气态污染物催化净化起燃特性的模型建立与分析
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。
二、双膜理论吸收是气相组分向液向转移的过程，由于涉及气液两相间的传质，因此这种转移过程十分复杂，现已提出了一些简化模型及理论描述，其中最常用的是双膜理论，它不仅用于物理吸收，也适用于气液相反应。
毕业设计----汽油机HC排放的生成机理及净化措施
毕业设计----汽油机H C排放的生成机理及净化措施-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN汽油机HC排放的生成机理及净化措施摘要汽车作为现代化交通工具，给人们的生产与生活带来了极大方便。
可是它的尾气排放物却给大气环境造成了严重污染。
通过对汽车尾气中的固体悬浮微粒、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅和黑烟等有害成份及其危害机理进行分析。
探讨了治理汽车尾气污染的主要原因，提出了汽车尾气污染防治的若干对策。
本文主要论述了车用汽油机HC排放物控制的必要性，探讨了HC的生成机理及其影响因素，介绍了各种车用汽油机HC排放的控制技术，分析了各种净化技术的特点和存在的问题。
关键词：汽油机；碳氢化合物；生成机理；净化措施Generation Mechanism of HC from Vehicle Gasoline Engine and ItsEmission Control TechniqueAbstractAs the modern means of transportation, automobiles bring great convenience to peoplep's life and production. However, the exhaust emissions cause terrible pollution to atmospheric environment. Analyzing harmful components: solid suspended particles, Carbonmonoxide, Nitrogen oxides, Hydrocarbons, Lead and smoke and it’s hazards analyses of the mechanism, the author discusses the main reasons of managing vehicle exhaust pollution and puts forward a number of countermeasures of controlling and prevention of automobile exhaust pollution.The article discusses the necessity of HC emissions control from vehicle gasoline engine, as well as the generation mechanism of HC and it’s influence factors. HC emission control techniques of all kinds of vehicle gasoline engines are introduced along with the features and problems of respective purification technique.Key word: gasoline engine; HC; generation mechanism; purification measures目录1 绪论 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。
气态污染物的净化
（3）活性氧化铝。活性氧化铝可用于气体和液体的干燥，石油气的
浓缩、脱硫、脱氢，以及含氟废气的治理。含水氧化铝在严格控制的 升温条件下，加热脱水便制成多孔结构的活性氧化铝，具有良好的机
械强度。
