空气净化原理与设备安全

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1、§6.1概述§6.2吸收净化法§6.3吸附净化法第6章有毒有害气体的净化第6章有毒有害气体的净化§6.1概述※排入大气的有害气体净化方法燃烧法——利用废气中某些污染物可以氧化燃烧的特性。冷凝法——利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压的性质。适用：浓度高，冷凝温度高的有害蒸气或可用于预处理。效率低。吸收法——利用废气中不同组分在液体中具有不同溶解度的性质。适用：应用广泛，特别是无机气体，可同时除尘。用于处理气体两大的场合，但需要对排水进行处理。效率高。吸附法——利用多孔性固体吸附剂对废气中各组分的吸附能力不同。适用：低浓度有害气体净化，特别是各种有机溶剂蒸气。效率高，可达10

2、0%。物理吸收：一般没有明显的化学反应，可看作是单纯的物理溶解过程。可逆，解吸时不改变被吸收气体的性质。化学吸收：伴有明显的化学反应，效率高。吸收过程的基本理论1）基本概念吸收质：被吸收气体。吸收剂：吸收用的液体。惰气：气相中不参与吸收的气体。易溶气体：容易溶解的气体。难溶气体：不易溶解的气体。第6章有毒有害气体的净化§6.2吸收净化法2）浓度表示法摩尔分数：指气相或液相中某一组分的摩尔数与该混合气体或溶液的总摩尔数之比。液相气相第6章有毒有害气体的净化比摩尔分数液相气相例：已知氨水中氨的质量百分数为25%，求氨的摩尔分数和比摩尔分数。第6章有毒有害气体的净化摩尔分数和比摩尔

3、分数的关系液相气相第6章有毒有害气体的净化3）气液平衡关系界面分子扩散吸收解吸液相=吸收剂+吸收质气相=惰气+吸收质V吸＞V解溶解过程吸收V吸＜V解解吸V吸=V解动态平衡溶解度（平衡浓度）C：在平衡状态下，吸收剂中吸收质的最大浓度。kmol/m3与吸收质和吸收剂的性质有关；与吸收剂的温度有关；T↓,C↑与气相中吸收质的分压力有关；PA↑,C↑第6章有毒有害气体的净化界面分子扩散液相=吸收剂+吸收质气相=惰气+吸收质P*1PACA平衡分压力P*：当气液达到平衡时，将气相中吸收质的分压力称为该溶解度下的平衡分压力。即平衡状态下气相中吸收质的分压力。CAP*1PA＞P*1吸收PA=

4、P*1平衡气液平衡关系：气体溶解度与平衡分压力之间的依存关系。第6章有毒有害气体的净化对于稀溶液和气相中吸收质的分压力不太高时（一般PA＜5atm），气液平衡关系可表示为：亨利定律E——亨利常数atmkpax——液相中吸收质浓度X——液相中吸收质浓度C——气体的溶解度kmol/m3H——溶解度系数kmol/(m3·atm)m——相平衡系数y*——平衡状态下气相中吸收质的浓度Y*——与液相浓度相对应的气相中吸收质平衡浓度第6章有毒有害气体的净化气液平衡关系的应用平衡线X*XAY*YAYX1）设计中判断吸收的难易程度已知XA，查出Y*，若气相吸收质的起始浓度Y＞Y*，吸收可以进行

5、。△Y=Y-Y*越大，吸收越易进行。2）运行中判断吸收已进行到什么程度吸收中，随液相吸收质浓度的↑，Y*↑，当Y*接近气相中吸收质浓度Y时，说明△Y很小，吸收难以进行。第6章有毒有害气体的净化吸收过程的机理适用于一般的吸收操作和具有固定界面的吸收设备，但不完全适用于气液湍动程度较剧烈的吸收过程。其基本特点如下：1）相界面两侧分别存在气膜、液膜，吸收质是以分子扩散方式通过两个膜层。2）吸收过程的阻力主要是吸收质通过气膜和液膜时的分子扩散力阻力。3）无论气液两相主体中吸收质浓度是否达到平衡，在相界面上气液两相总是处于界面平衡。双模理论第6章有毒有害气体的净化吸收速率方程当m较小时

6、当m较大时说明：吸收过程的阻力主要是气膜阻力。说明：吸收过程的阻力主要是液膜阻力。第6章有毒有害气体的净化强化吸收的途经1）增加气液的接触面积；2）增加气液的运动速度，减小气液膜厚度，降低吸收阻力；3）采用相平衡系数m较小的吸收剂；4）增大供液量，降低液相主体浓度，增加吸收推动力。第6章有毒有害气体的净化原理：气相分子和吸附剂表面分子间的吸引力使气相分子吸附在吸附剂表面。吸附质：被吸收气体。吸附剂：吸附用的材料。物理吸附：分子间的吸引力（范德华力）吸附。可逆化学吸附：化学反应力吸附。不可逆常用的吸附剂：第6章有毒有害气体的净化§6.3吸附净化法第6章有毒有害气体的净化静活性：

7、在一定的温度、压力下，处于饱和状态的单位质量吸附剂所吸附的气体量。动活性：从开始工作到吸附层被穿透，该吸附层内单位质量吸附剂所吸附的气体量。静活性与动活性穿透：气流通过吸附层时，开始出口吸附质浓度基本为零，经过一段时间后，在出口出现吸附质的现象。穿透时间：经历穿透的时间。本章要求◎掌握有害气体的净化方法、吸收和吸附机理。◎了解有害气体的净化设备。第6章空气净化原理与设备燃烧种类热力燃烧催化燃烧原理预热到600~800℃进行氧化反应预热到200~400℃进行催化氧化反应燃烧状态在高温下滞留一定时间生成火焰