大气污染控制工程气态污染物控制技术基础气体吸附
大气污染控制工程第七章课后习题答案
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同,或与吸收剂中的组分发生,从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度,化学反应2、用水吸收HC1气体属于,用N a OH溶液吸收S02属于,用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收,化学吸收,化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器,鼓泡式吸收器,喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中,扩散过程既包括,也包括。
【答】分子扩散,湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比,物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水,碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
M g2+, S二酸,氨【答】燃料脱硫,燃料固硫,烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题,通过在吸收液中加入C a C l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值,吸收温度,石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有,,,流体力学状态,控制溶液过饱和,吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法,氧化镁法,钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法(选择性、非选择性),吸收法,吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器,移动床吸附器,流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法;希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分,其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分;助催化剂;载体17、催化剂的性能主要指其、和。
《大气污染控制工程》教案 第七章
第七章气态污染物控制技术基础从污染气体中脱除二氧化硫等气态污染物的过程,是化工及有关行业中通用的单元操作过程。
这种单元操作的内容包括流体输送、热量传递和质量传递。
其中质量传递过程主要采用气体吸收、吸附和催化操作。
第一节气体扩散气体的质量传递过程是借助于气体扩散过程来实现的。
扩散过程包括分子扩散和湍流扩散两种方式。
一、气体在气相中的扩散气态污染物通过惰性气体组分B的运动,可用A在B中的扩散系数D AB给出。
D AB与气体B通过气体A的扩散系数D BA相等,可由修正的吉里兰方程给出。
扩散系数是物质的特性常数之一,同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。
二、气体在液体中的扩散第二节气体吸收一、吸收机理气体吸收是溶质从气相传递到液相的相际间传质过程,对于吸收机理以双膜理论模型的应用较广。
把吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子扩散,通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。
吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称之为吸收速率。
根据双膜理论,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吸收质的通量,在界面上无吸收质积累和亏损。
吸收传质速率方程的一般表达式为:吸收速率=吸收推动力×吸收系数,或吸收速率=吸收推动力/吸收阻力。
吸收系数和吸收阻力互为倒数。
吸收速率方程表达式有多种,有气相分传质速率方程,液相分传质速率方程及总传质速率方程。
二、气液平衡1.气液相平衡关系式(1)气体在液体中的溶解度(2)亨利定律(3)亨利定律式参数的换算2.吸收系数3.界面浓度(1)作图法(2)解析式三、物理吸收1.吸收操作线方程在吸收操作中,一般采用逆流连续操作,通过对逆流操作吸收塔进行物料衡算,可得出吸收操作线。
