气态污染物控制技术基础(2)

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1、第七章气态污染物控制技术基础气体吸附吸附剂吸附机理吸附工艺与设备计算第三节气体吸附吸附利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点，实现净化废气的一种方法。吸附质－被吸附物质吸附剂－附着吸附质的物质优点：效率高、可回收有用组分、设备简单，易实现自动化控制缺点：吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往有限，需频繁再生。适用范围①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理的气体量不宜过大；②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。具体应用废气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF、SO2、NOX等。成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放气，可回

2、收纯度很高（>98%）的氢气，实现废物资源化。吸附机理物理吸附和化学吸附物理吸附化学吸附1.吸附力－范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力－化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；物理吸附和化学吸附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，发生化学吸附吸附剂吸附剂需具备的特性内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广，造价低良好的再生性能2、工业常用吸附剂活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱除尾气中SO2、NOX等恶臭物质的

3、净化；优点：性能稳定、抗腐蚀。缺点：可燃性，使用温度不超过200℃。活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净化（对水有强吸附能力）。硅胶：亲水性，吸附水份量可达自身质量的50%，而难于吸附非极性物质。常用于处理含湿量较高的气体干燥，烃类物质回收等。沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立方晶体的硅酸盐。常用吸附剂特性吸附剂类型活性炭活性氧化铝硅胶沸石分子筛4A5A13x堆积密度/kg·m-3200～600750～1000800800800800热容/kJ(kg·K)-10.836～1.2540.836～1.0450.920.7940.794——操作温度上限/K423773673

4、873873873平均孔径/Å15～2518～48224513再生温度/K373～413473～523393～423473～573473～573473～573比表面积/㎡·g-1600～1600210～360600——————气体吸附的影响因素操作条件温度、气相压力、气流速度。吸附剂性质比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）气体吸附的影响因素典型吸附质分子的横截面积气体吸附的影响因素吸附质性质、浓度临界直径－吸附质不易渗入的最小直径吸附质的分子量、沸点、饱和性例：同种活性炭做吸附剂，对于结构相似的有机物分子量和不饱和性越高，沸点越高，吸附越容易。吸附剂活性单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重

5、量对吸附剂的重量或体积分数表示。静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到饱和时的吸附量。动活性：气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。其它接触时间、吸附器性能等气体吸附的影响因素吸附剂再生溶剂萃取活性炭吸附SO2，可用水脱附置换再生脱附剂需要再脱附降压或真空解吸吸附作用，再生温度加热再生吸附平衡当吸附速度＝脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值—静吸附量分数XT（m吸附质/m吸附量）极限吸附量受气体压力和温度的影响吸附等温线吸附等温线XT－单位吸附剂

6、的吸附量P－吸附质在气相中的平衡分压K,n－经验常数,实验确定吸附方程式弗罗德里希（Freundlich）方程（I型等温线中压部分）lgXT对lgP作图为直线1916年导出，较好适用于I型的理论公式设：吸附质对吸附表面的覆盖率为θ，则未覆盖率为（1-θ）。若气相分压为P，则吸附速率为k1P(1-θ)。解吸速率为k2θ，当吸附达平衡时：k1P(1-θ)=k2θ朗格缪尔（Langmuir）方程式式中：k1,k2分别为吸附，解吸常数。令B=k1/k2，则若A为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附的吸附质量XT为：（朗氏方程）其中：A，B为常数。当压力P很小时BP<<1，则：当压力P很大时BP>>1，则X

7、T=A，即此时吸附量与气体压力无关，吸附达到饱和。若θ=V/Vm其中：V—气体分压为P时被吸附气体在标准状态下的体积；说明：（1）P/V对P作图，得一直线；（2）由斜率1/Vm和截距1/(BVm)，可算出B，Vm。指明：朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式，但θ较大时，吻合性较差。已知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下例题试绘制等温吸附线，若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式，