环境工程原理PPT第12章__反应动力学的解析方法详解
反应动力学基础.ppt
以及质量和能量传递特性)。
同一反应在具有不同特性的反应器内进行, 会产生不同的反应结果。
反应器的操作方式(间歇操作)
• 将反应原料一次加入反 应器,反应一段时间或 达到一定的反应程度后 一次取出全部的反应物 料,然后进入下一轮操 作。 • 基本特征:间歇反应过 程是一个非稳态的过程,
浓度 cA
物质的量 nA 体积V
流体
反应器操作的工程概念
• 空间速度(空速)(space velocity,SV) 单位反应器有效体积所能处理的物料的体积流量。 空间速度 • 注意: 单位为时间的倒数。 表示单位时间内能处理几倍于反应器体积的物料, 反映了一个反应器的强度。(SV=2 h-1表示1h处理2 倍于反应体积的流体。) 空速越大,反应器的负荷越大。
反应器操作的工程概念
空间时间(空时、空塔接触时间)(space time, τ) • 反应器有效体积(V)与物料体积流量(qv)之比值。 • • 注意: 具有时间的单位,但和反应时间、接触时间不同 空间时间
处理与反应器等体积的物料所需要的时间。
例:τ=30s 表示了每30s处理与反应器有效体积相等的
完全混合流反应器 浓 度
反应器内组成随时间变
化而变化。
反应产物 反应物
反应时间
反应器的操作方式(间歇操作)
• 主要优点:操作灵活,设备费低,适用于小批量生产 或小规模废水的处理。 • 主要缺点:设备利用率低,劳动强度大,每批的操作 条件不易相同,不便自动控制。
• 常见的间歇反应器: 高压锅、序列间歇式活性污泥法
反应器操作的工程概念
反应持续时间 (reaction time):简称反应时间,主要 用于间歇反应器,指达到一定反应程度所需的时间。 停留时间 (retention time):亦称接触时间,指连续操 作中一物料“微元”从反应器入口到出口经历的实际 时间。 平均停留时间:在实际的反应器中,各物料“微元”的 停留时间不尽相同,存在一个分布,即停留时间分布。 各“微元”的停留时间的平均称平均停留时间。
环境工程原理课件(陈孟林)(2024)
噪声控制技术原理
声学原理
掌握声音的产生、传播和 接收的基本原理,以及声 波的反射、折射、衍射等 现象。
噪声测量
了解噪声测量仪器和测量 方法,包括声级计、频谱 分析仪等的使用。
噪声控制方法
通过源头控制、传播途径 控制和接收者保护等措施 ,实现噪声的有效控制。
噪声控制案例分析
城市交通噪声控制
工业噪声控制
脱硝技术
通过选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)等方法,将烟气中的氮氧化物转化为氮气和水。 SCR技术利用催化剂降低反应活化能,使反应在较低温度下进行;SNCR技术则通过向高温烟气中喷入还原剂, 使氮氧化物被还原为氮气。
04
固体废弃物处理与处置工程原理
固体废弃物分类与特点
固体废弃物的分类
环境影响评价法规及标准
03
介绍与环境影响评价相关的法律法规、政策文件及评价标准。
规划环境影响评价内容及方法
规划环境影响评价内容
阐述规划环境影响评价的主要任务和内容,包括规划分析、环境现状调查、环境影响识 别与预测、环境承载力分析等。
规划环境影响评价方法
介绍规划环境影响评价中常用的方法和技术,如清单分析法、矩阵法、网络法、情景分 析法等。
厌氧生物处理
在无氧条件下,利用厌氧微生物的代谢作用,将有机物分解为甲烷、二氧化碳等 气体,同时产生污泥状残渣。该方法适用于处理高浓度有机废水。
03
大气污染控制工程原理
大气污染物来源及危害
污染源
工业排放、交通尾气、农业活动、生 活垃圾等。
危害
对人体健康、生态环境和气候变化造 成严重影响。
污染物种类
规划环境影响评价与项目环境影响评价的关系
《环境工程原理》课件
物质平衡原理还可以用于预测和评估环境中的物质迁移、转化和归趋,为环境管理和保护提供科学依据 。
能量守恒原理
能量守恒原理是指能量在转换和传递过程中保持守恒 ,即能量不能凭空产生或消失,只能从一种形式转化
新兴环境工程技术的发展
总结词
新兴环境工程技术是应对当前复杂环境问题的关键, 包括新型水处理技术、空气污染控制技术、土壤修复 技术等。
详细描述
随着环境问题的多样化和复杂化,传统的环境工程技术 已经难以满足需求。因此,新兴环境工程技术的发展至 关重要。例如,新型水处理技术包括高级氧化技术、膜 分离技术等,能够更高效地处理污水和废水;空气污染 控制技术则包括挥发性有机化合物处理技术、细颗粒物 去除技术等,能够有效降低空气中的污染物浓度;土壤 修复技术则针对土壤污染问题,通过物理、化学和生物 方法修复污染的土壤,使其恢复原有功能。
