吸附法净化气态污染物
第06章_吸附法净化气态污染物
3）变浓度吸附。气体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性的吸附，然后用少量强吸附性气体解吸 再生。
吸附技术的应用
（1）气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气体中的 水分脱到痕量，再聚合。
第六章 吸附法净化气态污染物
吸附及吸附剂 吸附机理 吸附装置及工艺
引言
1、吸附净化的概念： （1）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。 （2）吸附净化是利用多孔性固体物质的这一特点，实 现净化废气的一种方法。 2、吸附净化法的特点 （1）适用范围 ①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理 的气体量不宜过大； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。
分布。
（2）化学吸附的特点
吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸 附称为化学吸附。
有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种 物质有吸附作用。
一般为单分子层吸附，分子不能在表面自由移 动。
吸附牢固，解吸困难。
1.吸附类型：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；
第四章 净化气态污染物的方法
第四章 净化气态污染物的方法
我们都知道，大气污染物分类为气态污染物和颗粒状污染物，本章是针对于气态污染物的处理方法进行学习。工程上净化气态污染物的方法主要有以下几种：利用溶液的溶解作用所组成的气体吸收净化；利用固体表面吸附作用的吸附净化；利用某些催化剂的催化转化；有机物的高温焚烧等方法。
§1 吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物是利用气体混合物中各种成分在吸收剂中的溶解度不同，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的操作过程。
吸收分为物理吸收和化学吸收两大类。吸收过程无明显的化学反应时为物理吸收，如用水吸收氯化氢。用水吸收二氧化碳的感。吸收过程中伴有明显化学反应时为化学吸收，如用碱液吸收难以达到排放标准，因此大多数采用化学吸收。
吸收法不但能消除气态污染物对大气的污染，而且开可以使其还可以使其转化为有用的产品。并且还有捕集效率高、设备简单、一次性投资低等优点，因此，广泛用于气态污染物的处理。如处理含有SO 2、H 2S 、HF 和NO x 等废气的污染物。
一、吸收平衡理论
物理吸收时，常用亨利定律来描述气液两相间的平衡，即
i i i x E p =* 式
中*i p ——i 组分在气相中的平衡分压，Pa ；
i x ——i 组分在液相中的浓度，mol%；
i E ——i 组分的亨利系数，Pa 。
若溶液中的吸收质（被吸收组分）的含量i c 以千摩尔/米
3表示，亨利定律可表示为： i i i H c p =
*或i i i p H c =
i H ——i 气体在溶液中的溶解度，kmol/m 3·Pa 。 亨利定律适用于常压或低压下的溶液中，且溶质在气相及液相中的分子状态相同。如被溶解的气体在溶液中发生某种变化（化学反应、离解、聚合等），此定律只适用于溶液中未发生化学变化的那部分溶质的分子浓度，而该项浓度决定于液相化学反应条件。
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。
净 化 气 态 污 染 物 方 法
5.1 净化气态污染物方法
控制SO2 、NO x 碳氢化合物、氟化物等气态污染物的排放，主要的途径是净化工艺尾气。目前常用的方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法等。
5.1.1吸收法
5.1.1.1吸收法的基本原理
（1）吸收的概念