（4）分子筛。分子筛被广泛用于废气治理中的脱硫、脱氮、含汞蒸 气净化及其他有害气体的吸附。它是一种人工合成沸石，具有立方晶 体的硅酸盐，属于离子型吸附剂。因其孔径整齐均匀，能选择性地吸 附直径小于某个尺寸的分子，故有很强的吸附选择性。由于分子筛内 表面积大，因此吸附能力较强。
（2）酸吸收法。 普遍采用的是稀硝酸吸收法。由于NO在12％以上硝酸中的溶解度比在水中大 100倍以上，故可用硝酸吸收NOx废气。硝酸吸收NOx 以物理吸收为主，最适 用于硝酸尾气处理，因为可将吸收的NOx返回原有硝酸吸收塔回收为硝酸。
小，更适合于易溶气体吸收的气膜控制过程。
（三）化学吸收
1．化学平衡与相平衡
化学吸收是指溶质被吸收时，选择溶剂中某些活性组分进行明显 的化学反应，如用碱溶液吸收CO2、SO2、H2S或用各种酸溶液吸收 NH3等。
化学吸收过程既服从上述的气、液相平衡关系，同时也服从化学平衡 关系。它的吸收速率除了与物理吸收过程中被吸收组分在气膜和液膜 中的扩散速率有关外，还与化学反应速率有关。
碳氢化物、卤素化合物、硫酸烟雾、源自化学烟雾等一、含二氧化硫废气的治理技术 1. 干法烟气脱硫
干法烟气脱硫技术包括电子束法、脉冲电晕法、荷电干粉喷射法、催
化氧化法、活性炭吸附法、和流化床氧化铜法等。
（1）电子束法。
电子束脱硫技术是一种物理与化学方法相结合的的高新技术。它利用电 子加速器产生的等离子体氧化烟气中的SO2（NOx），并与注入的NH3 反应，生成硫铵和硝铵化肥，实现脱硫、脱硝目的。在辐射场中，燃煤
VOCs催化燃烧的催化剂原理、应用及常见问题
VOCs催化燃烧的催化剂原理、应用及常见问题催化燃烧技术作为VOCs废气处理工艺之一，因为其净化率高，燃烧温度低（一般低于350℃），燃烧没有明火，不会有NOx等二次污染物的生成，安全节能环保等特点，在环保市场应用有了很好的发展前景。
催化剂作为催化燃烧系统的关键技术环节，催化剂的合成技术及应用规则就显得尤为重要。
1、催化燃烧反应原理催化燃烧反应原理是有机废气在较低温度下在催化剂的作用下被完全氧化和分解，达到净化气体目的。
催化燃烧是典型的气固相催化反应，其原理是活性氧参与深度氧化作用。
在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低反应的活化能，同时使反应物分子富集在催化剂表面上以提高反应速率。
借助于催化剂，有机废气可以在较低的起燃温度下无焰燃烧并且在释放大量热量，同时氧化分解成CO2和H2O。
催化燃烧的催化剂反应原理图2.什么是低温催化剂低温催化剂性能指标：起燃温度≤200℃，氧化转化效率≥95%，孔密度200-400cpsi，抗压强度≥8MPa。
3.VOCs催化剂在催化燃烧系统中的作用与影响通常VOCs的自燃烧温度较高，通过催化剂的活化，可降低VOCs 燃烧的活化能，从而降低起燃温度，减少能耗，节约成本。
另外：一般（无催化剂存在）的燃烧温度都会在600℃以上，这样的燃烧会产生氮氧化物，就是常说的NOx,这也是要严格控制的污染物。
催化燃烧是没有明火的燃烧，一般低于350℃，不会有NOx 生成，因此更为安全和环保。
4.什么是空速？影响空速的因素有哪些在VOCs催化燃烧系统中，反应空速通常指体积空速（GHSV），体现出催化剂的处理能力:反应空速是指规定的条件下，单位时间单位体积催化剂处理的气体量，单位为m3/(m3催化剂•h)，可简化为h-1。
例如产品标注空速30000h-1：代表每立方催化剂每小时能处理30000m3废气。
空速体现出催化剂的VOCs处理能力，因此和催化剂的性能息息相关。
5.贵金属负载量与空速的关系，贵金属含量是越高越好吗？贵金属催化剂的性能与贵金属的含量、颗粒大小和分散度相关。
建立大气污染物溯源模型及其应用研究
建立大气污染物溯源模型及其应用研究随着经济快速发展和城市化过程的加快，大气污染问题日益严重。
如何有效地治理大气污染已经成为许多国家和地区亟待解决的问题。
建立大气污染物溯源模型，对于污染来源和治理提供有力的科学依据。
一、大气污染物溯源模型大气污染物溯源模型是一种利用大气环境和大气污染物相互关系的数学模型，通过对大气环境和污染物的数值分析和模拟，推断污染物来源和传输路径，从而解决大气污染物的来源和治理问题。
大气污染物溯源模型的建立需要依靠大量的空气污染物监测数据和相关环境数据。