2.吸收剂用量与液气比设计吸收塔时,所处理的气体流量、进出塔气体溶质浓度均由设计任务而定,吸收剂的种类和入塔浓度由设计者选定,而吸收剂用量和出塔溶液中吸收质浓度需通过计算确定。
大气污染控制工程-教学大纲
《大气污染控制工程》教学大纲一、课程基本信息课程代码:课程英文名称:Air Pollution Control Engineering课程类型:必修课先修课程:《高等数学》《环境工程原理》《物理化学》学分:4总学时:64(理论学时:64)二、课程性质、目的与任务《大气污染控制工程》是环境工程专业的一门主干专业课程,由讲课、实验、课程设计等环节组成。
学习本课程之前要求先修完《高等数学》、《环境工程原理》、《物理化学》等有关基础课或专业基础课。
通过本课程的学习与实践,全面掌握大气污染的来源、途径和机理(包括基本概念、基本理论、基本技能)、大气污染控制的原理、方法和实践以及前沿研究领域,同时,还要求掌握与此相关的标准和政策法规及其发展前景。
通过本课程的学习,达到三个目标:(1)学习必要的理论知识和方法、技巧;(2)培养学生工程设计能力和研究能力,解决大气污染问题的实际操作、设计等实践实验能力;(3)了解大气污染控制工程领域前沿研究内容,激发学生的创造力,培养创新思维。
三、课程教学内容与要求(一)概论要求了解大气污染的分类、组成、分布及大气污染问题,理解大气污染的综合防治措施定义。
(1)大气污染和大气污染物(2)大气污染及其控制情况(3)大气污染的综合防治措施(4)大气环境标准2、教学重点大气污染的综合防治措施。
3、教学难点大气污染的来源,大气污染的综合防治措施。
(二)燃烧与大气污染1、教学内容与要求要求了解燃料的种类、组成,理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理,掌握燃烧的计算。
(1)燃料的性质(2)燃料燃烧过程(3)烟气体积及污染物排放量计算(4)燃烧过程硫氧化物的形成与控制(5)燃烧过程氮氧化物的形成与控制(6)燃烧过程中颗粒污染物的形成(7)燃烧过程中其他污染物的形成重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理,重点掌握燃烧过程污染物排放计算。
3、教学难点燃烧过程污染物排放计算。
(三)大气污染气象学1、教学内容与要求要求了解与大气污染相关的气象学基本知识,理解和掌握大气圈的结构、主要气象要素、大气稳定度和逆温的概念。
大气污染控制工程试题及答案(5份卷)
一、名词解释大气污染系:由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境. 大气稳定度:垂直方向上大气稳定的程度。
气压梯度力:单位质量的空气在气压场中受到的作用力.空燃比:单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。
干绝热直减率:干空气块绝热上升或下降单位高度时,温度降低或升高的数值.二、填空题1、大气污染物侵入人体主要的途径:表明接触、食入含污染物的物质和水、吸收被污染的空气。
2、湿法脱硫技术包括:氧化镁湿法烟气脱硫、海水烟气脱硫技术、湿式氨法烟气脱硫。
3、目前,常用的除尘器分为:机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器四种.4、气态污染物控制技术基础是气体扩散、气体吸收、气体吸附、气体催化转化5、影响燃烧过程的因素是:空气条件、温度条件、时间条件、燃料与空气的混合条件。
三、简答题1、简述双模理论模型的基本要点?答:(1)当气液两相接触时,两相之间有一个相界面在相界面两侧分别存在着呈层流流动的气膜和液膜。
溶质必须以分子扩散形式从气流主体连续通过这两个膜层而进入液相主体。
(2)在相界面上,气液两相的浓度总是相互平衡,即界面上不存在吸收阻力.(3)在层膜以外的气相和液相主体内,由于流体的充分湍动,溶质的浓度基本上是均匀的,即认为主体内没有浓度梯度存在,也就是说,浓度梯度全部集中在两层膜内。
2、大气分为哪几层?分别有么特点?答:(1)对流层:a虽然薄,但却集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水蒸气,主要的大气现象都发生在这一层中,天气变化最复杂。
b大气温度随高度增加而降低c空气具有强烈的对流运动,主要是由于下垫面受热不均匀及其本身特性不同造成的。
D温度和湿度的水平分布不均匀.(2)平流层:气温虽高度增高而增高,集中了大部分臭氧,吸收紫外光,保护地球。
(3)中间层:气温虽高度的升高而迅速降低(4)暖层:分子被高度电离,存在大量的粒子和电子。