利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组分有选择地吸收分离过程称作吸收（absorption）。具有吸收作用的物质称为吸收剂（absorbent），被吸收的组分称为吸收质（absorbate）。吸收操作得到的液体称为吸收液或溶液，剩余的气体称为吸收尾气
根据吸收过程中发生化学反应与否，将吸收分为物理吸收和化学吸收。物理吸收（physical absorption）是指在吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被吸收组分溶于液体的过程，如用水吸收HCl气体。化学吸收（chemical adsorption）是指吸收过程中发生明显化学反应，如用氢氧化钠溶液吸收SO2，用酸性溶液吸收NH3等气体。
吸收法净化气态污染物就是利用混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同，或与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来。由于化学反应增大了吸收的传质系数和吸收推动力，加大了吸收速率，因此对于废气流量大、成分比较复杂、吸收组分浓度低的废气，大多采用化学吸收。吸收法是分离、净化气体混合物最重要的方法之一，被广泛用于净化含SO2、NO x、HF、HCL等废气。
（2）吸收平衡
假定某一个容器中盛有液体（图5-1），在液体上面有一定的气体空间，液体中溶解某种气体，达到平衡状态时，同一时间里溶解于液体中的气体分子数等于从液体中解脱出来的气体分子数。
废气处理的几种主要方法
废气处理的几种主要方法
废气处理的7种主要方法：
1、冷凝法废气治理：
通常是高温热蒸气中含有重金属有机蒸汽如：汞蒸气、砷、硫、磷的气态物体，可以利用蒸汽冷却凝结成固态状，对高浓度有机蒸汽汞、砷、硫、磷进行回收利用。
2、燃烧法处理废气
如果废气中的主要有害物含量可燃烧，且烧后无残留物，可以将可燃物质加热后与氧化合进行燃烧，使污染物转化成二氧化碳和水等，从而达到空气净化的目的。
3、吸收法治理废气
如果废气中的主要有害气体成分是可溶于水的，可以利用它的这一特性，直接进行水洗溶解，某些物质易溶于水或其他溶液的性质，使废气中的有害物质进入液体以净化气体，最常见的就是传统的喷涂车间的水帘柜去除漆雾的过程。
4、吸附法治理废气
使废气与多孔性固体（吸附剂）接触，将有害物质吸附在固体表面，以分离污染物，这是常见的空气过滤器分离过滤方法。
9.3-9.6 气态污染物的吸附净化法
9.3.3透过曲线的计算
图9-17中，设在一横断
面为A、空隙率为ε的
吸附床层中，一流体以 平均线速度u流过，在 到达Z截面时浓度为C， 取dZ微元床层进行物 料衡算。
Z dZ uAC
uAC (uAC) dZ
Z
图 9-17 固定床吸附物料衡算
V=0.223×10-3m3/min （ 在
34.4kPa 下 ） ， 初 始 浓 度
C0=65μL/L （ 在 34.4kPa 下 ） ，
吸附剂总量为0.6g，床层高 为 Z=2.5cm ， 床 层 面 积
图9- 22例9-3的透过曲线
A=0.5cm2。
解：依据透过曲线可以用加和的办法计算传质区内被吸附的 有机蒸气量。加和C=0.01C0到C=C0的有机蒸气量就相当于传 质区内被吸附的有机蒸气量（参照图9-16（b）中（1-f ）部 分）。在增量⊿τ为50min的时间间隔下，根据透过曲线加和
在时间dτ内，吸附质
的变化量为：
流入 流出 (uAC) dZd
Z
这部分吸附质应分别存在于该微元床层的流动 相与固定相中，所以
(uAC) dZd＝ ［(１－）ACs dＺ) d＋ ( ACdZ ) d
Z
上式中，CS为固定相中吸附质浓度。上式经过 简化整理得
如何治理大气污染？（吸收法和吸附法）—上
如何治理大气污染？（吸收法和吸附法）—上
气态污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同，常用的有：吸收法、吸附法、催化法、冷凝法、燃烧法、生物、膜分离、电子束等。
一、吸收法