其中，利用地面监测数据建立模型的方法主要有统计分析法、计算机模拟法、污染事件回溯方法等。
而利用卫星遥感数据建立模型的方法，则主要有遥感监测法、极化雷达监测法、光学遥感监测法等。
二、大气污染物溯源模型的应用大气污染物溯源模型的应用可以为大气环境管理和污染治理提供有力的科学依据。
下面，分别从大气污染监测、污染物来源识别、污染物传输规律及治理策略制定四个方面探讨其应用。
1. 大气污染监测大气污染监测是大气污染控制的第一步，也是了解污染物来源、传输路径的重要手段。
基于大气污染物溯源模型，可以对污染物进行监测和分析，从而精确掌握污染源及其污染程度。
这有助于科学地制定大气污染控制方案和评价污染治理效果，提高大气环保的水平。
2. 污染物来源识别大气污染物溯源模型可以通过对空气污染物源的分析，识别出污染物的来源和类型，分析污染物的排放源强、时空分布规律。
通过污染源的分析，可以为大气污染治理提供重要的科学依据。
3. 污染物传输规律大气污染物溯源模型可以对污染物的传输过程进行模拟分析，推断出污染物在大气中的空间分布和时间变化规律，及其对降水、沉降等的贡献。
这些数据对于污染物输移、转化模拟和空气质量评价等有着重要的意义。
4. 治理策略制定大气污染物溯源模型可以帮助制定大气污染治理策略，对大气污染进行有效治理。
通过各地大气污染物溯源模型建模，及时调整治理措施，不断优化治理方案，实现大气污染治理的战略转型。
《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。
催化转化法净化气态污染物
公式表示为：
式中：A--------催化剂活性， kg/(h.g)； W--------产品质量， kg； t----------反应时间， h； WR-------催化剂质量， g。
催化剂
净化气态污染物对催化剂的要求 ：
• a.高活性：要求催化剂具有去除有害物质的极高效率，因为气体 中所含有害物质浓度低，只有催化剂的活性很高，才能有效地去 除有害物质。
• b.高机械强度：因要处理的气体量往往很大，故要求催化剂具有 能承受流体冲刷压力的强度。
• c.高选择性：要处理的气体中往往成分复杂，因此，要求催化剂 有高的选择性。
NOx还原为N2
Pt 或Pd 0.5% CuCrO2
载体 SiO2 Ni、NiO
Al2O3
Ni或Al2O3 Al2O3
Al2O3-SiO2
Al2O3-SiO2 Al2O3-MgO
Ni Al2O3-SiO2 Al2O3-MgO
助催化剂 K2O或Na2O
Pt0.01%～ 0.015%
固定床反应器
固定床反应器
固定床反应器定义：
• 定义：凡是流体通过不动的固体物料所形成的 床层而进行反应的装置都称作固定床反应器。
• 其中尤以用气态的反应物料通过由固体催化剂 所构成的床层进行反应的气-固相催化反应器占 最主要的地位。
固定床反应器
• 固定床反应器的特点
– 优点: • 流体接近于平推流，返混小，反应速度较快 • 固定床中催化剂不易磨损，可长期使用 • 停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性 和转化率
VOCs废气治理系统催化燃烧 ppt课件
2021/3/26
VOCs废气治理系统催化燃烧 ppt课件
3
VOCs废气治理系统催化燃烧
干式过滤：废气经收集合并后，进入干式过滤箱，即是用纤维、无 纺布作为过滤材料，阻挡漆雾、粉尘进入活性炭吸附箱，避免造成活性 炭堵塞； 活性炭/分子筛吸附：经预处理后的废气进入活性炭吸附箱，在线 脱附系统至少采用一吸一脱工作模式，废气中有机污染物被活性炭吸附， 净化后的达标气体通过风机、排气筒排放； 催化燃烧：当活性炭吸附一段时间，启动脱附程序，对活性炭箱进 行脱附，脱附的高浓气体经加热进入催化燃烧设备，废气中污染物在 300℃左右温度条件下和催化剂的作用下被氧化分解为二氧化碳和水。
8
7 催化燃烧
介绍
催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作 用。在催化燃烧过程中，催化剂的作用是降低活化能，同时催化剂表面具有 吸附作用，使反应物分子富集于表面提高了反应速率，加快了反应的进行。 借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧，并氧化 分解为CO2和H2O排放，同时放出大量热能。利用释放出的能量进入换热系统 加热进气以及循环进行，直至有机物完全从活性炭内部分离，至催化室分解。
