第十章 吸附法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物随着工业化和城市化的加速发展，气态污染物对于我们的生活环境带来了越来越严重的威胁。
气态污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等，它们对大气的质量产生了极大的影响。
为了净化空气中的气态污染物，一种常用的方法是通过吸收法进行处理。
吸收法是利用溶剂或吸附剂将气态污染物吸收到液体或固体中，从而达到净化的目的。
为了高效地净化气态污染物，我们需要选择合适的吸收剂，设计合理的吸收装置。
常见的吸收剂有水、乙醇、酸碱溶液等，而吸收装置则包括填充塔、膜分离装置等。
对于二氧化硫这类酸性气体，常用的吸收剂是碱性溶液，如氢氧化钠溶液。
氢氧化钠可与二氧化硫发生化学反应，生成硫酸钠溶液，从而从空气中净化出二氧化硫。
相似地，对于氮氧化物，我们可以选择氢氧化钠或氨水作为吸收剂，以碱性环境将氮氧化物吸收掉。
而对于挥发性有机物，我们可以选择活性炭等吸附剂，通过吸附作用将有机物吸附到其表面，达到净化的效果。
吸收法的工作原理是利用吸收剂的化学特性或物理特性与污染物发生作用，使其从气体相转变为液体相或固体相。
通过吸收法净化气态污染物，具有高效、安全、经济等优点。
吸收后的污染物可以进行合理的处理，如经过处理后的污染物可以作为原料进行再利用，从而实现资源的循环利用。
在实践中，吸收法净化气态污染物有很多应用。
其中，最典型的应用是烟气脱硫。
许多工业生产过程中，会产生大量的含硫烟气，这些烟气中的二氧化硫会对大气造成严重的污染。
通过吸收法，可以将二氧化硫吸收到碱性溶液中，从而净化烟气中的二氧化硫。
目前，烟气脱硫已成为工业界的主要技术之一。
此外，吸收法还可以用于处理工业废气、净化室内空气等。
工业废气中往往会含有各种有机物、酸性气体等，通过吸收法可以将这些污染物吸收掉，净化废气。
在室内环境中，常常会有甲醛、苯等有害气体释放，通过吸收法可以将这些有害气体吸收掉，保护人们的健康。
然而，吸收法也存在一些问题和挑战。
首先，吸收剂选择不当或吸收剂的成本过高会导致吸收法的成本增加。
吸附法净化气态污染物
XA)
1 1 m; 1 1 1
K yP k yP kxP KxP kxP k yPm
吸附法净化气态污染物
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
吸附法净化气态污染物
常用吸附剂特性
吸附法净化气态污染物
吸附法净化气态污染物
气体吸附
• 吸附 – 由于固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，这种不 饱和的结果使固体能够把与其接触的气体或液体溶质吸引到 自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面 进行物质浓缩的现象，称为吸附。工业上的吸附操作就是利 用固体表面的这种特性，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
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
5A
13x
800
800
800
• 优点：效率高、可回收、设备简单 • 缺点：吸附容量小、设备体积大
吸附法净化气态污染物
吸附机理
吸附法净化气态污染物
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；
大气污染控制工程 第10章 催化法净化气态污染物.ppt.Convertor
第十三章催化法净化气态污染物催化作用和催化原理催化剂催化燃烧装置固定床催化反应器的设计催化法的应用催化作用和催化原理催化法定义：利用催化剂在化学反应中的催化作用，将废气中有害的污染物转化成无害的物质，或转化成更易处理和回收利用的物质。
在大气污染控制工程中，对于有机废气、臭味等可采用催化燃烧法进行净化。