吸收是气体混合物中的一种或多种组分溶解于选定的吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气相中分离出去的操作过程。当用某种液体作为吸收剂处理气体混合物时，在气-液相的接触过程中，由于气体混合物中的不同组分在同一种液体中的溶解度不同，气体中的一种或数种溶解度大的组分将进入到液相中，从而使气相中各组分相对浓度发生了改变，达到混合气体分离净化的目的。用吸收法治理气态污染物即用适当的液体作为吸收剂（对要去除的气体溶解度大），使含有有害组分的废气与其接触，使这些有害组分溶于吸收剂中，气体得到净化。
气体吸收可以分为物理吸收和化学吸收。
物理吸收在吸收过程中进行的是纯物理溶解过程，即溶解的气体与溶剂或溶剂中某种成分不发生任何化学反应，如用水吸收CO2或吸收SO2等。吸收过程的推动力等于气体在气相中的分压与溶液中溶质气体的平衡蒸气压之差。溶解了的气体所产生的平衡蒸气压与溶质及溶剂的性质、体系的温度、压力和浓度有关。
化学吸收在吸收过程中常伴有明显的化学反应发生，即溶解的气体与溶剂或溶剂中的某一成分发生化学反应，如用碱液吸收CO2,用酸溶液吸收氨等。化学反应发生物质的转变，大大降低了溶液中溶解气体的浓度，导致气体平衡蒸气压的下降，增大了吸收推动力，加大了吸收速率，因而在处理以大气量、有害组分浓度低为特点的各种废气时，化学吸收的效果要比物理吸收好得多，因此在用吸收法治理气态污染物时，多采用化学吸收法进行。
吸附法净化气态污染物
处理，以减轻吸附系统负荷。
§7-2-2 吸附理论
一、吸附平衡 1. 平衡关系的表示
某时刻： 吸附速度＝脱附速度 → 动态吸附平衡
此时，吸附质在气相中的浓度称为平衡浓度→ p* 吸附质在固相中的浓度称为平衡吸附量 →XT
XT为吸附剂吸附量的极限值，亦称静活性。
对于一定的吸附剂， XT ＝f（T，p）
2.常用工业吸附剂
（1）活性炭
按形状分：粒炭和粉炭 非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物性。 可吸附：苯类、恶臭物质、醛酮类等。 （2）活性氧化铝
根据晶格构造分：α 型和γ 型
极性吸附剂，对水的吸附容量很大。 用于：气体的干燥，脱硫及含氟废气净化等。
（3）硅胶 分子式: SiO2.nH2O 极性吸附剂，亲水性强，孔径均一。 常用作干燥剂，也可作催化剂载体。 (4) 沸石分子筛 ［M2(Ⅰ)· M2(Ⅱ)］O· Al2O3· nSiO2· mH2O
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）
（ 2）浓度
C0 ￪，吸附量￪；
C0 ￪ ￪ ，较早达饱和，吸附剂用量大，再生频繁。
气态污染物的治理-吸收法
入液相，还需对吸收液作进一步处理，以免产生 二次污染。 4、综合利用，将废物资源化。
吸收与解吸
一个完整的吸收分离过程一般包括吸收和解吸两部分。
• 气体吸收是传质分离过程。 – 传质分离过程中，是组分在 两相间的分配不同（平衡） 来实现分离。 – 气体吸收过程包含组分从一 相到另一相的转移。 – 过程的推动力为：浓度差 C
(3) 对于低浓度气体吸收，两相的组成通常用物质的量 比来表示
液相中溶质的摩尔数 X 液相中溶剂的摩尔数
x 1 x
Y
气相中溶质的摩尔数 气相中惰性组分的摩尔
数
y 1 y
Ye
1
mX (1 m) X
当溶液浓度很低时,上式右端分母约等于1,于是上式可简化为:
Ye=mX
（一）化学吸收的气液平衡—双膜理论
• 燃烧法是通过燃烧将可燃性气态污染物转变为无 害物质。
• 催化转化法是在催化剂的作用下，将废气中气态 污染物化为非污染物或其他易于清除的物质。
• 冷凝法是利用气体沸点不同，通过冷凝将气态 污染物分离。
• 生物法主要依靠微生物的生化降解作用分解污 染物。
• 膜分离法利用不同气体透过特殊薄膜的不同速 度，使某种气体组分得以分离。
吸收原理
• 物理吸收原理 吸收过程的相平衡 机理（双膜理论）
吸附法治理化工废气的原理
吸附法治理化工废气的原理
一、引言
化工行业是我国国民经济的重要支柱产业之一，但同时也是环境污染
较为严重的行业之一。化工废气中含有大量的有害物质，如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。因此，治理化工废气污染已成为当前环保工作的重要任务之一。