VOCs废气治理系统催化燃烧
中国XXX公司 王某某 2019-11-28
2021/3/26
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第八章生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
一、基本原理
净化步骤： ➢ 废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中
（即由气膜扩散进入液膜）； ➢ 溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一
步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并 吸收； ➢ 微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产 物或者二氧化碳和水； ➢ 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相本体,而H2O 则被保持在生物膜内。
塑料 焦炭
易清洗，材料易得，价格便宜 价格便宜，材料易得，吸水性好，吸附力强
比土壤和泥炭堆肥贵
无吸附能力，比焦炭贵，生物降 解率低
生物降解率较低
二、温度
温度是微生物的重要环境因素。
根据对温度的依赖，微生物可分为： ➢低温性（<25℃） ➢中温性（25•～40℃） ➢高温性（>40℃）
微生物 温度／℃
例子 乙烷 二甲苯、苯乙烯 氯甲烷、五氯苯酚 甲苯 聚乙烯 二氧化硫、硫化氢 硫醇(RSH)
三、生物净化反应器
1.反应器分类
➢ 根据微生物的存在形式，分为悬浮生长系统和附着 生长系统；
➢ 根据液相是否流动以及微生物群落是否固定，可分 为三类：生物过滤器、生物洗涤器和生物滴滤器。
生物净化反应器类型和特点
大气污染治理技术：第12周-气态污染物的其他净化法
燃烧净化
• 2 典型热力燃烧系统 • （1）配焰式燃烧系统 • 工艺特点： • 燃烧器将火焰配布成为许多布点成线的小火焰，
废气从火焰周围流过，迅速达到湍流混合。 • 优点：火焰分散，混合程度高、净化效率高等特
点。 • 缺点：但是当废气贫氧，废气中含有易沉积的油
• 废气不加处理直接排入大气将会对环境造成严重污 染，危害人体健康。
• 传统废气净化方法：吸附法、冷凝法和直接燃烧法 等。 传统方法缺点：常有易产生二次污染、能耗大、易 受有机废气浓度和温度限制等缺点。
• 催化燃烧技术优点：新兴的催化燃烧技术已由实验 阶段走向工程实践，并逐渐应用于石油化工、农药、 印刷、涂料、电线加工等行业。
热周围的气体，使其达到燃烧所需要的温度而实现的。 • 火焰传播三要素：（1）混合气体中的含氧量 • （2）混合气体中含有可燃组分的浓度 • （3）辅助燃料燃烧过程中所放出的热量 • 例如： • 丙烷气体在空气中很容易燃烧，但在氧和氮各占12%
和88%的气体中，丙烷燃烧非常困难。 • 爆炸极限：维持火焰传播的可燃气体的浓度范围。
燃烧净化
• （1）反应温度对热力燃烧的影响 • 反应温度：不是反应可以进行的温度 • 是反应速度可达到要求时的温度。 • 换言之：在一定的区域内，可燃组分的销毁达到
设计要求所需要的温度。 • **提高温度，反应就会加速。
燃烧净化
• （2）驻留时间对热力燃烧的影响 • 驻留时间：反应物以某种形式进行混合后在一定
• 颗粒状载体的优缺点： • 优点：是比表面积大 • 缺点：是压降大以及因载体间相互摩擦，造成活性
组分磨耗损失。 • 蜂窝载体是比较理想的载体型式， • 优点：具有很高的比表面，压力降较片粒柱状低，
《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
催化法净化气态污染物ppt详解.
第5页，共50页。
能单独对化学反应起催
2. 催化剂
其承载活性组分的作用 ，是催化剂具有合适形