催化燃烧法适用连续排放的废气，且从节约能源上考虑，排气浓度和温度最好较高；催化燃烧法不适用于含有大量尘粒、雾滴的废气净化，也不适用于在氧化过程中产生固体物质的废气以及污染源间歇产生场合的废气净化。
催化燃烧法的特点▼在催化剂的作用下，有机化合物氧化成二氧化碳和水▼废气需预热至200-400℃▼操作简便，净化效率稳定，所需外加的能量比直接燃烧法要少，但当浓度较低时耗能比吸附法多催化燃烧法的应用在国内，催化燃烧法被广泛用于下列工业中处理可燃废气：石油化工、染料、农药、化学试剂、印刷、油漆喷涂、电线加工等部门和汽车尾气处理。
该法对废气组成有较高要求，废气中不能有过多不参加反应的微粒物质和使催化剂性能降低、寿命缩短的物质。
催化作用催化剂的定义：在化学反应的前后其数量和性质均未发生变化，且能使化学反应速度加快的物质。
催化作用：催化剂在化学反应过程中所起的作用称为催化作用。
当催化剂和反应物同处于一个由溶液或气体混合物组成的均相体系中时，其催化作用称为均相催化作用。
而当催化剂与反应物处于不同的相时(通常催化剂呈固体，反应物为液体或气体)，其催化作用称为多相催化(或非均相催化)作用。
催化作用的特征：催化剂只能加速化学反应的速度，缩短到达平衡的时间，而不能使平衡移动，也不能使热力学上不可能发生的反应发生。
催化作用有特殊的选择性。
一种催化剂在不同的化学反应中表现出明显不同的活性；而对相同的反应物，选择不同的催化剂就可得到不同的产物。
当发生A+B→C的反应，若无催化剂参与反应，反应所需的活化能为E0，若有催化剂K参与反应，则原反应会按新路径进行：第一步：A+K→AK 活化能为E1第二步：AK+B→C+K 活化能为E2化学反应动力学研究表明，反应速度是随活化能的下降而呈指数规律上升的。
吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物
6、吸收设备的分类和特点
（1）对吸收设备的基本要求 a源自气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间； b.气液之间扰动剧烈，吸收阻力小，吸收效率高； c.操作稳定并有合适的弹性； d.气流通过时的压降小； e.结构简单，制造维修方便，造价低廉； f.针对具体情况，要求具有抗蚀和防堵能力。
用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增大气-液接触面，完 成传质过程。比较典型的设备是空心喷洒吸收器（喷雾塔或称空塔 ）和文丘里吸收器。
吸收法净化气态污染物
（3） 几种常用吸收塔的结构与特点
a.填料塔 填料塔的典型结构如图所示。塔内装有支撑板，板
上堆放填料层，吸收液通过安装在填料上部的分布器洒 向填料。填料在整个塔内可堆成一层，也可分成几层。 当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置
吸收法净化气态污染物
（3）吸收剂的再生
• 吸收剂使用到一定程度，需要处理后再使用，处理 的方式一是通过再生回收副产品后重新使用，如亚 硫酸钠法吸收SO2气体，吸收液中的亚硫酸氢钠经 加热再生，回收SO2后变为亚硫酸钠重新使用。二 是直接把吸收液加工成副产品，如用氨水吸收SO2 得到的亚硫酸铵经氧化变为硫酸铵化肥。
吸收还可以按吸收过程中有无温度变化分为等温吸收和非 等温吸收。吸收法净化气态污染物可以近似按等温吸收处理。
吸收法净化气态污染物
3、吸收的基本理论
（1）吸收平衡 在一定温度和压力下，气液接触时，混合气体中的可吸收组
分进入液相，称为吸收；同时液相中的吸收质向气相逸出，称 为解吸。当吸收速率等于解吸速率时，气液两相达到平衡，此 时气相中吸收质的分压称平衡压（p*）；液相中收质浓度称平 衡浓度（c*）。
吸附法净化气态污染物分解
分子筛具有许多孔径均匀的微孔，比孔径小的分子能进入孔穴而被 吸附，比孔径大的分子被拒之孔外，因此具有强的选择性。 沸石分子筛特点：①具有很高的吸附选择性；②具有很强的吸附能 力；③是强极性吸附剂，对极性分子特别是对水分子具有强的亲和 力；④热稳定性和化学稳定性高。 分子筛可以从废气中选择性地除去NOx、H2O、CO2、CO、CS2、 SO2、H2S、NH3、CCl4和烃类等气态污染物。