吸附法是治理化工废气污染的常用方法之一。本文将从吸附法的原理、吸附剂种类及其性能以及吸附过程中影响因素等方面进行详细阐述。
二、吸附法的原理
吸附法是指利用固体材料（称为吸附剂）对废气中有害物质进行物理
或化学吸附而实现净化目的的方法。其原理主要包括两个方面：
1. 物理吸附
物理吸附又称为静电作用或范德华力作用，是指在分子间存在弱相互
作用力时，分子间会发生相互作用而形成聚集现象。这种聚集现象会
使废气中的有害物质被吸附剂表面的微孔或多孔结构所吸附，从而达
到净化目的。物理吸附具有可逆性，即在一定条件下，吸附剂可以释
放出被吸附的有害物质。
2. 化学吸附
化学吸附是指在分子间存在强相互作用力时，分子间会发生化学反应
而形成聚集现象。这种聚集现象会使废气中的有害物质与吸附剂表面
发生化学反应而形成新的化合物，从而达到净化目的。与物理吸附不同，化学吸附具有不可逆性。
三、吸附剂种类及其性能
1. 活性炭
活性炭是一种具有高度孔隙度和比表面积的多孔性固体材料。其孔径
大小和分布均匀，且表面活性较高。因此，活性炭对气态污染物具有
较好的物理吸附能力。此外，活性炭还具有耐酸碱、耐腐蚀等特点，
在处理酸碱废气时也能发挥较好的效果。
2. 分子筛
分子筛是一种具有特殊多孔结构的固体材料。其孔径大小和形状均匀，具有很强的选择性吸附性能。因此，分子筛对废气中的有机物、水蒸
《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物
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
二、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
➢ 硅胶 硅胶是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅
酸聚合物颗粒，其中含硅大于95%。硅胶对极性 分子和不饱和烃基具有明显的选择性，并对芳香 族的π键有很强的选择性，与活性炭相比较，孔 径分布比较单一和窄小。
➢ 分子筛 分子筛是一种人工合成的泡沸石，孔径0.3
～1nm，与天然泡沸石一样是水合铝硅酸盐的晶
二、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
2.工业吸附剂 ➢ 活性氧化铝
活性氧化铝是一种极性吸附剂，含氧化 铝大于92%，也常用作催化剂的载体。
➢ 活性炭 活性炭是许多具有较高吸附性能的碳基
物质的总称。一般来说是指比表面积大于 500m2/g、含碳大于95%的碳基物质。活性炭 的结构特点是具有非极性的表面，为疏水性 和亲有机物质的吸附剂。
四、吸附剂再生
吸附剂再生方法
吸附剂再 生方法
特点
热再生 使热气流（蒸气汽、热空气或惰性气体）与床层接触直接加热床层， 吸附质可解吸释放，吸附剂恢复吸附性能。不同吸附剂允许加热的 温度不同。
气态污染物控制技术基础
不少研究者针对某些典型的或有重要实际意义的 系统和条件，取得比较充分的实测数据，在此基础 上提出了特定物系在特定条件下的吸收系数经验公 式。这种经验公式只在规定条件范围之内时，才能 得到可靠的计算结果。
【理解】（1）对于易溶气体组分，溶质在吸收剂中 的溶解度很大。当m值很小时，组分在液相中的传 质可以忽略，这时总吸收系数可近似地认为等于气 相分吸收系数。这种情况下的传质速率为气膜传质 过程所控制，如碱或氨溶液吸收SO2的过程。 （2）对于难溶气体组分，当m值很大时，可以 忽略组分在气体中的传质阻力。这时总吸收系数可 近似地认为等于液相中的传质分系数。这种情况下 的传质速率为液膜传质过程所控制。
所以，填料层高度的计算涉及物料衡算、传质速率与相 平衡三种关系式的应用。
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。
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。化学吸附的吸附力较强，主 要特征有：
吸附法净化气态污染物
rd k d A
§3.3 吸附理论
达到吸附平衡时，两个速率应相等，ra=rd
k a PA (1 - A ) Βιβλιοθήκη Baidud A
朗格缪尔吸附等温方程式：
A
kP A 1 kP A