化作用凡物单，能质独可使—加作用—速为。称化催化学为高剂本反活催身性应无化组，活分剂性而活，本性但的身具作的有用提化。 学组成在反状 积 约应与 、 活前粒增性度大组后从催分保而化用持增活量加性，不表、并变面节有的
1）暂时性中毒，亲和力较弱，通过水蒸气就可 以将毒物驱离催化剂表面，使其恢复活性
2）永久性中毒，亲和力强，无法将毒物驱离
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催化剂再生
再生是指催化剂在使用一段时间之后由于催化 剂的暂时性中毒或者老化，使催化剂失去了活 性或者活性降低了，我们需要经过一系列的工 艺处理来恢复活性，这就是再生，比如烧焦、 水蒸汽及溶剂冲洗等。
2）冶金或电力行业中SO2浓度较低，不能直接制酸，采用湿
式活性炭吸附尾气中二氧化硫，吸附增加浓度的同时，当 有水蒸气和氧气存在的情况下，催化氧化为硫酸
SO2
1 2
O2
H 2O
H 2SO4
第20页，共50页。
2.催化还原法
催化剂的作用下，利用还原剂（CH4/NH3/H2）将气体中的
有害物质还原为无害或更容易排放物质
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2.表面化学反应速率方程
1）反应速度表达式
反应速度可用单位反应体积中（或单位重量催化 剂上、单位反应表面积上）某一反应物或产物的摩 尔流量的改变来表示，即
ri
dN i dVR
ri
dN i dW
ri
dN i dS R
第27页，共50页。
催化反应动力学方程
宏观动力学方程 ➢ 外扩散的传质速率
使用寿命
第17页，共50页。
大气环境中气态污染物的化学特性及去除方法
大气环境中气态污染物的化学特性及去除方法随着我国经济的迅速发展，大气污染问题日益突出。
其中，气态污染物是造成大气污染的主要成因之一。
气态污染物的种类繁多，有机气态污染物、无机气态污染物等。
本文将从化学特性和去除方法两个方面来探讨大气环境中气态污染物的问题。
一、气态污染物的化学特性1.有机气态污染物有机气态污染物包括挥发性有机物(VOCs)、多环芳烃、醇类等。
其中，VOCs的化学特性决定了它们在大气中的转化和去除方式。
VOCs主要由甲烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯等组成，它们是由石油化工、化学制品、印刷、汽车尾气等产生的。
VOCs在大气中的化学特性是极为复杂的，它们可以与氮氧族原子、OH自由基、O3、H2O2等大气组分进行反应。
其中，OH自由基是大气清除VOCs的主要反应物之一。
一般来说，OH自由基对VOCs的清除速率与VOCs的结构有关。
另外，一些VOCs还能够与O3进行反应，产生O2和有害物质，对大气造成一定的影响。
2.无机气态污染物无机气态污染物主要由二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等组成。
其中，二氧化硫(SO2)是大气污染中的主要成分之一。
它是由燃煤、燃油等燃料的燃烧产生的。
SO2在大气中可以与大气水分子反应，生成硫酸(H2SO4)。
H2SO4是大气中的酸性溶液，可以降低雨水的pH值，对环境造成危害。
一氧化碳(CO)是一种无色、无味、无臭的气体。
它主要由汽车尾气、钢铁、轻工等工业废气中产生。
高浓度的CO会对人体造成伤害，因为它会与血红蛋白结合，减少氧气输送到人体细胞中，引起缺氧等问题。
二、气态污染物的去除方法1.生物法生物法是利用微生物代谢能力吸收和清除污染气体的方法。
常用的生物法有生物滤池和生物吸附法。
生物滤池是一种装有生物微生物的滤料床。
适合处理低浓度的VOCs和其他有机污染物。
生物滤池的操作简单、成本低、可重复利用，具有广泛的适应性。
生物吸附法是将特定微生物附着在吸附物上，接触处理废气中的有害组分，净化有害气体的方法。
大气化学模型的建立和应用
大气化学模型的建立和应用大气化学模型是一种重要的研究空气污染和气候变化的工具。
通过对大气中的化学反应、能量交换和物质传输等过程进行数值模拟，可以对大气环境的变化进行预测和分析，为环境保护和气候治理提供科学依据。
本文将介绍大气化学模型的建立和应用，以及其在科学研究和政策决策中的重要性。
一、大气化学反应大气化学反应是指在大气中发生的各种化学反应。