定义与特点
定义
环境工程是一门应用自然科学和社会 科学原理来研究人类活动对环境的影 响,以及如何运用技术和法律手段保 护和改善环境的工程学科。
特点
环境工程具有跨学科性、实践性和综 合性,旨在解决实际环境问题,实现 环境保护和可持续发展。
环境工程的重要性
环境保护
环境工程是环境保护的重要手段 ,通过减少污染、改善环境质量 ,保障人类健康。
自然净化技术
利用自然界的净化能力,如森林、草 地等植物的净化作用,对空气进行净 化。
固体废物处理与资源化
填埋法
将固体废物填入洼地或地下,进行物理或化 学稳定化处理。
焚烧法
将固体废物在高温下燃烧,使有机物转化为 灰烬和气体。
《环境工程学原理》课件
02
该原理是环境工程学的基础,用于指导如何减少污染物的排放和合理利用资源。
03
物质平衡原理的应用包括物料平衡计算、污染物排放控制和废物资源化等方面。
04
在实际应用中,需要考虑不同物质特性和系统边界条件,以确,指导如何合理利用环境的自净能力,降低污染物对环境的影响。
挥发性有机物控制
通过吸附、冷凝、燃烧等技术处理挥发性有机物,以减少其对空气的污染。
颗粒物控制
通过过滤、吸附、静电除尘等技术去除空气中的颗粒物,如PM2.5和PM10。
填埋法
将固体废物填入地下进行处置,需选择合适的场地和防渗措施。
焚烧法
通过高温焚烧将固体废物转化为灰烬和气体,可回收热能和减少体积。
堆肥法
《环境工程学原理》ppt课件
目录
环境工程学概述环境工程学原理环境工程学技术与方法环境工程学实践与应用环境工程学未来发展与挑战
01
CHAPTER
环境工程学概述
总结词
基本定义与特性
详细描述
环境工程学是一门研究如何保护和改善环境的学科,它涉及到自然环境与人类活动之间的相互作用,以及如何利用工程技术手段解决环境问题。环境工程学具有综合性、系统性、实践性和跨学科性的特点。
03
工业固体废物处理
采用资源化利用、压缩减量、填埋等方式,对工业固体废物进行合理处置。
01
工业废水处理
针对不同工业废水的特点,采用物理、化学、生物等方法进行处理,减少废水对环境的污染。
02
工业废气处理
通过除尘、脱硫、脱硝等技术,对工业废气进行治理,减少废气对大气环境的污染。
通过水体保护、水域生态修复等措施,保护流域水资源的安全与可持续利用。
资源化原则的应用包括废物回收、废物再利用和废物转化为能源等方面。
反应动力学基础PPT课件
rkf(XA)kg(XA)
r 0
r (T)xA
f(XA)d dkT g(XA)d dkT
kf(XA)kg(XA)
放热反应
E<E
dk kE dT RT 2
dk kE dT RT 2
1 RT2
kf
(XA)R1T2
kg(XA)
( T r)xAR E2T kf(XA)R E2T kg(XA)
第20页/共85页
dk kE dT RT 2
RE2 T kf(XA)>RE2 T kg(XA)
( T r)xAR E2T kf(XA)R E2T kg(XA)
第19页/共85页
r >0 T X A
2.3 温度对反应速率的影响
Temperature Dependent Term of a Rate Equation
E
k Ae RT
第10页/共85页
2.3 温度对反应速率的影响
Temperature Dependent Term of a Rate Equation
kAexE p/R ( )T
k为反应速率常数,其意义是所有反应组分的浓度均 为1时的反应速率。
Where: E = activation energy (cal/mol) R = gas constant (cal/mol*K) T = temperature (K) A = frequency factor (units of A, and k, depend on overall reaction order)
1 RT2
kf
(XA)R1T2
kg(XA)
( T r)xAR E2T kf(XA)R E2T kg(XA)
第21页/共85页
北京科技大学环境工程12 ppt课件
2020/10/28
7
(5)氮、磷营养需要量较少
• 好氧法一般要求BOD:N:P为l00:5:1,而厌氧 法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5,对氮、磷缺乏的 工业废水所需投加的营养盐量较少。
2020/10/28
5
(2)能耗低
• 好氧法需要消耗大量能量供氧,曝气费用 随着有机物浓度的增加而增大,而厌氧法 不需要充氧,而且产生的沼气可作为能源。
• 废水有机物达一定浓度后,沼气能量可以 抵偿消耗能量。研究表明,当原水BOD5达 到1500mg/L时,采用厌氧处理即有能量剩 余。有机物浓度愈高,剩余能量愈多。
