塵的除塵效率.由分級(jí)效率求總除塵效率ΔR為頻數(shù)分布若分級(jí)效率以的函數(shù)形式給出，入口粒徑分布以累計(jì)分布函數(shù)（Di）或頻度分布fi=fi（dp)形式給出。由總效率求分級(jí)效率

第六章

氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)（4學(xué)時(shí)）教學(xué)重點(diǎn):氣體吸收、吸附和催化的基本原理、工藝流程和操作條件，吸收劑、吸附劑和催化劑的選擇。教學(xué)難點(diǎn)：氣體吸收、吸附和催化的基本原理。教學(xué)要求:掌握氣體吸收、吸附和催化的基本原理，吸收劑、吸附劑和催化劑的選擇的原則;了解各操作單元的工藝流程和操作設(shè)備的基本計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容:§6。1吸收法（1學(xué)時(shí))吸收凈化法：是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度不同，或者其中某一種或多種組分與吸收劑中活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到將有害物從廢氣中分離出來，凈化廢氣的目的的一種方法。一、吸收機(jī)理吸收過程的實(shí)質(zhì)是物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)入液相的傳質(zhì)過程.可溶組分在氣液兩相中的濃度距離操作條件下的平衡愈遠(yuǎn)，則傳質(zhì)的推動(dòng)力越大，傳質(zhì)速率也越快.關(guān)于氣液兩相的物質(zhì)傳遞理論，隨著工業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，目前已有許多學(xué)說，諸如“雙膜理論”（又稱“滯留膜理論")，“溶質(zhì)滲透理論”，“表面更新理論”等，但在解釋吸收過程機(jī)理時(shí)，目前仍以雙膜理論為基礎(chǔ)，其應(yīng)用也最廣泛.該理論是劉易斯(WK·Lewis）和懷特曼（W·gWhiaman）提出的,它不僅適用于分析物理吸收過程，也可用來分析伴有化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)吸收過程。結(jié)合雙膜理論示意圖解釋說明“雙膜理論"基本論點(diǎn)。直線表示雙膜理論模型兩相中濃度分布；虛線表示擴(kuò)散邊界層理論模型兩相中濃度分布.基本論點(diǎn)：在氣液兩相接觸時(shí)，兩相間有個(gè)相界面。在相界面附近兩側(cè)分別存在一層穩(wěn)定的滯留膜層（不發(fā)生對(duì)流作用的膜層）—-氣膜和液膜。氣液兩個(gè)膜層分別將各項(xiàng)主體流與相界面隔開，滯留膜的厚度隨各項(xiàng)主體的流速和湍流狀態(tài)而變,流速愈大,膜厚度愈薄。氣液相質(zhì)量傳遞過程是:直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡為止。在界面上，氣液兩相呈平衡態(tài),即液相的界面濃度和界面處的氣相組成呈平衡的飽和狀態(tài)，也可理解為在相界面上無擴(kuò)散阻力；在兩相主體中吸收質(zhì)的濃度均勻不變，因而不存在傳質(zhì)阻力，僅在薄膜中發(fā)生濃度變化；存在分子擴(kuò)散阻力，兩相薄膜中的濃度差等于膜外的氣液兩相的平均濃度差。通過上述分析可以看出傳質(zhì)的推動(dòng)力來自可溶組分的分壓差和在溶液中該組分的濃度差，而傳質(zhì)阻力主要來自氣膜和液膜。（二）吸收傳質(zhì)速率方程吸收速率:氣體吸收質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)通過單位界面而被吸收劑吸收的量。根據(jù)雙膜理論，在穩(wěn)定吸收操作中，吸收質(zhì)的通量（從氣相主體傳遞到界面）等于吸收質(zhì)的通量（從界面?zhèn)鬟f到液相主體）。