这些反应通常涉及大量的化学物种，如氧、氮、碳、硫等元素的化合物。
它们之间的相互作用会影响大气的温度、化学成分和光学特性，从而影响人类健康和环境质量。
大气中的化学反应很复杂，有时会产生一些意想不到的结果。
例如，二氧化碳和水蒸气可以通过光合作用和呼吸作用等过程来转化，而氮氧化物则可能会产生臭氧和其他有害的污染物。
为了理解这些过程，需要建立一个能够描述大气中化学反应的模型。
二、大气化学模型的建立大气化学模型通常基于质量守恒定律、能量平衡方程、动量守恒方程和化学动力学方程进行构建。
其中，化学动力学方程描述了相互作用的化学物种之间的转化和反应速率。
模型中还包括气相和颗粒相之间的物质分配、化学反应和光学特性等过程。
大气化学模型还要考虑局地由地形、气象和地表特征等因素引起的扰动，这些因素也会影响大气中的化学反应。
因此，在建立大气化学模型时，需要考虑气象、地形和时间等因素的影响。
三、大气化学模型的应用大气化学模型具有重要的应用价值，既能为科学研究提供依据，也能为政策决策提供支持。
以下是几个大气化学模型的应用方面。
3.1 空气质量分析大型城市中经常出现严重的空气污染问题，这些问题包括颗粒物、有害气体、臭氧等。
大气化学模型可以用于研究这些污染物在大气中的时空分布，以及它们对人类健康和环境的影响。
这些研究结果可以为政府制定空气质量标准和采取措施来减少大气污染提供依据。
3.2 气候变化预测大气化学模型还被用于研究气候变化情况。
模拟大气反应可以发现碳排放的变化如何影响大气中的温度、能量和水循环过程。
气态污染物催化净化起燃特性的模型建立与分析
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ｃ ｔ ｙｔｃ ｏ ｕｓ ｉ ｎ ｆ ｎ ｕ ｔ ｉ ｗａ ｔ ｇ ｓ ｎ ｍｏ ｏ ｉｈｉ ａｔ ｌ ｔ ｃ ｖ ｒ ｅｒ ｓ ａ ｃ ｏ ａ ａｌ ｉ ｃ ｍｂ ｔｏ ｏ ｉ ｄ ｓ ｒａｌ ｓ ｅ ａ ｉ ｎ ｌ ｃ ｃ ａ ｙｓ ｏｎ ｅ ｔ ｔ
一
国内 催 化 净 化 气 态 污 染物 处 在对 催 化 剂 整 体 性 能 研 究 上［， 文提 出一 种 数 学模 型对 ３本 １
催 化 剂 催 化 过 程 中 的 起燃 特 性 进 行 了相 关
度条 件下 Ｃ Ｃ Ｈ 都具 有 了较 高的转 化 率 。 Ｏ、 本 实 验 催 化 燃 烧 的 流 程 图 ： 图 １ 如 。
Ｋ ｙ ｅ Ｗ ｏ ｄ ｉ ｄ ｓ ｒ ａ ｗａ ｔ ｇ ｓｌ ａ ａ ｙ ｔ＃ ｉ ｌ ｔ ｏ ｒ ｓ： ｎ ｕ ｔ ｉ ｌ ｓｅ ａ ｃ ｔ ｌ ｓ ｓ ｍｕ ａ ｉ ｎ
气 态 污 染 物 主 要 有 碳 氧 化 物 、 氧 化 来 考 察 催 化 剂 的 活 性 、 硫 起燃 特 性 ｓ 。 等 物、 氮氧 化 物 和 碳 氢 化 合物 等 ， 它们 是 比 烟
在 本 实 验 中 ， 对 模 拟 废 气 进 行 了 相 针
关 的 实验 。 化 剂 在催 化 每 一 类 气 体 时 ， 催 都 有 相 应 的 催化 温 度 特 性 ， 于 催 化 剂 温 度 由 特性 曲线与 数学 中的ｓ ｍｏｄ ｉ ｉ 曲线类似 ， ｇ ｇ ｓ — ｉ
ｍｏ ｄ曲线 的表 达 式 如 下 ： ｉ
气流 温 度 之 间 的关 系 来 表 示 。 入 Ｉ 温 度 当 Ｚ ｌ 达到一定温度时， 催化 剂 才 能 起 作 用 ， 着 随 温度的增加 ， 转化 率 逐 渐 上 升 ， 度 高 于某 温 数值 后 ， 换 率趋 于稳 定 不 再 上 升 。 常将 转 通 温 正 常 ： ， ｒ ： 作所需温度的高低 。
第4章(3)-气态污染物的净化-吸附法
ra k a PA (1 q A )
rd k dq A
达到吸附平衡时，吸附和解吸速率应相等，ra=rd ，即
ka PA (1-q A ) kdq A
得 :qA
ka p kd ka p
ka 令:B kd
BPA 朗格缪尔吸附等温方程式 则 :q A 1 BPA
V 将覆盖率q表示成 Vm
•
• •
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。
• 优点：性能稳定、抗腐蚀。
• 缺点：具有可燃性，使用温度不能超过200℃。
