大气污染控制工程教案-04-05(二)

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第16 次课 2 学时

第17 次课 2 学时

第18 次课 2 学时

第19 次课 2 学时

第30 次课 2 学时

第30 次课 2 学时

第七章气态污染物控制技术基础

第一节气体吸收

一、吸收机理

1. 双膜模型(应用最广)

假定:

(1)界面两侧存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只在膜内

(2)气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力

(3)气液界面上,气液达溶解平衡即:C A i=HP A i

(4)膜内无物质积累,即达稳态.

2. 渗透模型

假定:

(1)气液界面上的液体微元不断被液相主体中浓度为C AL的微元置换(2)每个微表面元与气体接触时间都为τ

(3)界面上微表面元在暴露时间τ内的吸收速率是变化的

3. 表面更新模型

假定:

(1)各表面微元具有不同的暴露时间,t=0-∞

(2)各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布

4. 其它模型

如:表面更新模型的修正;基于流体力学的传质模型;界面效应模型。

5. 双膜理论

(1)双膜模型

气相分传质速率

N A=k y(y A-y Ai)

N A=k y(p A-p Aj)

液相分传质速率

N A=k x(x Ai- x A)

N A=k y(c Aj- c A)

总传质速率方程

N A=K y(y A- y*A) N A=K x(x A*-x A)

N A=K ai(p A-p A*)

x AL

(2)气液平衡

常见气体平衡溶解度

亨利定律:一定温度下,稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比(3)吸收系数

吸收系数的不同形式见下图:

(4)传质阻力

传质阻力-吸收系数的倒数

传质阻力=气相传质阻力+液相传质阻力

(5)传质过程

吸收质与吸收剂;设备、填料类型;流动状况、操作条件

二、物理吸收

吸收过程如图所示:

操作线、平衡线吸收推动力见图。

吸收塔的最小液气比见图

三、化学吸收

1. 化学吸收的优点:

(1)溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉,溶剂容纳的溶质量增多

(2)液膜扩散阻力降低

(3)填料表面的停滞层仍为有效湿表面

两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布图

第22 次课 2 学时

●第二节气体吸附

●吸附

➢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

●优点:效率高、可回收、设备简单

●缺点:吸附容量小、设备体积大

吸附机理

物理吸附和化学吸附

物理吸附和化学吸附

•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

●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

常用吸附剂特性:分子筛特性

●操作条件

➢低温有利于物理吸附;高温利于化学吸附

➢增大气相压力利于吸附

●吸附质性质、浓度

➢临界直径-吸附质不易渗入的最大直径

➢吸附质的分子量、沸点、饱和性

●吸附剂活性

➢单位吸附剂吸附的吸附质的量

➢静活性-吸附达到饱和时的吸附量

➢动活性-未达到平衡时的吸附量

常见分子的临界直径气体吸附的影响因素 吸附剂再生

吸附剂再生

吸附平衡

第 23 次课 2 学时

注:本页为每次课教案首页

第九章氮氧化物污染控制

主要内容:

1. 氮氧化物的性质及来源

2. 燃烧过程中氮氧化物的形成机理

3. 低氮氧化物燃烧技术

4. 烟气脱硝技术

第一节氮氧化物的性质及来源

NO x包括:

➢N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5

➢大气中NO x主要以NO、NO2的形式存在

NO x的性质:

➢N2O:单个分子的温室效应为CO2的200倍,并参与臭氧层的破坏

➢NO:大气中NO2的前体物质,形成光化学烟雾的活跃组分

➢NO2: 强烈刺激性,来源于NO的氧化,酸沉降

NO x的来源

➢固氮菌、雷电等自然过程(5×108t/a)

➢人类活动(5×107t/a)

▪燃料燃烧占95%。

主要来自:各种锅炉、焙烧炉、窑炉等的燃烧过程;机动车尾气排放。

▪其他: 硝酸生产和各种硝化过程(如化肥厂);冶金行业中的炼焦、烧结、冶炼等高温过程;金属表面的硝酸处理。

%以NO形式,其余主要为NO2。

▪95

第二节 燃烧过程NO x 的形成机理

形成机理

1. 燃料型NO x

燃料中的固定氮生成的NO x

2. 热力型NO x

高温下N 2与O 2反应生成的NO x

3. 瞬时NO

低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO

热力型NO x 的形成

产生NO 和NO 2的两个重要反应

平衡常数和平衡浓度

()()2222N O 2NO 1

1

NO O NO 22−−→+←−−−−→+←−−

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