它是温度的函数，表征了固体表面对气体组分A吸 附能力的强弱程度，因而它是一个吸附的特征值。
§3.3 吸附理论
§3.2吸附剂
炭分子筛是最新发展的一种孔径均一的新品种，具 有良好的选择性。 活性炭纤维是一种新型的高效吸附剂，它是用超细 的活性炭微粒与各种纤维素、人造丝、纸浆等混合 制成各种不同类型的纤维状活性炭。微孔范围在 0.5～1.4nm，比表面积大，有较大的吸附量和较快的 吸附速率。主要用于吸附各种无机和有机气体、水 溶性的有机物、重金属离子等，特别对一些恶臭物 质的吸附量比颗粒活性炭要高出40倍。
§3.3 吸附理论
静活性(静态吸附量) 在一定温度下，与气相中吸附质的 初始浓度达平衡的最大吸附量。 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，吸附质最终不能全部被吸附，当流出气体中出现 吸附质时，即认为此时吸附剂已失效，这样计算出来的 单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。 动活性永远小于静活性。在多数情况下不允许吸附质逸 出吸附床层，因此在计算吸附剂用量时，要按动活性来 计算。
污染控制化学
大气污染控制技术4 气态污染物净化技术
4.1.3 吸收设备
4.1.3.1吸收设备的分类 • 根据气、液两相界面的接触形式，吸收设备分为 表面、鼓泡式和喷洒式吸收器三大类。 1．表面吸收器（填料塔） • 两相接触表面是静止液面或流动的液膜表面。 • 主要有填料塔、液膜吸收器、水浴吸收器。 • 填料塔内装有填料，填料表面被吸收液润湿，进 行表面吸收。
• 可用于高温气体冷却、除尘。 • 缺点：喷嘴易堵。
大气污染控制技术 4 气态污染物净化技术 23
4．文丘里吸收器
• 原理同文丘里洗涤器。 • 吸收液进入喉管被高速气流分散成细小雾滴， 气液接触面积大，湍流作用强，传质效果好。 液气比0.3—1.5L/ m3。 • 优点：气液接触面积大，效率高； • 气体处理量大，设备体积小； • 可除尘冷却气体。 • 缺点：压降大，气体在喉管速度高（40— 80m／s）。
4 气态污染物净化技术 22
大气污染控制技术
3．喷洒吸收器（喷淋塔） • 喷洒吸收器中液体以液滴形式分散于气体中。
• 气液两相逆流操作，吸收液通过喷嘴均匀地向
下喷洒，气、液吸收通过液滴接触而进行。 • 主要参数：喷淋密度不小于10~20m3/L，可循 环用液。 • 优点：结构简单，投资省；
• 气体压降小，运行费用低；
大气污染控制技术 4 气态污染物净化技术 10
5.除雾 • 洗涤器内易生成“水雾”、“酸雾”或“碱雾”， 对烟囱造成腐蚀，产生结垢，排入环境造成污染。 • 解决办法：处理后烟气经过除雾器（折流式、旋风、 丝网和电）之后再排放。 6.气体再加热 • 高温烟气净化后，温度下降很多，直接排入大气， 在一定的气象条件下，将出现“白烟”现象； • 另外，烟气温度低，热力抬升作用减少、扩散能力 降低，容易造成局部污染。
吸附法净化气态污染物分解
§11.1 概述
§11.1.2 吸附剂
（1）吸附剂的种类和性质 ①活性炭 活性炭是一种具有非极性表面、疏水性和亲有机物的吸 附剂，常常被用来吸附回收空气中的有机溶剂（如苯、 甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛等），还可以用来分离 某些烃类气体，以及用来脱臭等。活性炭的主要缺点是 具有可燃性，使用温度一般不超过200℃。
大气污染控制工程
李广超
11 吸附法净化气态污染物
教学内容 §11.1 概述 §11.2 吸附理论 §11.3 吸附反应设备及计算 §11.4 应用
§11.1 概述
§11.1 概述 §11.1.1 吸附法基本原理
（1）吸附的概念 吸附(Adsorption) :由于固体表面上存在着分子引力 或化学键力，能吸附分子并使其浓集在固体表面上的现 象。 吸附剂(Adsorbent)：具有吸附作用的固体物质。 吸附质：被吸附的物质。
§11.1 概述
炭分子筛是最新发展的一种孔径均一的新品种，具有良 好的选择性。 活性炭纤维是一种新型的高效吸附剂，它是用超细的活 性炭微粒与各种纤维素、人造丝、纸浆等混合制成各种 不同类型的纤维状活性炭。微孔范围在0.5～1.4nm，比 表面积大，有较大的吸附量和较快的吸附速率。主要用 于吸附各种无机和有机气体、水溶性的有机物、重金属 离子等，特别对一些恶臭物质的吸附量比颗粒活性炭要 高出40倍。