冰箱除味剂
口罩
防毒面罩
②活性氧化铝
•
•
活性氧化铝是由氧化铝的水合物加热脱水而形成的多孔 物质，其晶格构型分为a型、g型和中间型，其中起吸附 作用的主要是g型氧化铝。 活性氧化铝吸附极性分子，无毒，机械强度大，不易膨 胀，比表面积大，宜在200～250℃下再生，常用于石油 气的脱硫及含氟废气的净化。
5.1.1 吸附类型
根据吸附剂和吸附质之间作用力的不同， 吸附分为物理吸附和化学吸附 物理吸附：吸附剂和吸附质之间的作用力 是范德华力（或静电引力） 。 化学吸附：吸附剂和吸附质之间的作用力 是化学键力。
物理吸附和化学吸附的区别
吸附作用力 吸附速率 吸附热 （物） ：一种物理作用，分子间力（范德华力） ； （化） ：一种表面化学反应（化学键力） 。 （物） ：极快，常常瞬间即达平衡； （化） ：较慢，达平衡需较长时间。 （物） ：与气体的凝结热相近,吸附热较小（约 40 KJ/mol） ； （化） ： 与化学反应热相近， 热效应较强 （约 80 ~420 kJ/mol ） 。 （物） ：没有多大的选择性（可逆） ； （化） ：具有较高的选择性（不可逆） 。 （物） ：吸附与脱附速率一般不受温度的影响，但吸附量随温度 上升而降低； （化） ：可看成一个表面化学过程，需一定的活化能，吸附与脱 附速率随温度升高而明显加快。 （物） ：单分子层或双分子层，解吸容易，低压多为单分子层， 随吸附压力增加变为多分子层； （化） ：总是单分子层或单原子层，且不易解吸。
14第九章气态污染物的治理
排气
吸
附
废气
塔
高浓 母液
液态SO2 硫酸
高浓母液
氨气
循环槽
去制酸系统 分 解 塔 空气
中和槽
硫酸铵
第二节 吸附法
吸附法净化气体污染物的设备与废水处理中的设备类似，也 可分为固体床，移动床、流动床三类
固定床吸附器：
有立式、卧式两种形式，内设吸附层可以是单层、双层或四层 固定床床层厚度一般为lm左右，适于高浓度废气的净化；其他形式
吸收没备
板式塔
板式塔的基本结构是在塔内设置若干层某种型式的塔板，气液两相 在塔板上进行逐级的多次接触．使气态污染物被吸收而除去
吸收法在SO2处理中的应用—氨—酸法脱除SO2
吸收塔：SO2与氨水接触反应，生成亚硫酸（氢）铵 分解塔：从循环系统中抽出部分高浓度吸收液送至分解工序，加入93 ％～95％以上的浓硫酸，亚硫酸（氢）铵分解为硫酸铵和SO2
轻烃类气体多用洗油为吸收液
吸收液
吸收液的种类
水 用于吸收易溶的有害气体 碱性吸收液 氢氧化钠．氢氧比钙、氨水等。可用于吸收如SO2、
NOx、H2S、HCl、Cl2等。 酸性吸收液 可以增加有害气体在稀酸中的溶解度或是发生化学反应。
如NO和NO2气体在稀硝酸中的溶解度比在水中大得多。浓硫酸也可 以吸收NO气体 有机吸收液 一般用于有机废气的吸收。如洗油吸收苯和沥青烟。聚 乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺等均可作为有机吸收液，能除去一部分 有害酸性气体。
第七节 膜分离法
将气体混合物在一定的压力梯度作用下通过特定的薄膜，对 于不同气体具有不同的透过速度，从而使混合物中的不同组 分得以分离。选择不同结构的膜，就可分离不同的气态污染 物 陶瓷膜用于煤气化过程中H2S高温脱除
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气态污染物催化净化起燃特性的模型建立与分析摘要:为了研究催化剂催化燃烧处理气态污染物在实际使用中的工作性能,本文建立了用于模拟废气(CO、C3H6)催化剂的转化率、温度特性的数学模型,并考察了不同空速的情况下催化剂催化效率的变化规律。
关键词:气态污染物催化剂模拟
气态污染物主要有碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物和碳氢化合物等,它们是比烟尘飘移性更强,毒性更大的污染物质,例如碳氢不仅污染环境,而且还可能诱发光化学烟雾形成二次污染。
目前在处理各种有毒有害气体中,催化燃烧是一种行之有效的措施[1～2]。
催化剂在催化净化气态污染物时,起燃温度是重要的评价因子;针对目前国内催化净化气态污染物处在对催化剂整体性能研究上[3],本文提出一种数学模型对催化剂催化过程中的起燃特性进行了相关的实验研究。