• 与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢 体,而以化合态氧、碳、硫、氮等作为受氢体。
• 厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程,依靠三大主要 类群的细菌,即:
水解产酸细菌(fermentative bacteria) 产氢产乙酸细菌(acetogenic bacteria) 产甲烷细菌(methanogenic bacteria)的联合作用完成。
(6)有杀菌作用
• 厌氧处理过程有一定的杀菌作用,可以杀死废 水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。
(7)污泥易贮存
• 厌氧活性污泥可以长期贮存,厌氧反应器可以 季节性或间歇性运转。
2020/10/28
8
(8)厌氧生物处理法也存在下列缺点:
(a)厌氧微生物增殖缓慢,因而厌氧设 备启动和处理所需时间比好氧设备长;
有机酸
(1)水解酸化
乙酸
(2)产氢产乙酸
(3)产甲烷
2020/10/28
反应动力学基础PPT课件
式为:
r dFA dW
8
第八页,课件共140页。
空速与接触时间
空速:单位反应体积所处理的混合物的体积流量。因 次为时间的倒数(1/h)。
VSP
VS 0 VR
计算空速时的体积流量一般使用标态体积,特殊说明时可 使用操作状态流量。也有使用摩尔流量的,称为摩尔空速。
是衡量反应器生产强度的重要操作参数。例如:氨合成反应, 压力为10Mpa时,空速为10000(1/h);而当压力为30Mpa时, 空速则为28000-30000(1/h)。
19
第十九页,课件共140页。
一氧化氮氧化动力学方程建立
由于第二步为速率的控制步骤因此有:
r k2C( NO)2Co2
第一步达到平衡,则 有: C( NO)2 K1CN2O
代入上式得
r k2 K1CN2OCo2 k2CN2OCo2
因此,当得到的速率方程与由质量作用定律得到的形式 相同,不能说明该反应一定是基元反应。但基元反应 的速率方程可用质量作用定律来表示。
20
第二十页,课件共140页。
例:反应机理分析
如果所得动力学实验结果与由所设的反应机理推导得到 的速率方程相符合,绝对不能肯定说所设的反应机理是 正确的。只能说明是一个可能的反应机理,因为不同的反应 机理完全可能推导出形式相同的速率方程 。
例如NO的氧化反应,如果机理为:
NO O2 NO3
例2.2
28
第二十八页,课件共140页。
例题计算结果
29
第二十九页,课件共140页。
2.3 温度对反应速率的影响
在幂函数型速度方程中,以反应速率常数k来体现 温度对反应速率的影响。对于一定的温度,反应 速率k为定值。通常用阿累尼乌斯方程表示反应速率 常数与温度的关系。即:
环境工程原理PPT课件
环境破坏的原因:
人类不但在环境中生存,还同时利用和改造着环境。 近百年来,人类这种利用和改造环境的活动是巨大的:
氯
,而
O
会产生激发态氧原子
3
(O) ,如果 (O) 遇到具有催化活性的基
团、原子或分子,就会 发生化学反应而被消耗掉 。因而 減少了臭氧
量,形成「臭氧洞」。
这种反应活化能很小,反应快速,可循环反应多次, 一个氯原子
可以破坏 10万个O3 。
Cl+O →ClO+O , ClO+O→Cl+O
3
2
2
臭氧 減少後, 紫外 線照射到地表的量 會增加 ,危及地表生物的生存。
社会环境——人们生活的社会经济制度和上层建筑的环境 条件。如经济基础、政治制度、法律制度、教育、文 化艺术。
自然环境——人们赖以生存和发展的物质条件,即自然界。 包括:空气、水、土壤、动植物等。各组成不同,又 可分为不同的地理环境:大气圈、水圈、土壤圈、岩 石圈、生物圈、地质和宇宙环境。
我们这里所说的环境主要是人类生存环境,主要指自然环 境,尤其是生物圈。
近100年来,中国平均地表气温明显升高,升温幅度约为 0.5-0.8℃;
近50年中国增暖尤其明显,我国 平均地表气温增加 1.1℃,增温速率
为0.22
℃/10
年,明显高于全球或北半球同期平均增温速率。
自
(
1905
年以来中国地表年平均气温明显增暖 ,升高幅度约为 0.79 ℃,增温速率约为
环境工程原理 思考题
环境工程原理思考题第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么?2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法?它们的技术原理是什么?3. 简述土壤污染治理的技术体系。