即：吸收速率（吸收指通過氣膜）=吸收速率（吸收質(zhì)通過液膜)1．吸收傳質(zhì)速率方程一般表達(dá)式:傳質(zhì)速率=傳質(zhì)推動(dòng)力×傳質(zhì)系數(shù)或:傳質(zhì)速率=傳質(zhì)推動(dòng)力/傳質(zhì)阻力，顯然：傳質(zhì)系數(shù)=1/傳質(zhì)阻力由于傳質(zhì)推動(dòng)力表示方法有多種，因而傳質(zhì)速率方程也有多種表示方法.氣相分傳質(zhì)速率方程分傳質(zhì)速率方程式：描述從一相主體流至氣液兩相接觸表面或從兩相接觸表面至另一相主體流的傳質(zhì)方程式。設(shè)組分是濃度為yA的氣相傳遞到濃度為xA的液相中，如圖9-8所示.若以PA—PAi或yA—yAi為氣相傳質(zhì)推動(dòng)力，則氣相分傳質(zhì)速率方程式為：(7。42）(7。43)式中：PA、PAi——分別表示吸收質(zhì)A在氣相主體和相界面上的分壓,Pa；yA、yAi——分別表示吸收質(zhì)A在氣相主體和相界面上的摩爾分率；ky-—以為推動(dòng)力的氣相分傳質(zhì)系數(shù)，Kmol/（m2·s）；kG—-以為推動(dòng)力的氣相分傳質(zhì)系數(shù),Kmol/(m2·s·Pa）（2）液相分傳質(zhì)速率方程以xAi—xA或CAi—CA為液相傳質(zhì)推動(dòng)力，則液相分傳質(zhì)方程：（7。44）（7。45）式中:xAi、xA——分別表示吸收質(zhì)A在液相主體和相界面上的摩爾分率；CAi、CA—-分別表示吸收質(zhì)A在液相主體和相界面上的摩爾濃度,Kmol/m3；kx-—以為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，Kmol/（m2·s）；kL——以為推動(dòng)力的液相分傳質(zhì)系數(shù)，m/s。（3)總傳質(zhì)速率方程無論氣相分傳質(zhì)速率方程，還是液相分傳質(zhì)速率方程，為計(jì)算NA都必須知道kG（ky）、kL（kx）及相界面上的平衡關(guān)系.這樣，這些方程式的實(shí)用價(jià)值大大減少，因此，有必要推導(dǎo)出總傳質(zhì)速率方程。以一個(gè)相的虛擬濃度與另一相中該組分平衡濃度的濃度差為總傳質(zhì)過程的推動(dòng)力，則分別得到穩(wěn)回收過程的氣相和液相總傳質(zhì)速率方程式.氣相總傳質(zhì)速率方程式：（7。46）（7.47)液相總傳質(zhì)速率方程式：(7.48）（7。49）式中:kAG——以PA-PA＊為推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù),Kmol/(m2·s·Pa）；ky--以yA—yA＊為推動(dòng)力的氣相總傳質(zhì)系數(shù)，Kmol/(m2·s)；P＊-—與液相主體中吸收質(zhì)濃度CA成平衡的氣相虛擬分壓，Pa;yA＊——與液相主體中吸收質(zhì)濃度xA成平衡的氣相虛擬分壓,Pa；kAL-—以CA*—CA為推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，m/s；kx——以xA＊—xA為推動(dòng)力的液相總傳質(zhì)系數(shù)，Kmol/（m2·s)；xA＊——與氣相中吸收質(zhì)濃度yA成平衡的液相虛擬濃度；CA*—-與氣相中吸收質(zhì)分壓PA成平衡的液相中吸收質(zhì)的摩爾濃度，Kmol/m3。二、氣液平衡1、氣液相平衡關(guān)系式對(duì)于非理想溶液,當(dāng)總壓不高（一般不超過5×105Pa)時(shí)，溫度一定，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比，即：①或：②或：③2、吸收系數(shù)應(yīng)注意傳質(zhì)系數(shù)與傳質(zhì)推動(dòng)力相對(duì)應(yīng)。對(duì)前面公式9。42，9.44，9。47和氣液界面上平衡關(guān)系式y(tǒng)Ai=mxAi進(jìn)行數(shù)學(xué)聯(lián)解，即可得到氣相總傳質(zhì)系數(shù)與氣液相傳質(zhì)分系數(shù)的關(guān)系式,即：（7。