提出贵金属催化剂催化燃烧技术,通过CO、C3H6在催化过程中的转化率来考察催化剂的活性、起燃特性[4～5]等。
1 催化燃烧的特点
催化燃烧就是把废气预热到起燃温度时在催化剂的作用下,进行氧化分解反应。
整套净化装置的核心是催化剂,它的好坏直接影响着净化效果。
本实验使用贵金属催化剂,起燃温度比较低,从而在较低的温度条件下CO、C3H6都具有了较高的转化率。
本实验催化燃烧的流程图:如图1。
2 催化剂温度特性的理论分析
催化剂温度特性以催化转化率与入口气流温度之间的关系来表示。
当入口温度达到一定温度时,催化剂才能起作用,随着温度的增加,转化率逐渐上升,温度高于某数值后,转换率趋于稳定不再上升。
通常将转化率达到50%时所对应的温度称为起燃温度Ｔ50％,以此温度来表示催化剂正常工作所需温度的高低。
在本实验中,针对模拟废气进行了相关的实验。
催化剂在催化每一类气体时,都有相应的催化温度特性,由于催化剂温度特性曲线与数学中的sigmoid曲线类似,sigmoid曲线的表达式如下:
式中::实际催化转化率,:催化反应器入口温度,:催化剂起燃点的温度,d:催化过程中温度变化,:未起燃时的催化转化率,:催化剂所能达到的最高转化率,我们利用该模型对试验数据进行了模拟。
3 实验部分
3.1 实验方法与装置
本文采用的贵金属催化剂是以金属为载体,负载的活性组分主要有Pt、Pd、Rh等;催化剂的直径为45mm,长为50mm。
CO进出口的浓度用Quintox flue gas analyzer测定,C3H6的进出口浓度由multi-gaspro测定。
3.2 CO、C3H6催化燃烧的温度特性分析（如图2、图3）
CO、C3H6在催化燃烧过程中发生如下反应:
从图1、2可以看出随着催化剂入口温度的提高,其催化活性是逐步地提高,转化率相应增加;但当温度高于270℃时,催化率趋于稳定不再上升(见图2、3),这种现象是符合S曲线的,模拟结果表明相关系数都在99％以上(见图1、2)。
根据式(1)对试验结果进行模拟,得出当催化剂空速为1.52×105h-1情况下的相关参数:(如图1、图2）
表中T20％、T50％、T80％分别表示催化剂对相应气体的转化率达到20％、50％、80％时的最低温度。
从图1、2中可以看出催化剂在较低的温度下对CO、C3H6具有很高的催化效率,说明该催化剂低温活性高。
另外CO、C3H6的浓度较低时,混合气中的氧气含量高,在富氧的情况下有利于CO、C3H6的催化氧化反应,两者的催化转化率接近100％;但随着混合气体中CO、C3H6浓度的提升,催化效率相对有所降低,这是由于在催化氧化过程中,控速因子主要是反应物的表面吸附以及生成产物脱附过程,浓度提升造成了吸附和脱附的滞后,从而
引起了起燃温度T50％的提高。
3.3 空速对催化效率的影响（如图4）
空速反映了反应气体在催化反应装置中的停留时间。
空速越高,反应气体在催化剂中停留的时间越短,会使转化率降低;但同时由于气体湍流流度的增加,有利于反应气体向催化剂表面的扩散及产物的脱附。
在该实验中气体流速不高,气体湍流流度影响不大,本论文考察了空速分别为2.53×104h－1、1.52×105h－1的催化剂对气体的转化效率的变化。
从图4、5中可以明显地看出,当空速为2.52×104h－1时催化剂对
CO、C3H6的催化转化率要显然高于空速为1.52×105h－1,说明当催化剂空速低时,CO、C3H6在催化反应装置中的停留时间长,净化率较高。
4 讨论
本文讨论了催化剂入口温度、空速以及反应物浓度对催化剂转化率的影响。
(1)实验结果表明随着催化反应装置入口温度的升高,催化转化效率与温度之间的对应关系符合S曲线;与sigmoid函数模拟之间具有较好的相关性
(2)催化剂空速发生变化时,低空速表现为较好的催化转化效果。
(3)另外还发生反应物的浓度对催化效率也有较大的影响,体现为混合废气中的含氧量的变化;当氧气含量高时,有利于提高CO、C3H6的催化转化率,反之易然。
(4)本文缺乏催化剂老化后的催化转化效率研究,拟在以后的实验中加强这方面的研究,并验证在催化剂老化后催化剂的温度特性与S 曲线之间的符合程度。
参考文献
[1]何小龙.催化燃烧在控制废气污染排放方面应用进展.广东化工.2000(5):6～7.。