第07章 气态污染物控制技术.ppt

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1、第七章气态污染物控制技术基础(1)气体扩散气体在气相中的扩散气体在液相中的扩散气体吸收吸收机理气液平衡物理吸收化学吸收第一节气体扩散气态污染物脱除过程的单元操作流体输送热量传递质量传递气体扩散过程分子扩散－分子运动引起湍流扩散－流体质点运动引起气体扩散在气相中的扩散（Gilliland方程）气体在气相中的扩散扩散系数物质的特性常数之一影响因素：介质的种类温度压强浓度气体在气相中的扩散部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）扩散系数的测量Stephan过程气体在液相中的扩散在液相中的扩散系数估算方程扩散系数随溶液浓度变化很大上式只适用于稀溶液

2、气体在液相中的扩散某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液）第二节气体吸收吸收机理1.双膜模型（应用最广）假定:界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流,传质阻力只在膜内气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度,即无扩散阻力气液界面上,气液达溶解平衡即:CAi=HPAi膜内无物质积累,即达稳态.吸收机理2.渗透模型假定:流体微元气液界面液体主相气液界面上的液体微元不断被液相主体中浓度为CAL的微元置换每个微表面元与气体接触时间都为界面上微表面元在暴露时间内的吸收速率是变化的吸收机理3.表面更新模型流体微元气液界面液体主相假定:各表面微元具有不同的暴露时间,t=0-

3、各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布4.其它模型表面更新模型的修正基于流体力学的传质模型界面效应模型双膜理论双膜模型气相分传质速率液相分传质速率总传质速率方程xAL气液平衡平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程溶解度每100kg水中溶解气体的kg数气液平衡常见气体的平衡溶解度亨利定律亨利定律一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比参数换算吸收系数吸收系数的不同形式传质阻力传质阻力－吸收系数的倒数传质过程吸收系数的影响因素吸收质与吸收剂设备、填料类型流动状况、操作条件吸收系数的获取实验测定；经验公式计算；准数关联计算常用吸收系数经验式界

4、面浓度的计算作图法解析法稀溶液亨利定律+传质方程物理吸收操作线方程操作线、平衡线和吸收推动力物理吸收最小液气比（平衡线上凸）吸收塔的最小液气比物理吸收填料塔高度计算水吸收SO2的平衡线和操作线化学吸收化学吸收的优点溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多液膜扩散阻力降低填料表面的停滞层仍为有效湿表面化学吸收两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布化学吸收的气液平衡平衡浓度计算化学吸收速率吸收速率物理吸收时化学吸收时K1－未发生化学反应时的液相传质分系数－由于化学反应使吸收速率增强的系数相当于选取相同的推动力C,选用不同的传质系数－引入增

5、强系数例：SO2化学吸收计算主要参数G1—入塔气体的总摩尔流量，kmol/(m2•h)y1、y2—入塔、出塔气体的SO2摩尔分率pH1—浆液的初始pH值W—单位时间通过塔任一截面单位面积的吸收剂体积流量，m3/m2·h气相SO2的平衡方程气体进口G0,y0气体出口G1,y1液体进口L1,x1液体出口L0,x0dzzx,y例：SO2化学吸收计算边界条件：y(ZT)=y1各种物质浓度[SO2·H2O]=KhsPSO2S[HSO3-]=KhsKs1PSO2s/[H+][SO32-]=KhsKs1Ks2PSO2s/[H+]2例：SO2化学吸收计算碱存在时，任意时间

6、[H+]+[M+]=[OH-]+[HSO3-]+2[SO32-]即：[H+]+[M+]=KW/[H+]1-KhsKs1PSO2s/[H+]+2KhsKs1Ks2PSO2s/[H+]2在塔底（z=ZT）和z之间计算SO2的物料平衡G1y1+WKhsPSO2s(1+Ks1/[H+]+2Ks1Ks2/[H+]2)=G1y1-G1(1-y1)y2/(1-y2)+G1(1-y1)y/(1-y)例：SO2化学吸收计算简化式可写为吸收设备吸收设备喷淋塔吸收设备吸收设备填料塔填料塔第七章气态污染物控制技术基础(2)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

7、用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面吸附质－被吸附物质吸附剂－附着吸附质的物质优点：效率高、可回收、设备简单缺点：吸附容量小、设备体积大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

8、度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能常用吸