《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的,各 化学中心的能量不相等; 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔, 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区,即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸
附
同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程: ➢ 外扩散(气体主体 外表面) ➢ 内扩散(外表面 内表面) ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤:扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率:
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度:
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z
大气污染控制工程课件——4 气态污染物净化技术
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
9
3.设备、管道的结垢和堵塞
• 吸收净化过程产生一些固体物质,导致结垢和堵塞。
• 解决方法:
• 工艺操作上,控制水分蒸发量,控制溶液pH值,严
格控制进入吸收系统的粉尘量等;
• 设备选择上,选择不易结垢和堵塞的吸收器,减少吸
收器内部构件,增加其内部的光滑度;
• 操作上,提高流体的流动性和冲击性。
双膜理论示意图
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
5
• 气相主体流中的吸收质先以湍流扩散到气膜表面,
然后再以分子扩散流通过气膜到相界面,继而进
入液膜,吸收质仍以分子扩散方式通过液膜再进
入液相主体流中。
• 吸收质量传递的同时,相反的质量传递也存在,
达到动平衡状态为止。
• 吸收速率:气体吸收质在单位时间内通过单位相
行表面吸收。
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
13
填 料 塔 结 构
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
14
1)填料塔按气、液流向分类 • 逆向流、同向流、错流式。 • 逆向流填料塔优点:气液接触效果好; • 各截面推动力大,操作性能稳定; • 缺点:不适于处理含尘气流,填料层易堵塞。 2)填料 • 填料主要作用:气液接触提供条件。 • 要求具备特征:比表面积大、良好的润湿性; • 有较高的孔隙率(45%~95%); • 填料尺寸适当,对气流阻力小; • 耐腐蚀、机械强度大、造价低、稳定性好。 • 工业用填料多用实体填料,如拉西环、鲍尔环、
较快,达到吸附平衡时间短; • 是放热反应,吸附热较小(液化热或汽化热); • 吸附没有选择性,往往是多层的,具有可逆性; • 化学吸附特点: • 进行缓慢,达到平衡时间长; • 吸附时发生化学反应,并在吸附剂表面生成新物质; • 吸附为放热过程,放热量较大,相当于化学反应热; • 吸附有选择性,常常不可逆,一般为单层吸附。 • 实际中同时存在,低温时主要是物理吸附,高温时主
大气污染控制工程第章气态污染物控制技术
41
气体吸附的影响因素
吸附剂再生
➢ 加热再生 ➢ 降压或真空解吸 ➢ 置换再生 ➢ 溶剂萃取
42
吸附速率
吸附过程
➢ 外扩散(气流主体 外表面) ➢ 内扩散(外表面 内表面) ➢ 吸附
43
固定床吸附器计算
保护作用时间
➢ v 0 bL ( 假 定 吸 附 层 完 全 饱 和 )
27
2.吸附工艺流程
固定床 间歇式吸附 半连续式吸附
含污染物的气体
28
2.吸附工艺流程
移动床 连续式吸附 处理气量大 动力和热量消耗大 吸附剂磨损大
29
移动床
在反应器顶部连续加入颗粒状或块状固体反应 物或催化剂,随着反应的进行,固体物料逐渐 下移,最后自底部连续卸出。
流体则自下而上(或自上而下)通过固体床层 ,以进行反应。
18
气体吸附的影响因素
操作条件
➢ 低温有利于物理吸附;高温利于化学吸附 ➢ 增大吸附质分压利于吸附
吸附剂活性
➢ 单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重量 对吸附剂的重量或体积分数表示。
吸附剂的活已性所 吸用 附吸 吸附 附质 剂量 的 10质 % 0 量
19
吸附剂活性
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。