50）其中:（7。51）同理可得液相總傳質(zhì)系數(shù)與氣、液相傳質(zhì)分系數(shù)的關(guān)系式，即:（7.52）其中：（7.53）三、吸收動(dòng)力學(xué)（一）物理吸收和化學(xué)吸收物理吸收：較簡單，可看成是單純的物理溶解過程。如:水吸收HCL、CO2等。吸收限度取決于氣體在液體中的平衡濃度；吸收速率主要取決于污染物從氣相轉(zhuǎn)入液相的擴(kuò)散速度.化學(xué)吸收:吸收過程中組分與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如：堿液吸收CO2、SO2等;酸液吸收NH3等。吸收限度同時(shí)取決于氣液平衡和液相反應(yīng)的平衡條件；吸收速率同時(shí)取決于擴(kuò)散速度和反應(yīng)速度。(3）異同點(diǎn)：同：兩類吸收所依據(jù)的基本原理以及所采用的吸收設(shè)備大致相同。異:一般來說，化學(xué)反應(yīng)的存在能提高反應(yīng)速度，并是吸收的程度更趨于完全。結(jié)合大氣污染治理工程中所需凈化治理的廢氣，具有氣量大，污染物濃度低等特點(diǎn)，實(shí)際中多采用化學(xué)吸收法。（二)物理吸收在一般吸收操作中，應(yīng)用逆流原理可提高溶劑的使用效率,獲得最大的分離效果，所以在此重點(diǎn)討論逆流操作的物料平衡。另外,在吸收操作中，由于在氣、液兩相間有物質(zhì)傳遞,通過全塔的氣液流量都在隨時(shí)變化.液體因不斷吸收可溶組分，其流量不斷增大；與此相反，氣體流量也不斷減少。氣液流量作為變量，以它們?yōu)榛鶞?zhǔn)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)是不方便的。然而純吸收劑和惰性氣體這兩種載體的流量是不變的，所以在吸收設(shè)計(jì)中，通常是采用載體流量作為運(yùn)算的基準(zhǔn)，這時(shí)氣液濃度就以摩爾分子比來表示.逆流吸收時(shí)，塔內(nèi)氣液流量和組成變化情況見右圖.參數(shù)加下標(biāo)“1”代表濃端；參數(shù)加下標(biāo)“2”代表稀端。圖中各符號(hào)的意義如下：GB——表示單位時(shí)間通過塔任一截面單位面積的惰性氣體的量,Kmol/（m2·h）；Ls——表示單位時(shí)間通過塔任一截面單位面積純吸收劑的量，Kmol/（m2·h);Y、Y1、Y2——分別為在塔的任意截面、塔底和塔頂?shù)臍庀嘟M成，（Kmol吸收質(zhì)/Kmol惰性氣體）；X、X1、X2-—分別為在塔的任意截面、塔底和塔頂?shù)囊合嘟M成,（Kmol吸收質(zhì)/Kmol吸收劑）。對(duì)全塔進(jìn)行物料衡算有:(7-15)若就任意截面與塔底間進(jìn)行物料衡算有：(7—16）或（7-17）在Y-X圖上作式(7-17）的圖線為一條直線，直線斜率為L/G，截距為,直線的兩端分別反映了塔底（Y1,X1)和塔頂(Y2,X2）的氣液兩相組成。此直線上任一點(diǎn)的Y、X都對(duì)應(yīng)著吸收塔中某一截面處的氣液相組成。吸收操作線斜率L/G稱為吸收操作的液氣比,物理含義為處理單位惰性氣體所消耗的純吸收劑的量。圖吸收操作線和推動(dòng)力圖示（三）化學(xué)吸收化學(xué)吸收比物理吸收具有更快的吸收速率，這是因?yàn)楸晃諝怏w組分與吸收劑或吸收劑中活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所致。化學(xué)反應(yīng)降低了被吸收氣體組分在液相中的游離濃度,相應(yīng)地增大了傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)系數(shù),從而加快了吸收過程的速率。