气体吸附讲义净化技术
7气态污染物的治理吸附法PPT课件
2、吸附净化法的特点
（1）适用范围 ①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。 （2）优点：净化效率高，可回收有用组分，设备简 单，易实现自动化控制。 （3）缺点：吸附容量小，设备体积大；吸附剂容量 往往有限，需频繁再生，间歇吸附过程的再生操作麻 烦且设备利用率低。
常用吸附剂特性
吸附剂类 型
堆积密度 /kg·m-3
热
容
/kJ(kg·K)
-1
操作温度
上限/K
平均孔径 /Å
再生温度 /K
比表面积 /㎡·g-1
活性炭
200～ 600 0.836 ～ 14.22534
15～25
373～ 413 600～ 1600
活性氧 化铝
750～ 1000 0.836
～ 17.07435
发展趋势：由电厂到石油化工、硫酸及肥料工业等领 域。
能否应用该方法的关键： ①解决副产物稀硫酸的应用市场； ②提高活性炭的吸附性能；
活性炭脱硫的主要特点： ①过程比较简单，再生过程中副反应很少； ②吸附容量有限，常需在低气速（0.3-1.0m/s） 下进行，因而吸附器体积较大； ③活性炭易被废气中O2氧化而导致损耗； ④长期使用后，活性会产生磨损，并因微孔堵塞 丧失活性。
吸附剂的活已性所 吸用 附吸 吸附 附剂 质量 的 10质 % 0 量
吸附剂的活性：
静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初 始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到 饱和时的吸附量。
动活性：气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚 刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时单位 吸附剂所吸附的吸附质的量称为～。
吸收法净化气体污染物课件
02
吸收剂的种类与选择
吸收剂的种类
01
02
03
物理吸收剂
利用吸收剂与气体污染物 之间的物理作用进行吸收 ，如水、乙醇、石油等。
化学吸收剂
通过吸收剂与气体污染物 之间的化学反应进行吸收 ，如氢氧化钠、硫酸等。
物理-化学吸收剂
同时具备物理和化学吸收 作用的吸收剂，如酸性或 碱性盐溶液。
吸收剂的选择原则
02
吸收法通常用于处理工业废气、 汽车尾气等气体污染物，是环境 保护领域中常用的技术手段之一 。
吸收法的原理
当气体通过吸收剂时，有害物质与吸 收剂发生化学或物理反应，被吸收剂 吸收，从而实现气体净化。
吸收过程通常在常温常压下进行，操 作简单、能耗低，且可以回收利用有 害物质，具有较高的环保效益。
吸收法的应用场景
案例二：工业炉窑的烟气除尘
总结词
工业炉窑烟气除尘是吸收法净化气体污染物的又一应 用，通过吸收剂与烟气中的颗粒物反应，使其沉降下 来，达到除尘效果。
详细描述
工业炉窑在生产过程中会产生大量的烟气，其中含有颗 粒物等污染物，这些颗粒物不仅会污染环境，还会对人 类健康造成危害。因此，需要对工业炉窑的烟气进行除 尘处理。吸收法是烟气除尘的重要技术之一，通过将吸 收剂（如石灰石、熟石灰等）与烟气中的颗粒物反应， 使其沉降下来，从而达到除尘效果。该方法具有处理效 果好、技术成熟、运行稳定等优点，是目前工业炉窑烟 气除尘的主要技术之一。
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吸收法净化气体污染物课 件
目录
• 吸收法概述 • 吸收剂的种类与选择 • 吸收设备与工艺流程 • 吸收法净化气体污染物的效果与影响因素 • 吸收法净化气体污染物的案例分析 • 吸收法净化气体污染物的未来发展与挑战
第七章%20气体吸附ppt
吸附负荷曲线形状与阻力之间有联系
（1）曲线平缓，则吸附速率慢，过程阻力大； （2）曲线陡峭，则吸附速率快，过程阻力小； （3）曲线为垂线，则吸附速率无穷大，阻力为0，传质区为一面。
2. 透过曲线
表示床层流出物中吸附质浓度随时间变化的曲线。
Y
Y0 YE
饱和点
Y —— 出口气体中污染物浓度， kg污染物/ kg惰性气体； w —— 排出气体的量， kg惰性气体/m2 ；
2.常用工业吸附剂
（1）活性炭
按形状分：粒炭和粉炭 非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物性。 可吸附：苯类、恶臭物质、醛酮类等。 （2）活性氧化铝
根据晶格构造分：α 型和γ 型
极性吸附剂，对水的吸附容量很大。 用于：气体的干燥，脱硫及含氟废气净化等。
（3）硅胶 分子式: SiO2.nH2O 极性吸附剂，亲水性强，孔径均一。 常用作干燥剂，也可作催化剂载体。 (4) 沸石分子筛 ［M2(Ⅰ)· M2(Ⅱ)］O· Al2O3· nSiO2· mH2O
处理，以轻吸附系统负荷。
§7-2-2 吸附理论
一、吸附平衡 1. 平衡关系的表示
某时刻： 吸附速度＝脱附速度 → 动态吸附平衡
此时，吸附质在气相中的浓度称为平衡浓度→ p* 吸附质在固相中的浓度称为平衡吸附量 →XT
XT为吸附剂吸附量的极限值，亦称静活性。
对于一定的吸附剂， XT ＝f（T，p）
Ⅱ：吸附区/传质区（部分吸附剂还在吸附）
III
Ⅲ：未用区（所有吸附剂上均没有吸附质）
净化气
1.吸附负荷曲线
