[理学]lili大气污染控制工程课件

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1、第九章吸收法净化气态污染物概念：吸收法是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度和化学反应活性不同而将混合物分离的一种方法。分类：物理吸收：利用溶解度的差异吸收化学吸收：利用化学反应完成吸收优点和缺点：优点：效率高、设备简单、一次投资相对较低等；缺点：产生废液、设备易受腐蚀。9.1吸收平衡9.1.1物理吸收平衡1.气体组分在液相的吸收混合气体吸收吸收剂（可吸收组分）解吸（液相）溶解度：在一定的温度和压力下，吸收过程的速率和解吸过程的速率相等时，气体溶质在液相中的含量称为该气体的平衡溶解度，溶解度在同一系统中随温度的升高而减小，随压力的增大而

2、增大。pA*=EAxAcA=HApA*式中：pA*——气相组分的分压，Pa；xA——组分A溶于溶剂中的浓度，摩尔分率；cA——液相中组分A的浓度，mol/m3;HA,EA——亨利系数，单位分别为mol/(m3·Pa)和Pa,在温度和压力一定的情况下对一定的物系为一常数；*——为平衡状态。2.亨利定律亨利定律的应用条件：在系统压力不太高、温度不太低、溶解气体不与液体起化学反应时，难溶气体的溶解平衡可近似认为服从亨利定律，中溶和易溶气体在液相溶解度较低时也可近似认为遵守亨利定律。9.1.2有化学反应存在的气液相平衡设气态污染物A与吸收液中所含组分B

3、发生如下反应：aA+bBmM+nN则，气态污染物A在溶液中的转化过程可表示为：aA（气）aA（液）+bBmM+nN物理平衡化学平衡气态污染物的总净化量[A]净化=[A]物理平衡+[A]化学平衡其中：[A]物理平衡=HAP*A[A]化学消耗：在达到化学平衡时，根据化学平衡常数K和反应后反应物和生成物的浓度，计算求出[A]化学消耗。1.被吸收组分A与溶剂相互作用A（气）A（液）+B（溶剂）M（液）由亨利定律[A]物理平衡=HAPA*由化学平衡[A]化学消耗=[M]=K[B][A]物理平衡故CA=（1+K[B]）HAPA*变形后得PA*=CA/（HA

4、（1+K[B]））（化学吸收）Pi*=CA/HA（物理吸收）比较上式发现：由于化学反应使溶解度系数增大至（1+K[B]）倍。2.被吸收组分在溶液中离解A（气）A（液）M++N－则：[A]物理平衡=HAPA*[A]化学消耗=[M+]=（K[A]物理平衡）0.5CA=[A]物理平衡+[A]化学消耗=HAPA*+（KHAPA*）0.5例题：（例9-1）试求温度为293K，混合气体中SO2平衡分压为4.905kPa时水中的溶解度。已知溶解度系数HSO2=0.0166kmol/(kPa·m3)，化学平衡常数K=1.7×10-2kmol/m3。解：SO2的

5、吸收方程为：于是：3、被吸收组分与溶剂中活性组分作用A（气）A（液）+B（液）M（液）设溶剂中活性组分的初始浓度为CB0，若平衡转化率为x，则溶液中组分B的平衡浓度为[B]=CB0（1－x），而生成物M的平衡浓度为[M]=CB0x，CA=[A]+CB0x，有K=[M]/（[A][B]）=x/（[A](1–x)）又有[A]=HAPA*，代入上式得PA*=x/(KHA(1–x))若物理溶解量与化学溶解量相比可忽略，令K1=KHA，表征带有化学反应的气液平衡，得CA≈xCB0=CB0K1PA*/(1+K1PA*)＜CB0说明A组分被吸收的量永远小于活

6、性组分B的量。9.2吸收速率9.2.1物理吸收速率1.双膜理论（由刘易斯和怀特曼提出）（1）组成：气相主体+气膜+相界面+液膜+液相主体（2）气体的吸收过程：被吸收组分气相主体（（无扩散阻力）气膜相界面液膜液相主体（气膜阻力）（无传质阻力）（液膜阻力）（无扩散阻力）（3）传质推动力：气膜内传质推动力：PAG－PAi；液膜内传质推动力：CAi－CAL气相主体气膜液膜界面传质方向液相主体CA*PA*ZGZLPAGZAL双膜理论模型CAL2、吸收过程速率NA=DAG/ZG(PAG–PAi)=kAG(PAG–PAi)NA=DAl/ZL(CAi–CAL)

7、=kAl(CAi–CAL)CAi=HAPAiNA=KAG(PAG–PA*)NA=KAL(CA*–CAL)其中：1/KAG=1/kAG+1/(kALHA),PA*=CAL/HA1/KAL=1/kAL+HA/kAG,CA*=HAPAG注：有关参数的含义和单位见教材。吸收过程速率方程气膜控制：气膜阻力＞液膜阻力物理吸收类型液膜控制：气膜阻力＜液膜阻力例题:(例9-2)已知某低浓度气体溶质被吸收时，平衡关系符合亨利定律，气膜吸收系数kg=2.74×10-7kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系数kl=6.94×10-5m/s，溶解度系数H=1.5k

8、mol/(m3·kPa)。试求气相吸收总系数KAG，并分析该吸收过程的控制因素。解：由于；该过程为气膜控制过程。提高过程吸收速率的措施：1、提高气液相