第章吸收法净化气态污染物.ppt

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1、大气污染控制工程第五章吸收法净化气态污染物第五章吸收法净化气态污染物根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离的一种方法优点：效率高、设备简单、一次投资费用相对较低缺点：需要对吸收后的液体进行处理、设备易受腐蚀第五章吸收法净化气态污染物物理吸收：利用气体混合物在所选择的溶剂中溶解度的差异而使其分离的吸收过程化学吸收：伴有显著化学反应的吸收过程。该法使吸收过程推动力增大，阻力减少，吸收效率提高，可处理低浓度气态污染物针对实际工程问题常具有废气量大、污染物浓度低、气

2、体成分复杂和排放标准要求高等特点，大多采用化学吸收法。第五章吸收法净化气态污染物本章学习内容：吸收平衡吸收速率吸收设备与设计吸收工艺的配置吸收净化法的应用第一节吸收平衡物理吸收平衡化学吸收平衡一、物理吸收平衡1.气体组分在液体中的溶解度吸收过程：当混合气体与吸收剂接触时，气相中的可吸收组分向液相进行质量传递的过程。解吸过程：伴随吸收过程发生的液相中吸收组分反过来向气相逸出的质量传递过程。一、物理吸收平衡几种常见气体污染物水中溶解度曲线气体的溶解度在同一系统中一般随温度的升高而减小，随压力的增大而

3、增大。增大气相中该气体的浓度也能使其溶解度增大。2.亨利定律一、物理吸收平衡pA*：气相组分A的分压，Pa；cA：液相中组分A的浓度，mol/m3xA：组分A溶于溶剂中的浓度，摩尔分率；HA、EA：均为亨利系数，单位分别为mol/(m3.Pa)和Pa二、化学吸收平衡为了加快净化速率、提高净化效率，实际气态污染物净化过程通常采用化学吸收法。此时，气体溶于液体中，且与液体中某组分发生化学反应，被吸收组分既遵从相平衡关系又遵从化学平衡的关系。二、化学吸收平衡则气态污染物A在溶液中的转化过程可表示为：设

4、气态污染物A与吸收液中所含组分B发生如下反应：二、化学吸收平衡气态污染物的总净化量由液相物理吸收量和化学反应消耗量两部分组成:其中[A]物理平衡可采用前面介绍的亨利定律近似计算，而[A]化学消耗可根据化学平衡进行计算。由亨利定律有：由化学平衡有：二、化学吸收平衡二、化学吸收平衡由于吸收组分既遵从相平衡关系又遵从化学平衡的关系，式中[A]就是[A]物理平衡，在已知化学平衡常数K及反应前后反应物B的浓度变化的情况下可求出生成物M、N的浓度，再由化学反应式可求出[A]化学消耗及[A]净化。第二节吸收速

5、率物理吸收速率化学吸收速率一、物理吸收速率吸收是气态污染物从气相向液相转移的过程，对于吸收机理以双膜理论应用较为普遍。双膜理论模型一、物理吸收速率传质过程：被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；被吸收组分从气膜向相界面移动；被吸收组分在相界面处溶入液相；溶入液相的被吸收组分从气液相界面向液膜移动；溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。一、物理吸收速率在稳态吸收操作中，从气相主体传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体的通量，在界面上无吸收质的积累和亏损。对于气膜：NA:被吸收组分

6、A的传质速率，kmol/(m2.s);DAG:组分A在气相中的分子扩散系数，kmol/（m.s.Pa)；ZG:气膜厚度,m；pAG、PAi：气相主体与界面处的分压，Pa；kAG：气相传质系数，kmol/(m2.s.Pa)一、物理吸收速率对于气膜：对于液膜：DAL:组分A在气相中的分子扩散系数，m2/s；ZL:气膜厚度,m；cAL、cAi：液相主体与界面处的浓度，kmol/m3；kAL：液相传质系数，m/s一、物理吸收速率组分A在界面位置处于气液平衡状态：稳定吸收过程的总传质速率方程式：或：一、物

7、理吸收速率一、物理吸收速率在总传质阻力中，若气膜的阻力远远大于液膜阻力，则称为气膜控制；若液膜阻力远远大于气膜阻力，则称为液膜控制。提高物理吸收速率可采取以下措施：（1）提高气液相对运动速度，以减小气膜和液膜的厚度。（2）增大供液量，降低液相吸收浓度，以增大吸收推动力。（3）增加气液接触面积。（4）选用对吸收质溶解度大的吸收剂。二、化学吸收速率吸收速率方程对于典型的气液相反应:二、化学吸收速率液相中A的浓度变化(a)物理吸收(b)化学吸收二、化学吸收速率化学吸收过程：气相反应物A从气相本体通过气

8、膜向气-液相界面传递。气相反应物A自气-液相界面向液相传递。反应物A在液膜或液相主体中与B发生反应(视反应速率的快慢而定)。反应生成的液相产物留存在液相中(如有气相产物生成则向相界面扩散)。气相产物自相界面通过气膜向气相本体扩散。二、化学吸收速率化学吸收法净化气态污染物质一般要求吸收剂在吸收条件下的蒸气压很低或趋于零，化学反应只在液相内发生。在吸收过程中，当传递速率远大于化学反应速率时，实际的过程速率取决于后者，称为动力学控制；反之，如果化学反应速率很快，而传质速率很慢，过程速率主要取决于传质速