每單位接觸面積的氣液間化學(xué)反應(yīng)吸收速率方程可用下式表示：（9.56）式中：kL—-未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)液相傳質(zhì)分系數(shù)，亦即物理吸收的液相傳質(zhì)分系數(shù),m/h；β——由于化學(xué)反應(yīng)使吸收速率增強(qiáng)的系數(shù),簡稱增強(qiáng)系數(shù)，其單位無量綱；CAi——?dú)庖航缑嫖捶磻?yīng)的氣體溶質(zhì)的濃度,Kmol/m3;CAL——在液相中未反應(yīng)的氣體溶質(zhì)的濃度，Kmol/m3,通常是假定在液相中達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)下求出，反應(yīng)為可逆反應(yīng)時(shí),即化學(xué)平衡常數(shù)k為無窮時(shí),其值為零。（補(bǔ))增強(qiáng)系數(shù):由于化學(xué)吸收增大傳質(zhì)推動(dòng)力和傳質(zhì)系數(shù)，致使吸收過程的速率增強(qiáng).為了表明其增強(qiáng)的程度，引入“增強(qiáng)系數(shù)”的概念。所謂增強(qiáng)系數(shù)就是與物理吸收比較,由于化學(xué)反應(yīng)而使傳質(zhì)系數(shù)或推動(dòng)力增加的倍數(shù).反應(yīng)吸收速率增強(qiáng)系數(shù)是與反應(yīng)級(jí)數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)、化學(xué)平衡常數(shù)、液相中各組分的濃度、擴(kuò)散系數(shù)、液相的流動(dòng)狀態(tài)等諸多因素相關(guān)的較為復(fù)雜的一個(gè)系數(shù)。一般通過聯(lián)立方程組函數(shù)式,用分析法求解較困難，只有在具有某簡單形式給出若干假定時(shí)，應(yīng)用膜模型、溶質(zhì)滲透膜模型和表面更新模型及其它理論才有可能求得解析解或近似解，以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)得數(shù)值求解。本書以膜模型理論進(jìn)行討論.四、吸收設(shè)備液體吸收過程是在塔器內(nèi)進(jìn)行的。為了強(qiáng)化吸收過程，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，要求吸收設(shè)備滿足以下基本要求：氣液之間應(yīng)有較大的接觸面積和一定的接觸時(shí)間；氣液之間擾動(dòng)強(qiáng)烈，吸收阻力低，吸收效率高；氣流通過時(shí)的壓力損失小，操作穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單，制作維修方便,造價(jià)低廉;應(yīng)具有相應(yīng)的抗腐蝕和防堵塞能力。所以，正確地選擇吸收設(shè)備的型式是保證經(jīng)濟(jì)有效地分離或凈化廢氣的關(guān)鍵.分類:目前，工業(yè)上常用的吸收設(shè)備的類型主要有表面吸收器、鼓泡式吸收器、噴灑吸收器三大類。在每一大類中還根據(jù)吸收器的結(jié)構(gòu)，氣液兩相接觸方式的不同再分成多種型式的吸收器。這將在每一大類吸收設(shè)備介紹中給預(yù)必要的闡述。1．表面吸收器凡能使氣液兩相在接觸表面（靜止液面或流動(dòng)的液膜表面）上進(jìn)行吸收操作的設(shè)備均屬表面吸收器。有水平液面的表面吸收器、液膜吸收器、填料吸收器和機(jī)械膜式吸收器.2．鼓泡式吸收器鼓泡式吸收器中氣體以氣泡形式分散于液體吸收劑中.形式很多，基本上分為以下幾類：連續(xù)鼓泡式吸收器、板式吸收器、活動(dòng)（浮動(dòng))填料吸收器(湍球塔)、液體機(jī)械攪拌吸收器。主要吸收設(shè)備有板式塔（如泡罩塔、篩板塔、浮閥塔等）,湍球塔(即活動(dòng)填料塔）等.3．噴灑吸收器該吸收器中液體以液滴形式分散于氣體中。分為三類：空心（噴嘴式）噴灑吸收器、高器速并流噴灑吸收器、機(jī)械噴灑吸收器。