东华大学_环境工程学_课件

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1、第六章气态污染物控制气态污染物处理工艺概述常用的控制方法和设备可分为两类：P349分离法：利用污染物与其他组分物理性质的差异将其分离。包括物理吸收、吸附、冷凝法、膜分离法等。转化法：使污染物发生化学反应转化为无害物或易分离物质。包括催化法、燃烧法、生物法和电子束法等。第一节吸收净化（湿式净化）一、概念利用气体混合物中不同组分在选定的吸收剂（如溶液、溶剂或水）中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生选择性的化学反应，从而将有害物从废气中分离出来。吸收剂：用来吸收废气的溶液，也称为溶剂；吸收质：被吸收的

2、气体组分，也称为溶质。吸收塔混合气体溶液尾气吸收剂物理吸收：即溶解过程。如用水吸收CO2或HCl。最大吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度，即达到溶解平衡；吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度。化学吸收：组分与吸收剂发生化学反应，也包括扩散过程。如用碱液吸收SO2和CO2，或用酸液吸收NH3等。吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件；吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度。物理吸收由于受到物质溶解度的限制，吸收效率往往不高，且速度较慢；而化学反应的存在往往能提高反应速度，并使吸收的程度更趋于完全，甚至

3、高达100％。因此实际中处理大流量废气多采用化学吸收法。二、物理吸收与化学吸收气液两相接触时，存在相界面。在相界面附近两侧分别存在一层稳定的滞留膜层——气膜和液膜，将各相主体流与相界面隔开。气液相间的传质速率取决于通过气膜和液膜的分子扩散速率。三、气液两相的物质传递理论——双膜理论刘易斯（Lewis），怀特曼（Whitman）～直至动态平衡pAcApA,icA,i气膜液膜相界面气相主体液相主体传质方向溶质A在气相中的分压溶质A在液相中的摩尔浓度①对溶质的溶解度大，减少吸收剂的用量；②对溶质的选择性好；③挥发性低，以减少

4、挥发损失；④粘度较低，不易产生泡沫；⑤化学稳定性好，无腐蚀性，尽可能无毒；⑥价廉易得，便于再生，不易燃烧等。四、吸收剂的选择五、常用吸收设备类型填料塔板式塔液膜表面吸收器气泡表面吸收器液滴表面吸收器实体填料网状填料吸收设备应满足以下基本要求：（1）气液之间应有较大的接触面积和一定的接触时间；（2）气液之间扰动强烈，吸收阻力低，吸收效率高；（3）气流通过时的压力损失小，操作稳定；（4）结构简单，制作维修方便，造价低廉；（5）应具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力。应用：广泛应用于含SO2、H2S、HF和NOx等污染物的废气；主要

5、处理污染物浓度低、成分复杂的大流量废气。特点：净化效率较高，设备简单，一次性投资少；可回收产品；可能产生二次污染。吸收法总结：一、概念利用多孔性固体物质将废气（或液体）中的一种或多种有害组分选择性地浓集于固体表面。第二节吸附净化吸附各步骤示意图(1)外扩散(2)内扩散(3)吸附吸附速率主要受速度最慢的步骤控制吸附与脱附速度＞＞外扩散与内扩散速度外扩散与内扩散———决速步(4)脱附(5)内反扩散(6)外反扩散二、物理吸附与化学吸附（化学键力大时，往往不可逆）（被吸附分子由于热运动而离开吸附剂表面）两种吸附可同时发

6、生，但常以某一类吸附为主；同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附，若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附。三、吸附理论吸附平衡：吸附速率与脱附速率相当平衡吸附量：极限吸附量——静活性在一定条件下，吸附达到平衡时，单位体积（或质量）吸附剂上所吸附的吸附质的量。动吸附量——动活性在一定条件下，当吸附床层被穿透（失效）时，单位体积（或质量）吸附剂上所吸附的吸附质的量。注意：动活性＜静活性四、常用吸附剂1、工业用吸附剂应具备的条件（P425）①巨大的比表面积——提供大的吸附容量②良好的选择性，有利于混合气体的分离

7、③较高的机械强度、化学与热稳定性④均匀适中的颗粒尺寸（粒度）⑤来源广泛，价格低廉⑥良好的再生性能（从经济角度考虑）2、工业常用吸附剂①活性炭：疏水性，常用于净化有机溶剂蒸气、烃类气体、恶臭物质。碳化稳定结构活化多孔中空结构P147碳化后活化后优点：性能稳定、抗腐蚀。缺点：可燃性，温度不能超过200℃。惰性气流掩护下，可达500℃。②活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净化。③硅胶：亲水性，可吸附自身质量50%的水份，但难吸附非极性物质。常用于处理含湿量较高的气体干燥，烃类物质回收等。④沸石分子筛：人工合成沸石

8、，孔径均匀，具有筛分性能；吸附选择性强；吸附能力强；受温度影响不大。吸附剂的再生方法：加热解吸再生利用吸附剂的吸附容量在等压下随温度升高而降低的特点，在低温下吸附，加热升高温度后吹扫脱附。也称变温吸附。降压或真空解吸利用吸附容量在恒温下随压力降低而降低的特点，在加压下吸附，在降压或真空下解吸，或采用无吸附性的吹洗气，均可达到解吸的