4. 简述废物资源化的技术体系。
5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6. 一般情况下,污染物处理工程的核心任务是:利用隔离、分离和(或)转化技术原理,通过工程手段(利用各类装置),实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理,阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1.什么是换算因数?英尺和米的换算因素是多少?2.什么是量纲和无量纲准数?单位和量纲的区别是什么?3.质量分数和质量比的区别和关系如何?试举出质量比的应用实例。
4.大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度,试说明该单位的优点,并阐述与质量浓度的关系。
5.平均速度的涵义是什么?用管道输送水和空气时,较为经济的流速范围为多少?第二节质量衡算1.进行质量衡算的三个要素是什么?2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。
3.质量衡算的基本关系是什么?4.以全部组分为对象进行质量衡算时,衡算方程具有什么特征?5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时,物质的转化速率如何表示?第三节能量衡算1.物质的总能量由哪几部分组成?系统内部能量的变化与环境的关系如何?2.什么是封闭系统和开放系统?3.简述热量衡算方程的涵义。
4.对于不对外做功的封闭系统,其内部能量的变化如何表现?5.对于不对外做功的开放系统,系统能量能量变化率可如何表示?第三章流体流动第一节管流系统的衡算方程1.用圆管道输送水,流量增加1倍,若流速不变或管径不变,则管径或流速如何变化?2.当布水孔板的开孔率为30%时,流过布水孔的流速增加多少?3.拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化和外界能量之间的关系,试简述这种关系,并说明该方程的适用条件。
环境工程学原理课件
第六章:环保法规和标准
环保法规的分类和内容 环保标准的分类和含义 环保法规和标准对环保工程的影响
介绍环保法规的分类和内容,如大气污染防治法 和水污染防治法等。
解释环保标准的分类和含义,如排放标准和水质 标准等。
分析环保法规和标准对环保工程的影响和指导作 用,如规范了环境污染治理和工程设计。
结尾
通过学习环境工程学原理,我们能够更好地了解和应对环境污染问题。 展望环保的未来发展与趋势,共同努力构建美丽的地球家园。
探讨环境污染的主要来源,如工业排放、交通尾气等,并分析其对环境的影响。
环境治理的概念和目标
介绍环境治理的概念和目标,包括保护环境、减少污染、提高环境质量等。
第二章:水污染与治理
1
水污染类型及特征
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
讨论水污染的不同类型,如有机污染物、重金属等,并解释其特征和危害。
2
水污染控制和治理方法
介绍水污染的控制和治理方法,如生物处理、化学处理和物理处理等。
3
水资源管理与保护
探讨水资源的管理和保护方法,如节水措施、水资源评估和保护政策等。
第三章:大气污染与治理
大气污染的形成和发展
解释大气污染的形成原因,如工 业排放、汽车尾气和燃煤等,并 分析其对环境和健康的影响。
大气污染控制和预防方法
介绍大气污染的控制和预防方法, 包括废气净化技术和排放标准等。
大气污染对人类健康和生 态环境的影响
分析大气污染对人类健康的影响, 如呼吸系统疾病和心血管疾病, 并探讨其对生态环境造成的危害。
第四章:土壤污染与治理
1 土壤污染的特点和分类
阐述土壤污染的特点和不同类型,如重金属污染、农药残留等。
2 土壤污染的来源和影响
《反应动力学基础》课件
B
C
D
结果应用与展望
探讨实验结果在实际生产和科研中的应用 前景和价值,同时提出进一步的研究方向 和展望。
结果比较与验证
将实验结果与已有的研究结果进行比较和 分析,验证实验结果的可靠性和准确性。
06
反应动力学的应用
在化学工业中的应用
化学反应过程优化
反应动力学基础能够帮助我们理解化学反应过程,从而优化反应 条件,提高产物的收率和选择性。
动力学的微分方程。
质量作用定律
02 根据质量作用定律,推导出反应速率与反应物质浓度
的关系式,进而得到微分方程。
平衡常数的影响
03
考虑平衡常数对反应速率的影响,将平衡常数纳入微
分方程的推导过程中。
微分方程的解法