阻力
➢ 外扩散 ➢ 内扩散 ➢ 吸附本身
23
吸附速率
物理吸附 外扩散速率
ddM A t kyp(YAYA)i
dMA-dt时间内吸附质 从气相扩散至固体表 面的质量
内扩散速率
ddM A t kxp(XAiXA)
气态污染物控制技术基础
四、化学吸收 为了增大对气态污染物的吸收率和吸收速
度,多采用化学吸收。 化学吸收是伴有显著化学反应的吸收过程,
被溶解的气体与吸收剂或原先溶于吸收剂中 的其他物质进行化学反应,也可以是两种同 时溶解进去的气体发生化学反应。
化学吸收机理远比物理吸收复杂,而且因 反应系统的情况不同而各有差异。
一、吸附剂 1、吸附剂的性质
硅胶和活性炭的内表面分别高达500和 1000m2/g
适合工业要求的吸附剂,必须具备以下条件:
(1)要具有巨大的内表面,
(2)对不同气体具有选择性的吸附作用。
一般地说,吸附剂对各种吸附组分的吸附能力,随吸附组 分沸点的升高而加大,在与吸附剂相接触的气体混合物中,首 先被吸附的是高沸点的组分。在多数情况下,被吸附组分的沸 点与不被吸附组分(即惰性组分)的沸点相差很大,因而惰性 组分的存在,基本上不影响吸附的进行。
U—喷淋密度,即单位时间内喷淋在单位 塔截面积上的液相体积。【重要概念】
3、界面浓度
气液界面上气相浓度和液相浓度难以用 取样分析法测定,常用作图法和解析法求算。
(1)作图法:稳定传质过程,气液界面两侧 气相传质速率和液相传质速率相等。(见 P19,图7-12)
(2)解析法:稀溶液服从亨利定律,可用解 析法求算。
气体吸收
吸收机理 气液平衡 物理吸收 化学吸收
第七章 气态污染物控制技术基础
第一节 吸收法净化气态污染物 第二节 吸附法净化气态污染物 第三节 催化法净化气态污染物
第一节 吸收法净化气态污染物
一、吸收机理
气体吸收是溶质从气相传 递到液相的相际间传质过程, 对于吸收机理以双膜理论模型 的应用最广。
第11章 吸附法净化气态污染物 大气污染控制工程课件
4.影响吸附的因素
影响吸附的因素主要包括吸附剂性质、吸附 质性质、吸附质的浓度、操作条件等。
(1)吸附剂性质:吸附剂的表面积越大,提 供的吸附表面越大,吸附能力越强。影响吸 附剂表面积的结构因素包括吸附剂的空隙率、 孔径、颗粒大小等。
(2)吸附质的性质:吸附质的分子大小、沸 点、饱和度等影响吸附量的大小,一般认为 分子质量越大、沸点越高、不饱和性越强, 则越容易被吸附。
能提高速度,减小装置尺寸,降低投资; ③温度是吸附和脱附的关键,应掌握好温度的变化,及时调整
保证最佳温度范围; ④时时监测排气中污染物的浓度,及时脱附和再生,保证操作
的顺利进行。
4.2.3. 吸附设备
目前常用的吸附净化设备有三种:固定床吸附器、 移动床吸附器和流化床吸附器。
固定床吸附器如图4-4和4-5所示,把吸附剂固定在 一个床层上,床层厚度0.5~2m,被净化气体通过床 层时被吸附。固定床吸附器按气流运动方式分为立 式和卧式两种,立式气流上下运动,卧式气流水平 运动;按形状分为方型和圆形两种。固定床吸附器 的特点是结构简单、投资较低,操作方便,适合于 小型、分散、间歇性的污染源处理。自动操作受到 限制。
当排气间歇时间大于再生所需要的时间时, 可以在吸附完成后,在同一设备内完成脱附 操作;
当排气间歇时间小于再生所需要时间时,可 将吸附器内的吸附剂更换,对失效吸附剂集 中再生处理。
2.半连续式流程
是应用最普遍的一种吸附流程,可用于 间歇产生废气的场合,也可以用于连续 操作。
流程由2~3台吸附器构成,当一台吸附 器进行吸附操作时,另一台进行再生操 作,当再生周期大于吸附周期时,可以 再增加一台吸附器用于吸附操作。
1.填空题
习题
(1)连续排放时,可以选择的吸附流程为
大气污染控制工程第七章课后习题答案
第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收剂中的不同,或与吸收剂中的组分发生,从而将有害组分从气流中分离出来。
【答】溶解度,化学反应2、用水吸收HC1气体属于,用N a OH溶液吸收S02属于,用酸性溶液吸收N H3属于。
【答】物理吸收,化学吸收,化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。
【答】表面吸收器,鼓泡式吸收器,喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中,扩散过程既包括,也包括。
【答】分子扩散,湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G s称为吸收操作的液气比,物理含义为。
【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂有和。