§11.1 概述
（4）吸附法的特点 吸附法净化气态污染物的优点： ①净化效率高； ②能回收有用组分； ③设备简单，流程短，易于实现自动控制； ④无腐蚀性，不会造成二次污染。
可以使用吸附法净化的气态污染物有：低浓度的SO2烟 气、NOx、H2S、含氟废气、酸雾、含铅及含汞废气、 恶臭、沥青烟及碳氢化合物等。
§11.1 概述
（2）吸附过程 外扩散：吸附剂外围空间的气体吸附质分子穿过气膜，扩 散到吸附剂表面的过程 内扩散：吸附质分子进入吸附剂微孔中并扩散到内表面的 过程。 吸附：经过外扩散和内扩散到达吸附剂内表面的吸附质分 子被吸附在内表面的过程。 脱附：部分被吸附的分子离开吸附剂的内表面和外表面， 进入气膜层，并反扩散到气相主体中的过程。
§11.1 概述
②吸附剂性质的影响 被吸附气体的总量随吸附剂表面积的增加而增加。吸附 剂的孔隙率、孔径、颗粒度等均影响比表面积的大小。
③吸附质性质的影响 除吸附质分子的临界直径外，吸附质的分子量、沸点和 饱和性等也对吸附量有影响。如用同一种活性炭吸附结 构类似的有机物时，其分子量愈大、沸点愈高，吸附量 就愈大。而对于结构和分子量都相近的有机物，其不饱 和性愈高，则越易被吸附。 ④吸附质浓度的影响
沸石分子筛
§11.1 概述
（2）吸附剂的选择 对吸附剂的基本要求： ①大的比表面积和孔隙率； ②良好的选择性； ③易于再生 ④机械强度大，化学稳定性强，热稳定性好； ⑤原料来源广泛，价格低廉。
吸附法净化气态污染物的几个基础问题
吸附法净化气态污染物的几个基础问题作者：王琛来源：《管理观察》2010年第21期摘要:吸附现象的发现及应用已经有恶悠久的历史,广泛应用于基本有机、石油化工等生产部门,成为不可缺少的分离手段。
由于吸附过程能有效地捕集浓度很低的有害物质,在环境保护方面的应用越来越广泛,如有机污染物的回收净化,低浓度二氧化硫和氮氧化物尾气的净化处理。
吸附过程既能使尾气达到排放标准保护大气环境,又能回收这些气态污染物,实现废物资源化。
另外,吸附剂对于室内空气污染有使用简单、方便、高效等特点,应用前景是很看好。
本文将在简要介绍吸附的基本概念,着重讨论吸附过程、吸附剂的选择和应用以及吸附剂的再生等一些基础问题。
关键词:吸附气态污染物吸附剂吸附剂再生用多孔性固体处理流体混合物,使其中所含的一种或者几种组分浓集在固体表面,而与其他组分分开的过程称为吸附。
被吸附到固体表面的物质称为吸附质,吸附质附着于其上的物质称为吸附剂。
1.吸附类型吸附净化是利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点,实现净化废气的一种方法。
该方法能够有效脱除一般方法难于分离的低浓度有害物质,具有净化效率高、可回收有用组分、设备简单、易实现自动化控制等优点,其缺点是吸附容量较小、设备体积大。
由于多孔性固体吸附剂表面存在着剩余吸引力,故表面具有吸附力。
根据吸附剂表面与被吸附物质之间作用力的不同,吸附可分为物理吸附和化学吸附。
1.1物理吸附物理吸附是由于分子间范德华力引起的,它可以是单层吸附,亦可是多层吸附。
物理吸附的特征是: 1.吸附质与吸附剂间不发生化学反应; 2.吸附过程极快,参与吸附的各相间常常瞬间即达平衡; 3.吸附为放热反应; 4.吸附剂与吸附质间的吸附力不强,当气体中吸附质分压降低或温度升高时,被吸附的气体能很容易从固体表面逸出.而不改变气体原来性状。
工业上的吸附操作正是利用这种可逆性进行吸附剂的再生及吸附质的回收的。
1.2化学吸附化学吸附是由吸附剂与吸附质间的化学键力而引起的,是单层吸附,吸附需要一定的活化能。
吸附法净化气态污染物PPT课件
（1）传质区、吸附波（传质波、传质前 沿）:在吸附床中，平衡区与未用区之间的吸
附质负荷变化形成的S形曲线所占的区域称为 传质区，S形曲线称为吸附波（或传质波、传 质前沿）。
（2）穿透现象：当吸附波的前沿刚到床层的
出口端时称为穿透现象。
（3）破点：出现穿透现象后，吸附波稍微向前
移动一点，在流出物的分析中就有吸附质漏出来， 该点称为破点。
例题：（P186习题3）