主要吸收設(shè)備有噴灑吸收塔、噴射吸收塔和文丘里吸收塔等.6.2吸附法（2學(xué)時(shí)）吸附過程,吸附理論，吸附劑,吸附設(shè)備及其計(jì)算方法。6。3催化法（1學(xué)時(shí))催化劑，催化作用原理,反應(yīng)的物化過程及動(dòng)力學(xué)，氣固催化反應(yīng)設(shè)備等。第七章氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)吸收傳質(zhì)吸收過程的判斷亨利定律是吸收工藝操作的理論基礎(chǔ)之一，它說明了根據(jù)溶質(zhì)、溶劑的性質(zhì)在一定溫度和壓力下，溶質(zhì)在兩相平衡中的關(guān)系。（1)根據(jù)相平衡的概述,可以判斷氣液接觸時(shí)溶質(zhì)的傳質(zhì)方向，即溶質(zhì)是由氣相傳到液相（被吸收），還是從液相傳到氣相(被解吸)?，F(xiàn)以一傳質(zhì)設(shè)備來說明傳質(zhì)過程的進(jìn)行。y1、y2分別表示進(jìn)、出口氣相中溶質(zhì)的濃度；x1、x2分別表示進(jìn)、出口液相中溶質(zhì)的濃度；x2＊、y2＊分別表示進(jìn)、出口氣、液相中溶質(zhì)的平衡濃度。氣液兩相在傳質(zhì)設(shè)備中相接觸,就會(huì)發(fā)生質(zhì)量傳遞,系統(tǒng)將會(huì)自發(fā)地向平衡狀態(tài)變化.若測得y>yi*,則該組分將被溶液吸收-—吸收過程;若測得y<yi＊，則該組分將從溶液中解吸出來—-脫吸過程。同理：x<xi＊--吸收過程;x〉xi＊—-脫吸過程.（2）用相平衡方程式還能確定吸收（或解吸）過程進(jìn)行的限度,從而提出合理的工藝設(shè)計(jì)要求。仍結(jié)合上面?zhèn)髻|(zhì)設(shè)備示意圖,根據(jù)相平衡方程式有：x2＊=y1/my2＊=mx1因此可以判定無論塔的效率多高或塔身多長,其所得吸收液中該組分的組成x2不可能超過x2*，即:x2≤x2*=y1/m，同理，處理后的排氣中該組分y2也不可能低于y2＊，即：y2≥y2＊=mx1，這樣就可以依據(jù)進(jìn)氣濃度（組成）和進(jìn)液濃度（組成）利用相平衡方程式計(jì)算出最終吸收濃度和最終排放廢氣的極限濃度?；瘜W(xué)吸收的氣液平衡亨利定律只適用于常壓或低壓下的稀溶液，而且吸收質(zhì)（被吸收組分）在氣相與溶劑中的分子狀態(tài)應(yīng)相同,若被溶解的氣體分子在溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則此時(shí)亨利定律只適用于溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的那部分吸收質(zhì)分子的濃度，而該濃度決定于液相化學(xué)反應(yīng)的平衡條件.氣體溶于液體中,若發(fā)生化學(xué)反應(yīng),則被吸收組分的氣液平衡關(guān)系應(yīng)既服從相平衡關(guān)系,又應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系。即有：———-——-—————--—--———-------———-—-——--（1)為討論方便,設(shè)備吸收組分A與溶液中所含的組分B發(fā)生相互反應(yīng)：（通式）有關(guān)系式（前提：被吸收組分濃度及各反應(yīng)組分濃度較低)亨利定律關(guān)系式:-—-——-————————----—-—-————---————-———-—-(2）化學(xué)平衡關(guān)系式：—-——————-——--——————-—---—-—-——-—---—-———-（3）——--————-—-———————-—--—-—--—————————（4)將(4)代入（2）得：——-—————--—-——--—-———-———-——（5）下面從幾種具體的情況來討論化學(xué)吸收的氣液平衡關(guān)系：被吸收組分與溶劑的相互作用反應(yīng)式表示為：被吸收組分A進(jìn)入液相后的總濃度CA可寫成：（7-1)其化學(xué)平衡常數(shù)（7-2）于是有：