大气污染控制技术第七章习题及答案

《大气污染控制技术》习题七 第七章 气态污染物控制技术基础

7.1 某混合气体中含有2%（体积）CO 2，其余为空气。混合气体的温度为30。

C ，总压强为

500kPa 。从手册中查得30。C 时在水中的亨利系数E=1.88×10－

5kPa ，试求溶解度系数H 及相平衡常数m ，并计算每100g 与该气体相平衡的水中溶有多少gCO 2。

解：由亨利定律P*=Ex ，500×2%=1.88×105x ，x=5.32×10－

5。

由y*=mx ，m=y*/x=0.02/5.32×10－

5=376。

因x=5.32×10－

5很小，故C CO2=2.96mol/m 3。

)/(1096.210

%250096.2343*Pa m mol P C H ⋅⨯=⨯⨯==

- 100g 与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10－

5/18=0.013g 。

7.2 20。

C 时O 2溶解于水的亨利系数为40100atm ，试计算平衡时水中氧的含量。 解：

在1atm 下O 2在空气中含量约0.21。0.21=4.01×104x

解得O 2在水中摩尔分数为x=5.24×10－

6。

7.3 用乙醇胺（MEA ）溶液吸收H 2S 气体，气体压力为20atm ，其中含0.1%H 2S （体积）。吸收剂中含0.25mol/m 3的游离MEA 。吸收在293K 进行。反应可视为如下的瞬时不可逆反

应：+

-+→+3222222NH CHCH CH HS NH CHCH CH S H 。

已知：k Al a=108h －1，k Ag a=216mol/m 3.h.atm ，D Al =5.4×10－6m 2/h ，D Bl =3.6×10－

6m 2/h 。 试求单位时间的吸收速度。 解： 20》

C 时H 2S E=0.489×105kPa ，分压20atm ×0.1%=2.03kPa 。

P*=Ex ，x=P*/E=4.15×10－

5，故C*H2S =2.31mol/m 3。

H=C/P*=2.3/（2.03×103）=1.14×10－

3mol/（m 3.Pa ）=115mol/（m 3.atm ） 由

185.1,542.0108

121611511-==+=+=h K k k H K Al l g Al 。 )/(3.431.285.1)(3

2*2h m mol C C K N S H S H Al A ⋅=⨯=-=。

7.4 在吸收塔内用清水吸收混合气中的SO 2，气体流量为5000m 3N /h ，其中SO 2占5%，要求SO 2的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO 2在两相间的平衡关系近似为Y *=26.7X ，试求：

1）若用水量为最小用水量的1.5倍，用水量应为多少？ 2）在上述条件下，用图解法求所需的传质单元数。 解：

G B =5000×0.95=4750m 3N /h 。

Y 1=0.053，321063.2%54750

)

47505000(-⨯=⨯-=

Y ；

4.257

.26/053.000263.0053.00)(

max 21min =-=--=X Y Y G L B S 。 因此用水量L s =25.4G B ×1.5=1.81×105m 3N /h 。 由图解法可解得传质单元数为5.6。

7.5 某吸收塔用来去除空气中的丙酮，吸收剂为清水。入口气体流量为10m 3/min ，丙酮含量为11%（摩尔），要求出口气体中丙酮的含量不大于2%（摩尔）。在吸收塔操作条件下，丙酮－水的平衡曲线（1atm 和299.6K ）可表示为2

)1(95.133.0x xe y -=。 1）试求水的用量，假设用水量取为最小用水量1.75倍； 2）假设气相传质单元高度（以m 计）33

.033.003.3-=L

G

H y 。其中G 和L 分别为气、液相

的流量（以kg/m 2.h 表示），试计算所需要的高度。 解：

G B =10×0.89=8.9m 3/min ，Y 1=0.124，Y 2=0.02。作出最小用水时的操作线，x max =0.068。 故53.1068

.002.0124.0)(

min =-=B s G L ，L s =1.53×1.75×8.9=23.8m 3/min 。 图解法可解得传质单元数为3.1。m L

a

H y 39.2)

(3.333

.0=⨯=。H y =2.39×3.1=7.4m 。

7.6 某活性炭填充固定吸附床层的活性炭颗粒直径为3mm ，把浓度为0.15kg/m 3的CCl 4蒸汽通入床层，气体速度为5m/min ，在气流通过220min 后，吸附质达到床层0.1m 处；505min 后达到0.2m 处。设床层高1m ，计算吸附床最长能够操作多少分钟，而CCl 4蒸汽不会逸出？ 解：

利用公式0ττ-=KL ，将已知数据代入⎩⎨⎧-=-=0

02.05051.0220ττK K ，解得⎩⎨⎧==min 65min/28500τm

K

因此m in 27856512850max =-⨯=τ。

7.7 在直径为1m 的立式吸附器中，装有1m 高的某种活性炭，填充密度为230kg/m 3，当吸附CHCl 3与空气混合气时，通过气速为20m/min ，CHCl 3的初始浓度为30g/m 3，设CHCl 3蒸汽完全被吸附，已知活性炭对CHCl 3的静活性为26.29%，解吸后炭层对CHCl 3的残留活性为1.29%，求吸附操作时间及每一周期对混合气体的处理能力。 解：

m V a K b min/8.9510

3020230

)0129.02629.0(3

0=⨯⨯⨯-==

-ρρ min 8.95'

==KL τ，kg aSL x b 2.45230114

1

)0129.02629.0(2=⨯⨯⨯⨯

-==πρ。