吸附法净化气态污染物的几个基础问题
途遍及 水处理 、 色 、 脱 气体吸 附等各个方
面。
活 性 炭 是 应 用 最 早 ， 用 途 广 泛 的 一 种 优 良吸 附 剂 ， 具 有 非 极 性 表 面 、 水 它 疏 性 和 亲 有 机 物 的 吸 附 剂 ，常 常 被 用 来 吸
的极限荷 载刚度值大 约是双面 圈梁构 造 柱 加 固的 １ 倍 ： ． ５
同 ， 附可 分 为 物 理 吸 附 和 化 学 吸 附 。 吸 １１ 理 吸 附 ．物 物 理 吸 附 是 由于 分 子 问 范 德 华 力 引
吸 附法 净化气 态污染 污染物 的优 点
是 （） 化 效 率 高 ； ２ 能 回 收 又 有 用 组 １净 （）
分 ； ３ 设备 简单 、 程 短 ， （） 流 易于 自动控 制； ４ 无腐蚀 性， 会造 成二次污染 。 （） 不 ４ 吸 附剂 的种类 ．
种吸 附同时发生 。
Βιβλιοθήκη Baidu
２暇 附 量 ． 在 一 定 条 件 下 单 位 质 量 吸 附 剂 所 吸 附 的 吸 附 质 的 量 称 为 吸 附 量 ， “ ｇ吸 用 Ｋ
附质 ／ Ｋｇ吸 附剂 ” 来表示 ， 也可 以用 质量 分数表示 。它是 衡量吸 附剂吸 附能力 的 重 要 物 理 量 ， 此 ， 工 业 上 被 称 为 吸 附 因 在 剂 的活性 。吸附剂 的活性可分 为静活 性
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堆积密度／（kg·m-3) 350～600 750～1000
800
沸石分子筛
4A
5A
X
800
800
800
热容/(kJ·kg-1·K-1)
0.836～ 1.254
0.836～ 1.045
0.92
0.794
0.794
－
操作温度上限/K 平均孔径/? 再生温度/K
423 1.2～4.0 373～413
773
三、吸附剂再生
?当吸附床层达到饱和时，就必须对吸附床进行 再生，也称为吸附质的解吸。 ?吸附剂再生过程是吸附过程的逆过程 ?再生首先必须破坏吸附平衡，使吸附过程向着 解吸的方向进行，然后将解吸出来的气体移走。
三、吸附剂再生
吸附剂再生方法
吸附剂再 生方法
特点
热再生 使热气流（蒸汽、热空气或惰性气体）与床层接触直接加热床层， 吸附质可解吸释放，吸附剂恢复吸附性能。不同吸附剂允许加热的 温度不同。
本章学习内容： ? 吸附及吸附剂 ? 吸附装置及工艺 ? 吸附净化法的应用
第一节 吸附及吸附剂
? 物理吸附与化学吸附 ? 吸附剂的选择原则及工业吸附剂
一、物理吸附与化学吸附
物理吸附 ：作用力为分子间引力 化学吸附 ：作用力为化学键力
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
大气污染控制工程
第六章 吸附法净化气态污染物
第六章 吸附法净化气态污染物
利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使 一种或数种气体组分吸附于固体表面上，达到气 体分离目的。 吸附质 —— 被吸附物质 吸附剂 —— 附着吸附质的物质 优点：选择性高、分离效果好、设备简单 缺点：吸附容量小、吸附体积大
第六章 吸附法净化气态污染物
然泡沸石一样是水合铝硅酸盐的晶体。 分子筛的结构是有许多孔径均匀的孔道和孔穴构成的，
提供了很大的比表面积，且只允许直径比孔径小的分子进入， 故称为分子筛。wenku.baidu.com
吸附选择性强， 吸附能力强，较高温度下仍具有较强 的吸附能力。
三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
2.工业吸附剂
常见吸附剂的主要特性
吸附剂类别
颗粒活性炭 活性氧化铝 硅胶
三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
2.工业吸附剂 ?活性氧化铝
活性氧化铝是一种极性吸附剂，含氧化铝大于 92%，也常用作催化剂的载体。