分离变量法
通过分离变量法,将微分方程转化为多个常微分方程,简化求解 过程。
积分因子法
利用积分因子法,消除微分方程中的积分项,从而得到方程的解。
反应速率常数
总结词
反应速率常数是反应速率方程中的比例系数,表示反应速率 的大小。
详细描述
反应速率常数是化学动力学中的一个重要参数,它是反应速 率方程中的比例系数。它表示了在一定条件下,反应速率的 大小。反应速率常数越大,反应速率越快;反之,则越慢。
反应机理
总结词
反应机理是描述化学反应过程中各步骤的详细过程的模型。
详细描述
反应速率描述了化学反应的快慢程度,通常用单位时间内反应物或生成物的浓 度变化来表示。在单位时间内,反应物浓度的减少或生成物浓度的增加量即为 该反应的反应速率。
反应速率方程
总结词
反应速率方程是用来描述反应速率与反应物浓度的关系的数学表达式。
详细描述
环境工程原理课件
一、解吸方法
(2)减压解吸 (3)加热解吸 (4)加热-减压解吸
第3页/共48页
二、气提解吸的计算
V Y1
L X1
推动力=Y*-Y=X-X*
全塔物料衡算:
解吸塔
VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2) 操作线方程:
Y
Ls VB
X
Y1
Ls VB
X1
V Y2 L X2
第4页/共48页
第36页/共48页
2.板式塔应具备的功能
① 在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分 的接触,为传质过程提供足够大而且不断更新的 相际接触表面,减小传质阻力;
② 在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动,以提供 最大的传质推动力。
第37页/共48页
3.筛板塔的结构
气相通道 溢流堰 降液管
第38页/共48页
第19页/共48页
(2)填料类型
常用的填料可分为两大类:散装填料和规整填料。 散装填料由实心的固体块、中空的环形填料、表面开口 的鞍形填料等,其常用的构造材料包括陶瓷、金属、塑 料(聚丙烯、聚氯乙烯等)、玻璃、石墨。陶瓷填料耐 腐蚀,但易碎,空隙率小;金属填料比表面积及空隙率 大,通量大,效率高,但不锈钢价贵,普通钢易腐蚀; 塑料填料比表面积大,空隙率较高,但不耐高温。
第43页/共48页
第七节 吸收气态污染物的工艺装置
(1)富液的处理 (2)除尘 (3)烟气的预冷却 (4)结垢与堵塞 (5)除污雾 (6)气体的再加热
第44页/共48页
锅炉
AH
EPS
脱硫风机
引风机
吸收塔
烟囱
除雾器 氧化风机
石灰石
球磨机
石灰石磨
粉系统
环境工程原理() PPT课件
三、环境净化与污染控制技术概述
• (3)烟尘:指气溶胶态物系中由燃烧、冶金过程形成的细微 颗粒物,通常包括三种类型:
• ①烟雾(fume),在冶金过程中形成的,是熔融物质的挥发过 程产生的气态物质的冷凝物。如金属铝、锌、铅的冶炼过程 中,在高温熔融状态下,这些物质能够迅速挥发,并氧化生 成氧化铝、氧化锌和氧化铅等烟尘;粒径一般小于1μm。
• 悬浮于大气中的固态和液态气溶胶态污染物的粒 径尺寸通常小于500μm,大于100μm的颗粒易于 沉降,对大气造成的危害较小。
• 在大气污染控制中,对小于100μm的气溶胶固体 颗粒物,又分为
• ①飘尘,粒径小于l0μm的固体颗粒物,它的粒度 小,质量轻,不易沉降而能长期飘浮于空气中;
• ②降尘,粒径大于l0μm的固体颗粒物,靠重力作 用,能在较短时间内沉降到地表面上;
物理截流作用 静电沉降作用 惯性碰撞作用、洗涤作用 物理吸收
颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 颗粒/气溶胶状态污染物 气态污染物
化学吸收
气态污染物
界面吸附作用
气态污染物Βιβλιοθήκη 氧化还原反应气态污染物
生物降解作用
可降解性有机污染物、还原态无机污染物
燃烧反应
有机污染物
扩散
所有污染物
生物法净化气体
应用对象 有机固体废弃物的能源化 城市垃圾还田 工业废水、废液中金属的回收;废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收;废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收;废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收 废酸的再生利用 高浓度有机废水/废液利用
三、环境净化与污染控制技术概述
(一)水质净化与水污染控制技术
1.水中的主要污染物及其危害