【答】水,碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃料、、及等。
M g2+, S二酸,氨【答】燃料脱硫,燃料固硫,烟气脱硫8、湿式石灰/石灰石-石膏法存在结垢和堵塞问题,通过在吸收液中加入C a C l2、、、等添加剂可解决此问题。
【答】浆液的p H值,吸收温度,石灰石的粒度9、影响湿式石灰/石灰石-石膏法吸收效率的主要因素有,,,流体力学状态,控制溶液过饱和,吸收剂种类等。
【答】石灰/石灰石法,氧化镁法,钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。
【答】催化还原法(选择性、非选择性),吸收法,吸附法11、吸附设备主要有、和三种类型。
【答】固定床吸附器,移动床吸附器,流化床吸附器12、影响吸附容量的因素有、、、和。
【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法有法和法。
【答】穿透曲线法;希洛夫近似法14、希洛夫方程式为。
【答】x=K L-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分,其目的为。
【答】防止中毒16、催化剂的组成为、和。
【答】主活性组分;助催化剂;载体17、催化剂的性能主要指其、和。
大气污染控制工程讲义气态污染物控制技术基础气体
第七章 气态污染物控制技术基础第一节 气体吸收一 概述1.定义:吸收净化法是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同,或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应,达到将有害物从废气中分离出来,净化废气的目的的一种方法。
吸收2.分类:(1)物理吸收:可看成是单纯的物理溶解过程。
如:水吸收HCL 、CO 2等。
吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度;吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度。
(2)化学吸收:吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。
如:碱液吸收CO 2、SO 2等;酸液吸收NH 3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。
(3)异同点:同:两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大致相同。
异:一般来说,化学反应的存在能提高反应速度,并是吸收的程度更趋于完全。
结合大气污染治理工程中所需净化治理的废气,具有气量大,污染物浓度低等特点,实际中多采用化学吸收法。
二 吸收净化的基本原理1.气液相平衡(1)定义:在一定的温度和压力下,气液两相发生接触后,吸收质便由气象向液相移动,随着液体中吸收质浓度的逐渐增加,吸收速率逐渐渐少,解析速率逐渐增大,经过一段时间接触后,吸收速率和解析速率相等,即吸收质在气象中的分压和在液相中的浓度不再变化,此时气液两相达到平衡,简称相平衡。
在平衡状态下,被吸收气体在溶液上方的分压称为平衡分压,可溶气体在溶液中的浓度称为平衡浓度,或平衡溶解度,溶解度。
(2)气体在液体中的溶解度:在100kg 水中溶解气体的千克数。
参见P241图7-4,常见气体在水中的溶解度,可知: ①不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同;②气体的溶解度与温度有关,多数气体的溶解度随温度的升高而降低;③温度一定时,溶解度随溶质分压升高而增大。
在吸收系统中,增加气相总压,组分的分压会增加,溶解度也随之增加。
2.亨利定律(1)定义:对于稀溶液,在较低压力下,x —p 是通过原点的直线,但在压力偏高时与直线偏差很大,这样在较低压力下,我们就可用“亨利定律”来表示。
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气体吸附的影响因素
▪ 吸附剂再生
➢ 加热再生 吸附作用 ,再生温度
➢ 降压或真空解吸 ➢ 置换再生
脱附剂需要再脱附 ➢ 溶剂萃取
活性炭吸附SO2,可用水脱附
吸附剂附机理
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
▪ 极限吸附量受气体压力和温度的影响 ▪ 吸附等温线
固定床吸附计算
固定床吸附计算
固定床吸附计算
▪ 保护作用时间
τ-L实际曲线与理论曲线的比较 1-理论线 2实际曲线
固定床吸附计算
▪ 同样条件下
▪ 定义-动力特性
固定床吸附计算
▪ 吸附床长度