3、 解： 由希洛夫方程得 K 0.1 Z m 109
B K Z Z m
K 0.2 Z m 310
解得 Z m 0.046m, K 2018 .52
am 又K C0 故有 am KC0 2018 .52 20 2 10
10、1吸附和吸附剂
2、工业吸附剂 （1）活性氧化铝 （2）活性碳※ （3）硅胶 （4）分子筛
10、2吸附平衡与吸附速率
• 10、2、1吸附平衡 1、两个概念
（1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：在一定的 温度下，与气相中吸附质的初始浓度成平衡时的最 大吸附量，一般用单位 质量吸附剂在吸附平衡时所 能吸附的吸附质质量来表示，表示固体吸附剂对气 体吸附量的极限，以am表示。 （2）动活性：气体通过吸附层时，随着床层吸附剂的 逐渐接近饱和，吸附质最终不能被全部吸附，当流 出气体中可能出现吸附质时，我们认为吸附剂已失 效，此时计算出来的单位吸附剂所吸收吸附质的量 称为动活性。 显然：动活性＜静活性
10、3吸附装置及工艺
• 10、3、1吸附装置 1、固定床吸附器 2、回转吸附器 3、流动床吸附器 • 10、3、2吸附工艺 1、一般吸附工艺 2、变压吸附工艺（PSA）
有机气态污染物固定床吸附 工艺流程（一般吸附工艺）
吸附法净化气态污染物的几个基础问题
的低浓度 有害物质 ， 具有净化 效率高 、 可 回收有 用组分 、 设备 简单 、 易实现 自动化
控制等优 点， 缺点是 吸附容 量较小 、 其 设
备体 积 大 。
由于多孔性 固体吸 附剂表 面存在 着
剩 余 吸 引 力 ， 表 面 具 有 吸 附 力 。 据 吸 故 根 附 剂 表 面 与 被 吸 附 物 质 之 间 作 用 力 的 不 加 固 后 的 极 限 荷 载 刚度 值 均 有 所 提 高 ， 但 提 高 幅度 比未 开 裂 墙体 的低 ， 约 是 未 开 大 裂 墙 体 单 面加 固 的… 半 ， 面 剪 刀 撑 加 固 双
和动 活性 ， 般静活性应 用较 多。 一
３ 吸 附 法 的特 点 ．
用 多孔 性 固体 处理 流 体混 合物 ， 使 其 中所 含 的 一 种 或 者 几 种 组 分 浓 集 在 固 体 表 面 ， 而 与 其 他 组 分 分 开 的过 程 称 为 吸 附 。被 吸 附 到 固 体 表 面 的 物 质 称 为 吸
口王 琛
（ 龙 江 生 态 工 程职 业 学 院 资 源 环 境 系 ， 龙 江 哈 尔 滨 １０ ２ ） 黑 黑 ０ ５ ５
低 温 度 下 发 生 物 理 吸 附 ．而 在 较 高 温 度 Ｆ发 生 化 学 吸 附 ． 即 物 胖 吸 附 发 ， 化 圭在 学 吸 附 之 前 ， 当吸 附 剂 逐 渐 具 备 足 够 高 的 活 化 能 后 ， 发 生 化 学 吸 附 。 可 能 两 才 亦
附质 ，吸 附质附着 于其上 的物质称 为吸
附剂。 １ 吸 附 类 型 ． 吸 附 净 化 是利 用 多孔 性 固 体 物 质 具 有 选 择 性 吸 附废 气 中 的 一 种 或 多 种 有 害 组分 的特点 ， 现 净化废气 的一种 方法 。 实 该 方 法 能 够 有 效 脱 除 一 般 方 法 难 于 分 离
吸附法净化气态污染物45页PPT
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
吸附法净化气态污染物
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
第十章 吸附法净化气态污染物
得一直线。
（2）重要用途
可测定和计算固体吸附剂的比表面积
具体计算方法为：
由斜率和截距求得Vm，则吸附剂的比表面积为：
Vm N 0 Sb 22400 W
--------- 10.10
式中：
Sb—吸附剂比表面积，m2/g ；
σ— 一个吸附质分子的截面积， m2 ；
W—吸附剂质量；
N0—阿伏伽德罗常数， N 6.023 1023 。 0 适用范围：P/P0=0.05~0.35时上方程较准确。 例题：（见P251，例10.1） 已知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下
