第4章有害气体的净化吸收解剖

一、气液相组成的表示方法
1．质量浓度与物质的量浓度 （1）质量浓度ρA ，ρ
A
mA V
（2）物质的量浓度cA ， c
cA
nA V
cA
2.质量分数与摩尔分数
（1）质量分数和体积分数
A
MA
mA m
组分A的摩尔质量
组分A的质量
xmA
组分A的质量分数
混合物的总质量
一、气液相组成的表示方法
一、气液相组成的表示方法
对于气体，体积分数和质量浓度之间的关系和压力、温 度以及污染物质的相对分子质量有关。对于理想气体， 可以用理想气体状态方程表示，即：
pVA nA RT
式中：p——绝对压力，Pa；
两相间的接触方式（并流、逆流、错流、折流）
第一节 概述
本节思考题
(1)简述吸收的基本原理和过程。
(2)吸收的主要类型有哪些？ (3)职业卫生领域有哪些吸收过程？ (4)利用吸收法净化气态污染物的特点有哪些？
第二节 吸收 的基本理论
本节的主要内容
一、气液相组成的表示方法
二、吸收过程的相平衡关系 三、传质过程的机理 四、吸收过程的机理---双膜理论
吸收液进一步处理，以免造成二次污染。
第一节 概述
二、吸收的类型
(1)按溶质和吸收剂之间发生的反应：
物理吸收：水净化含SO2锅炉尾气 化学吸收：碱液净化含SO2锅炉尾气
(2)按混合气体中被吸收组分数目：
单组分吸收：如用水吸收HCl气体制取盐酸
多组分吸收：碱液吸收烟气（含SO2, NOx, CO2, CO等）
（质量分数） ppm———— μg/g， 10-6 ppb ———— μg/kg， 10-9
在水处理中，污水中的污染物浓度一般较低，1L污水的质量 可以近似认为等于1000g，所以实际应用中，常常将质量浓度和 质量分数加以换算，即 1mg/L 相当于1mg/1000g ＝1×10-6（质量分数）= 1ppm 1μg/L 相当于1μg/1000g ＝1×10-9（质量分数）=1ppb
• 净化有害气体：
湿式烟气脱硫：如用水或碱液吸收烟气中SO2，石灰/ 石灰石洗涤烟气脱硫。 干法脱硫：喷雾干燥烟气脱硫：SO2被雾化的 Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收。 水、酸吸收净化含NOx废气。
• 回收有用物质：如用吸收法净化石油炼制尾气中的硫化氢的
同时，还可以回收有用的元素硫。 • 能够用吸收法净化的气态污染物主要有：SO2，H2S, HF和 NOx等。
• 依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中物理溶解度
（或化学反应活性）的不同，而将气体混合物分离的操
作过程。
• 本质上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程。
吸收的基本概念
• 液体溶剂——吸收剂
• 混合气体中能显著溶于液体的组分——溶质
• 几乎不溶解的组分——惰性组分
• 吸收后得到的溶液——吸收液
(3)按体系温度是否变化：
如果液相温度明显升高——非等温吸收 如果液相温度基本保持不变——等温吸收
单组分等温物理吸收是最简单和最基础的。
第一节 概述
吸收静力学
液相与气相间的平衡，由吸收质和吸收剂的热力学性质 决定，与其中一相的组成、温度及压力有关。
第一节 概述
吸收动力学 即质量传递过程的速度，取决于过程的推动力；吸收剂、溶 质和惰性组分的性质；两相间的接触方式。
一、气液相组成的表示方法
在大气污染控制工程中，常用体积分数表示污染物质的浓度。 例如mL/m3，则此气态污染物质浓度为10-6。 1mol任何理想气体在相同的压强和温度下有着同样的体积， 因此可以用体积分数表示污染物质的浓度，在实际应用中非常 方便；同时，该单位的最大优点是与温度、压力无关。
例如，10-6（体积分数）表示每106体积空气中有1体积的 污染物，这等价于每106mol空气中有1mol污染物质。又因为 任何单位物质的量的物质有着相同数量的分子，10-6（体积分 数）也就相当于每106个空气分子中有1个污染物分子。
提 问
• 大气污染物： SO2，H2S, HF和NOx ---什么污染物可以直接用水吸收？
---什么污染物需要用酸或碱液吸收？
---为什么？ຫໍສະໝຸດ 吸收法净化气态污染物的特点（与化工相比）
• 处理气体量大，成份复杂，同时含有多种气态污染物； • 吸收组分浓度低； • 吸收效率和吸收速率要求高； • 多采用化学吸收——如碱液吸收燃烧烟气中低浓度的SO2； • 多数情况吸收过程仅是将污染物由气相转入液相，还需对
第四章 有害气体的吸收净化
本章主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 概述 吸收的基本理论 吸收速率方程式 吸收流程与操作 化学吸收和非等温吸收 吸收设备主要尺寸计算
第一节 概述
本节的主要内容
一、吸收的定义与应用
二、吸收的类型
第一节
一、吸收的定义与应用
概述
• 混合气体分离最常用的操作方法之一。
一、气液相组成的表示方法
1．质量浓度与物质的量浓度
mg/L mol/L
溶质质量或物质的量/溶液体积
2. 质量分数与摩尔分数
% kg/kg kmol/kmol
溶质的质量/溶液的质量 溶质的物质的量/溶液的物质的量
3．质量比与摩尔比
kg/kg kmol/kmol
溶质的质量/溶剂的质量 溶质的物质的量/溶剂的物质的量
• 吸收后的气体——净化气
吸收在化工领域中的应用
• 净化原料气及精制气体产品：比如用水（或碳酸钾水溶 液）脱除合成氨原料气中的CO2等。 • 制取液体产品或半成品：比如水吸收NO2制取硝酸；水 吸收HCl制取盐酸等。 • 分离获得混合气体中的有用组分：比如用洗油从焦炉煤 气中回收粗苯等。
吸收在职业卫生环境领域中的应用
• 吸收操作中吸收剂的性能至关重要，选择吸收剂 应当从以下几方面考虑： • ①对吸收质有较大的溶解度，以加速吸收、减少吸收剂
• • • • • 用量； ②对所处理气体必须有较高的选择性，即吸收质在吸收 剂中的溶解度大，而其它组分几乎不溶解； ③吸收质在吸收剂中的溶解度，应随温度的变化有较大 的差异，以便使吸收剂再生； ④蒸气压力要低，以减少吸收和再生过程中的挥发损失； ⑤化学稳定性好，粘度小，价廉、易得、无毒、不易燃 烧。 实际上，能满足这些条件的吸收剂很难找到。因此，对 可供选用的吸收剂应作技术经济评价后合理选择。