➢ 假定条件
等温吸附 低浓度污染物的吸附 吸附等温线为第三种类型 吸附区长度为常数 吸附床的长度大于吸附区长度
▪ 操作条件
➢ 低温有利于物理吸附;高温利于化学吸附 ➢ 增大气相压力利于吸附
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大直径 ➢ 吸附质的分子量、沸点、饱和性
▪ 吸附剂活性
➢ 单位吸附剂吸附的吸附质的量 ➢ 静活性-吸附达到饱和时的吸附量 ➢ 动活性-未达到平衡时的吸附量
5A
13x
800
800
800
0.794
0.794
——
873
873
873
4
5
13
再生温度 /K
比表面积 / ㎡·g-1
373~413
600~ 1600
473~523 210~360
393~ 423
600
473~573 ——
473~573 ——
473~573 ——
常用吸附剂特性
▪ 分子筛特性
气体吸附的影响因素
移动床计算
实验得到的平衡关系如右图 假定X2=0,从图得(X1)最大=0.1147
所以实际需要的分子筛 =0.372×6305=2345.5kg/h
(2)
分子筛吸收H2S的平衡数据
化学吸附
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
一、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 ➢ 来源广泛,造价低廉 ➢ 良好的再生性能
常用吸附剂特性
吸附剂类型
堆积密度 /kg·m-3 热容 /kJ(kg·K)-1 操作温度上 限/K 平均孔径/Å
活性炭
200~600
0.836~ 1.254 423
15~25
活性氧化 铝
750~ 1000 0.836~ 1.045 773
18~48
硅胶 800 0.92 673 22
沸石分子筛
4A
固定床吸附计算
▪ 吸附床长度
L0-吸附区长度 WA-穿透至耗竭的惰性气体通过量 WE-耗竭时的通过量 1-f-吸附区内的饱和度
吸附器的压力损失
1)图解计算
移动床计算
▪ 操作线 ▪ 吸附速率方程
移动床计算
例:用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸 附剂为分子筛。空气中H2S的浓度为3%(重量),气相流 速为6500kg/h,假定操作在293K和1atm下进行,H2S的 净化率要求为95%,试确定:
常见分子的临界直径
分子
氦 氢 乙炔 氧 一氧化碳 二氧化碳 氮 水 氨 氩 甲烷 乙烯 环氧乙烷 乙烷 甲醇 乙醇 环丙烷 丙烷 正丁烷-正二十二烷
临界直径/Å
2.0 2.4 2.4 2.8 2.8 2.8 3.0 3.15 3.8 3.84 4.0 4.25 4.2 4.2 4.4 4.4 4.75 4.89 4.9
NH3在活性炭上的吸附等温线
吸附等温线
吸附方程式
▪ 弗罗德里希(Freundlich)方程(I型等温线 中压部分)
▪ lgm对lgP作图为直线
m-单位吸附剂的吸附量 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
▪ 朗格缪尔(Langmuir)方程(I型等温线)
吸附方程式
▪ BET方程(I、II、III型等温线,多分子层吸附)
吸附速率
▪ 吸附过程
➢ 外扩散(气流主体 外表面) ➢ 内扩散(外表面 内表面) ➢ 吸附
吸附速率
▪ 外扩散速率 ▪ 内扩散速率 ▪ 总吸附速率方程
吸附工艺
▪ 固定床
吸附工艺
▪ 移动床
吸附工艺
▪ 移动床
吸附工艺
▪ 流化床
固定床吸附计算
(1) 分子筛的需要量(按最小需要量的1.5倍计);
(2) 需要再生时,分子筛中H2S的含量; (3) 需要的传质单元数。
解:(1) 吸附器进口气相组成:
H2S的流量=0.03×6500=195kg/h 空气的流量=6500-195=6305kg/h
吸附器出口气相组成:
H2S=0.05×(195)=9.75 kg/h 空气=6305 kg/h
分子
丙烯 1-丁烯 2-反丁烯 1,3-丁二烯 二氟-氯甲烷(CFC-22) 噻吩 异丁烷-异二十二烷 二氟二氯甲烷(CFC-12) 环己烷 甲苯 对二甲苯 苯 四氯化碳 氯仿 新戊烷 间二甲苯 邻二甲苯 三乙胺
临界直径/Å
5.0 5.1 5.1 5.2 5.3 5.3 5.58 5.93 6.1 6.7 6.7 6.8 6.9 6.9 6.9 7.1 7.4 8.4
大气污染控制工程气态污染 物控制技术基础气体吸附
§2气体吸附
▪ 吸附
➢ 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
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;