（2）优点：净化效率高，可回收有用组分，设备简单， 易实现自动化控制。 （3）缺点：吸附容量小，设备体积大；吸附剂容量往往 有限，需频繁再生，间歇吸附过程的再生操作麻烦且设 备利用率低。 （4）应用：广泛应用于有机化工、石油化工等部门。
环境治理方面：废气治理中，脱除水分、有机蒸汽、 恶臭、HF 、SO2、NOX等。
除尾气中SO2、NOX等恶臭物质的净化；
优点：性能稳定、抗腐蚀。
缺点：可燃性，因此使用温度不能超过200℃，在惰性 气流掩护下，操作温度可达500℃。 ②活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气 净化（对水有强吸附能力）。 ③硅胶：亲水性，从水中吸附水份量可达硅胶自身质量 的50%，而难于吸附非极性物质。常用于处理含湿量 较高的气体干燥，烃类物质回收等。 ④沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有 立方晶体的硅酸盐。
BP ----------- 10.5 1 BP 若A为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附的吸附质量 XT为： ABP X T A 1 BP （朗氏方程）----------- 10.6 其中：A，B为常数。 X 当压力P很小时BP<<1，则： T A B P
吸附法净化气态污染物
3. 吸附等温线方程 （1） Freundlich 方程
XT ห้องสมุดไป่ตู้k p
1 n
式中：XT —— 被吸附组分的质量与吸附剂质量的比值， g质/g剂； k，n —— 经验常数，通常n＞1，由实验测定。
1 将上式两边取对数，则 lg XT lgk lgp n
——适用于Ⅰ型等温线中压部分
（2） Langmuir方程——单分子层吸附
3.主要内容：
§7-2-1 吸附过程与吸附剂
§7-2-2 吸附理论
§7-2-3 吸附设备
§7-2-4 固定床吸附器的计算
§7-2-1 吸附过程与吸附剂
一、吸附过程
物理吸附 作用力 吸附热 静电力或范德华力 相当于被吸附气体的凝结热 较小，20 kJ/mol 可逆性 可逆的 较大，80～400 kJ/mol 不可逆（无法还原为原有物 质） 化学吸附 化学键力
式中：dMA —— dt时间内吸附质从气相扩散至固体表面的 质量，kg/m3剂 ;
式中： V —— 吸附达平衡的气体吸附量,ml ； Vm —— 固体表面盖满单分子层所吸附的气体体积，ml； P —— 被吸附组分在气相中的平衡分压， Pa ； P0 —— 在吸附温度下该气体的饱和蒸汽压， Pa ； C —— 与吸附热有关的常数。
——适用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等温线（p/p0=0.05~0.35）
固定温度T，则 XT ＝f（p）
2. 吸附等温线
→
等温吸附方程
描述一定温度下，被吸附剂吸附的物质的最大量（平衡吸
附量）与气相中吸附质平衡分压之间关系的曲线。
P279-280:图7-15、7-16。
NH3在活性炭上的吸附等温线
上图中：相对压力为：p/pv；p——气相中吸附质分压； pv ——一定温度下，吸附质的饱和蒸气压。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
解得 Zm 0.046m, K 2018.52
又 K am
C0
故有
am KC0
2018.52 20 2 103 84.74kg吸附质/(m3吸附剂)
故希洛夫方程为
B 2018.52 Z 0.046
当 B 40h 2400min时， 得
2018.52 Z 0.046 2400
10、5 吸附剂再生方法
吸附剂再生 方法
特
点
热再生
使热气流与床层接触直接加热床层，吸附质可解吸 释放，吸附剂可恢复吸附性能
降压再生
再生时压力低于吸附操作时的压力，或对床层抽真 空，使吸附质解吸出来。
