大气污染控制工程教案

第17 次课 2 学时

第18 次课 2 学时

第19 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20 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

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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N2与O2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NO2的两个重要反应

平衡常数和平衡浓度

()

() 22

22

N O2NO 1

1

NO O NO2

2

−−→

+←−−

−−→

+←−−