含水氧化铝加热脱水而制成的多孔物质，有粒状、 片状和粉状
?活性炭 活性炭是许多具有较高吸附性能的碳基物质的
总称。一般来说是指比表面积大于500m2/g、含碳大于 95%的碳基物质。活性炭的结构特点是具有非极性的 表面，为疏水性和亲有机物质的吸附剂。
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，再生温度可与吸附温度相同。
通气吹扫 向再生设备中通入基本上无吸附性的吹扫气，降低吸附质在气相中 再生 的分压，使其解吸出来。操作温度愈高，通气温度愈低，效果愈好。
置换脱附 采用可吸附的吹扫气，置换床层中已被吸附的物质，吹扫气的吸附 再生 性愈强，床层解吸效果愈好，比较适用于对温度敏感的物质。为使 吸附剂再生，还需对再吸附物进行解吸。
化学再生 向床层通入某种物质使吸附质发生化学反应，生成不易被吸附的物 质而解吸下来。
第五节 吸附净化法的应用
? 吸附法净化含氮氧化物废气 ? 吸附法净化含二氧化硫废气
三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
?硅胶 硅胶是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗
粒，其中含硅大于95%。 硅胶对极性分子和不饱和烃基具有明显的选择性，并对
芳香族的π键有很强的选择性，与活性炭相比较，孔径分布 比较单一和窄小。
三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
?分子筛 分子筛是一种人工合成的泡沸石，孔径0.3～1nm，与天
浓度范围广。对单台吸附器来说，吸附操作是 间歇过程。
固定床吸附器 （a)(b)立式吸附器 （c)卧式吸附器
二、吸附工艺
两台固定床轮 流进行吸附与再生 操作，使气体的吸 附操作得以连续进 行
有机气态污染物固定床吸附工艺流程
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
示。
二、吸附平衡
几种常见污染物在活性炭上 的吸附等温线
吸附平衡可用吸附等温 线。
常见的吸附等温式有： 朗格谬尔(Langmuir) 吸附等 温式、弗伦得利希 (Freundlich) 吸附等温式、 捷姆金(Temkin) 吸附等温式、 BET方程等。
三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
1.吸附剂的选择原则 ? 吸附容量大，吸附能力强 ? 巨大的比表面积和孔隙率 ? 良好的选择性 ? 良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性 ? 颗粒均匀 ? 再生能力好 ? 来源广泛，成本低廉
高，与反应热的数量级相当
非活性吸附活化能低，活性吸附活 化能高
单分子层或单原子层
通常是不可逆
用于测定表面浓度，吸附及解附速 率；估计活性中心的面积；阐明表
面反应动力学
一、物理吸附与化学吸附
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、吸附平衡
当吸附速率＝脱附速率时，吸附平衡，此时吸附量 达到极限值 平衡吸附量：在一定温度下，吸附剂上所吸附的吸附质 与气相中吸附质的初始浓度成平衡的最大吸附量，一般 用单位质量吸附剂在吸附平衡时所能吸附的吸附质量表
示。平衡吸附量又称为静态吸附量或静活性，常用am表
673
873
873
873
18～45
22
4
5
13
473～523 393～423 473～573 473～573 473～573
比表面积/(m2·g-1) 700～1500 210～360
600 －
－
－
第二节 吸附装置及工艺
? 吸附装置 ? 吸附工艺 ? 吸附剂再生
一、吸附装置
固定床吸附器 结构简单、操作简便、操作弹性大、适用
一、物理吸附与化学吸附
项目 吸附剂 吸附物 温度范围 吸附热 速率及活化能 覆盖情况 可逆性
某些应用
物理吸附 一切固体 低于临界点的一切气体
低温 低，与凝结热数量级相同
非常快，活化能低
单层或多层吸附 可逆
用于测量固体表面积以及 孔隙大小；分离或净化气
体和液体
化学吸附
某些固体
某些能与之起反应的气体
通常是高温