通气吹扫再 向再生设备中通入基本上无吸附性的吹扫气，降低
生
吸附质在气相中的分压，使其解吸出来
置换脱附再 采用可吸附的吹扫气，置换床层中已被吸附的物质，
r ka PA (1 A ) kd A
式中：θA—— 覆盖率；ka，kd——吸附 速率和解吸速率； PA——吸附物的分压 （3）朗格缪尔吸附等温方程（单一组分）
式中：
A
KPA 1 KPA
K ka kd
10、2吸附平衡与吸附速率
•或
V Vm KPA 1 KPA
式—中吸：附V，组V分m—为—PA时吸的附最组大分吸为附PA时量的吸附量； Vm—
定的温度、吸附质浓度下，单位质量或单位 体积吸 附剂所能吸附的最大量）；
（2）具有大的比表面积和孔隙率； （3）具有有良好的选择 性 （4）机械强度、化学稳定性、热稳定性良好，使用
寿命长
（5）颗粒均匀； （6）再生容易； （7）价格低廉易得。
10、1吸附和吸附剂
2、工业吸附剂 （1）活性氧化铝 （2）活性碳※ （3）硅胶 （4）分子筛
物理吸附 1、吸附
化学吸附
SO2→SO2* O2 →O2* H2O →H2O*
2SO2*+ O2* →2SO3* 2SO3*+ 2H2O →2H2SO4* H2SO4*+n H2O →H2SO4 ·n H2O *
洗涤再生
2、再生 加热再生
微波再生
气态污染物控制的方法总结
物理吸收（※）
分 离
吸附（※）
气 态
法 冷凝（教材第十三章） 膜分离（教材第十三章）
污
染
物
控
制
催化转化（ 教材第十章）
转 化
燃烧（教材第十三章）
法 生物处理（教材第十一章）
等离子体法（教材第十二章）
第十一章 废气净化系统
• 废气净化系统：指利用各种治理技术及设备 把废气中的污染物质分离出来或转化成无害 物质的整个过程体系。主要包括收集、输送、 净化、引曳设备和排气烟囱五部分。
• 4、吸附饱和率和剩余饱和吸附能力分率
（1）吸附饱和率：在传质区内，吸附剂 实际 吸附的溶质量与吸附剂达到饱和时吸附的总 溶质量之比。
（2）剩余饱和吸附能力分率：吸附剂仍具有 的吸附容量与吸附剂饱和时吸附的总溶质量 之比。
10、4固定床吸附过程的计算
• 5、影响穿透曲线的因素 （1）吸附质浓度：与吸附速率成正相关 （2）吸附质分子量：对有机蒸汽，吸附质分子
④传质区高度与吸附剂床层高度相比要小得多 注：这些条件在工业上一般能满足。
（2）传质区高度的确定
Za
Z
E
a
1
f a
式中：Za——传质区高度；Z——整个床 层的高度；τa——当传质区向下移动的距离刚 好等于Za时所需要的时间；τE——传质区形 成和移出床层所需的时间之和；f——指传质 区内仍具有吸附能力的面积的比例。
YA*（，kXgA吸*—附—质吸）附/（平k衡g载时气气）相，和吸（附kg相吸中附吸质附）质/（A的kg浓吸附度剂，）。
公式的意义：理解吸附过程的机理和影响因素，为吸附装置及 工艺的设计提供理论依据。
10、3吸附装置及工艺
• 10、3、1吸附装置 1、固定床吸附器 2、回转吸附器 3、流动床吸附器 • 10、3、2吸附工艺 1、一般吸附工艺 2、变压吸附工艺（PSA）
在流动状态下，流动相中的吸附质沿床 层不同高度的浓度变化曲线，或吸附剂中所 吸附的吸附质，沿床层不同高度的变化曲线 称为负荷曲线。
Xe
X0 z
（1）传质区、吸附波（传质波、传质前 沿）:在吸附床中，平衡区与未用区之间的吸
附质负荷变化形成的S形曲线所占的区域称为 传质区，S形曲线称为吸附波（或传质波、传 质前沿）。
显然：动活性＜静活性
10、2吸附平衡与吸附速率
• 2、吸附等温线和吸附等温式
（1）吸附等温线：在同一温度下，以某种吸 附剂在不同的压力下对某种吸附质的平衡 吸附量对压力作图可得吸附等温线。
（2）吸附等温式：用公式来表示吸附等温线 时即得到吸附等温式。吸附等温式有以下 几种：朗格缪尔（Langmuir）式、弗伦得利 希（Frndlich）式、捷姆全 TemkuH）式、 BET方程等。其中最常用的是朗格缪尔 （Langmuir）等温式。
有机气态污染物固定床吸附 工艺流程（一般吸附工艺）
1、2、净化气； 3、蒸汽 4、 固定床 5、废气 6、冷凝器 7、 分离器 8、吸附质 9、冷凝水
变压吸附工艺流程
1、固定床 2、压缩机 3、冷 却器 4、分离器 5、产品气柜
10、4固定床吸附过程的计算
• 10、4、1固定床吸附过程的分析 1、吸附负荷曲线
2、穿透曲线
以流出物中吸附质浓度Y为纵坐标，时间τ 为横坐标作图，在时间τ从τb→ τe时，在图上会出 现一个S形曲线，这条曲线称为穿透曲线。（前 面图中e′、f ′ ）
3、传质区高度
一般把由透过时间τB对应的溶质浓度cB到 干点时间τE对应的溶液质浓度cE这段区间内 传质前沿或透过曲线在Z轴上所占据的长度称 为传质区高度。（非理论上的传质区高度）
量与吸附速率成正相关 （3）吸附剂颗粒大小：与吸附速率成反相关 （4）吸附剂使用程度：与吸附速率成反相关 （5）吸附剂种类：种类不同吸附速率不同
• 10、4、2固定床吸附器计算 1、穿透曲线法 （1）有关假设： ①气相中吸附质的浓度低 ②吸附过程 在等温下进行
③吸附等温线是线性的，即传质区的位置在变， 但高度不变
2、吸附过程
气 流 主 体
吸附质 吸附质
边 界 层
吸附质 固体 外表面
吸附质
吸附
微孔 解吸
固体 内表面
外扩散
内扩散
10、2吸附平衡与吸附速率
3、总传质速率方程（注意理解！）
dqA
d
K y P (YA
YA*)
K
x
p
(
X
* A
XA)
式中：
Ky，Kx——气相和吸附相总传质系数，由经验式求得； αp—吸附剂颗粒的外表面积，m2/m3； YA，（XkgA吸—附—质吸）附/质（Ak在g载气气相）和，固（体k吸g吸附附剂质内）表/面（的kg比吸质附量剂浓）度；，
10、1吸附和吸附剂
• 10、1、1吸附的分类及特点 物理吸附：靠分子力
1、吸附的分类
产生的吸附 化学吸附：靠化学键
产生的吸附
2、物理吸附与化学吸附的比较（教材P163 表9-1）
注意：两种吸附既有区别，也有联系（？）
10、1吸附和吸附剂
• 10、1、2吸附剂 1、吸附剂 的选取原则 （1）吸附能力强，吸附容量大（吸附容量：指在一
（3）传质区内饱和度的计算（破点出现时）
S Z fZa Z
式中：S——饱和度；其它符号同（2）。
（4）传质区内传质单元数的计算
N og Gs
Za
Za
(K y p ) H og
式中：Nog——传质单元数；Za—— 传质区高度；Gs——气体通过床层的质 量流速，kg载气/m2.h；Ky——气相传质 系数；αp——吸附剂颗粒的外表面积， m2/m3；Hog——传质单元高度。
（2）穿透现象：当吸附波的前沿刚到床层的
出口端时称为穿透现象。
（3）破点：出现穿透现象后，吸附波稍微向前
移动一点，在流出物的分析中就有吸附质漏出来， 该点称为破点。
（4）穿透时间（ τb ）：到达破点所需的时
间即为穿透时间。
（5）平衡时间（ τe ）：吸附波（S形曲线的
尾部）刚好到达吸附床层出口所需的时间就是平 衡时间。
第十章 吸附法净化气态污染物
• 吸附的概念：是一种固体表面现象，利用多 孔性固体吸附剂处理气体混合物，使其中所 含的一种或数种气体组分吸附于固体表面上， 以达到气固分离的单元操作过程。
• 吸附的特点：选择性高、分离效果好、净化 效率高、设备简单、操作方便、能分离其它 过程难以分离的混合物，可有效分离浓度很 低的有害物质，易实现自动控制。
生
适用于对温度敏感的物质
化学再生
向床层中通入某种物质使吸附质发生化学反应，生 成不易被吸附物质而解吸下来
10、6 吸附净化法的应用
10、6、1 吸附法净化NOx 1、一般活性碳法
2、COFZA法
10、6、2吸附法净化CxHy
含溶剂的废气
预处理部分
吸附 再生
溶剂回收
10、6、3吸附法净化SO2
10、4固定床吸附过程的计算
（3）实际操作时间
B b m
或
B K(Z Zm )
式时中间：；τm—Zm——持—续与时持间续损作失用；时τ间B—损—失实对际应操的作 “吸附床层的高度损失”，即没有起吸附作 用的死层，其它参数同前。
例题：（P186习题3）
3、 解： 由希洛夫方程得
B K Z Zm K 0.1 Zm 109
解得 Z 1.23m
即为固定床吸附器的高度
又
Q
60 D2
4