吸附负荷：气体进入吸附器吸附一定时间后，吸附 质在吸附剂上的浓度（吸附剂吸附量），x。
吸附负荷曲线：某瞬间,吸附床层内吸附质浓度 x 随床
吸附法净化气态污染物概述(PPT 29张)
降压再生 再生时压力低于吸附操作时的压力，或对床层抽真空，使吸附质解 吸出来，再生温度可与吸附温度相同。 通气吹扫 向再生设备中通入基本上无吸附性的吹扫气，降低吸附质在气相中 再生 的分压，使其解吸出来。操作温度愈高，通气温度愈低，效果愈好。 置换脱附 采用可吸附的吹扫气，置换床层中已被吸附的物质，吹扫气的吸附 再生 性愈强，床层解吸效果愈好，比较适用于对温度敏感的物质。为使 吸附剂再生，还需对再吸附物进行解吸。 化学再生 向床层通入某种物质使吸附质发生化学反应，生成不易被吸附的物 质而解吸下来。
一、吸附法净化含氮氧化物废气
2.工艺流程 NOx尾气进入固定床 吸附装置被吸附，净化 后气体经风机排至大气， 活性炭定期用碱液再生。
活性炭吸附NOx的工艺流程
1－酸洗槽 2－固定吸附床 3－再生器 4－风机
一、吸附法净化含氮氧化物废气
3.影响因素 含氧量：NOx尾气中含氧量越大，则净化效 率越高。 水分：水分有利于活性炭对NOx的吸附，当 湿度大于50%时，影响更为显著。 吸附温度：吸附是放热过程，低温有利于吸 附。 接触时间和空塔速率：接触时间长，吸附效 率高；空塔速率大，吸附效率低。
二、吸附法净化含二氧化硫废气
1.吸附净化原理 利用活性炭对烟气中SO2进行吸附，既有物理 吸附，也有化学吸附；
在烟气中存在氧和蒸汽时，化学吸附尤为明显
因为活性炭是SO2与O2反应的催化剂，反应生
成SO3，SO3溶于水生成硫酸
二、吸附法净化含二氧化硫废气
1.吸附净化原理 (1)吸附 物理吸附（以*表示吸附态分子）： SO2 SO2* 1/2O2 1/2 O2* H2O 化学吸附： SO2* ＋1/2O2* SO3* SO3*＋H2O* H2SO4* H2SO4*＋nH2O H2SO4·nH2O* 总反应方程： SO2＋H2O＋1/2O2 活性炭 H2SO4
05有害气体的吸附净化20
第一节
吸附的基本概念
⑴物理吸附 固体吸附剂与气体分子之间普遍存在着分子间的引力，即范 德华力。产生物理吸附的原因是分子间的引力。 物理吸附主要特征为： ①固体表面与被吸附的气体之间不发生化学反应； ②对吸附的气体没有选择性，可吸附一切气体； ③既可以是单分子层吸附也可形成多分子层吸附； ④吸附过程为放热过程。
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第一节
吸附的基本概念
⑵．化学吸附 化学吸附也称活性吸附，它是由于固体表面与吸附气体分子 之间的化学键所造成。 化学吸附的特征为： ①具有明显的选择性； ②单分子层吸附； ③吸附热量大。 ⑤吸附速率随温度升高而增加。故化学吸附宜在较高温度下进行。 ⑥为不可逆吸附。
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气流通过一定厚度的吸附层时，出口处的吸附质浓度随时间变化的曲线如图 所示。从图中看出，开始时吸附层出口出的气体浓度为零，经一段时间后， 在吸附层出口处出现吸附质，这种现象称为穿透，所经历的这段时间称为 穿透时间。
吸附过程出现穿透后，吸附层出口处的有害气体浓度迅速增加，直 至与进口浓度相等为止。吸附层从操作开始到穿透，吸附层的 单位质量吸附剂所吸附的气体量叫做吸附剂的动活性。在净化 通风系统的排气时，吸附层穿透后一般应当立即更换吸附剂。
吸附法主要运用于以下几个方面： (1)对于低浓度气体，吸附法的净化效率要比吸收法高，吸附法常用于浓度低、毒性大 的有害气体，但吸附法处理的气体量不宜过大。 (2)用吸附法净化有机溶剂蒸气具有较高的效率。 (3)当处理的气量较小时，用吸附法灵活方便。 影响气体吸附的因素 (1)操作条件 低温有利于物理吸附，提高温度有利于化学吸附。增大气相主体的压力、从而增大了 吸附质的分压，有利于吸附、但压力增大会增加能耗，且操作要求高。气体流速 大．压损大并使吸附质和吸附剂接触时间短、不利于吸附，气流速度应控制在一 定范围内，对固定床吸附器而言，气流速度控制在0.2一0.6m／s范围内。 (2)吸附剂性质 吸附剂的孔隙率、孔径、颗粒度等影响其比表面面积的大小，因而影响吸附效果。 (3)吸附质的性质与浓度 其临界直径、分子量、沸点和饱和性等影响吸附量。若用同种活性炭吸附结构相似的 有机物时，吸附质分子量越大，沸点越高，不饱和性越大，越易被吸附。
【精编】第11章气体吸附净化技术综述幻灯片
吸附方程式
BET方程（I、II、III型等温线，多分子层吸附）
V
VmCP
(P0 P)[1 (C 1)P / P0]
P 1 (C 1)P V (P0 P) VmC VmCP0
V－被吸附气体在标态下的体积 P－吸附质在气相中的平衡分压 P0－吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压 Vm－吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积 C－与吸附热有关的常数
• 非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物的性质，它能 吸附绝大部分有机气体，如苯类、醛酮类、醇类、烃 类等以及恶臭物质，同时由于活性炭的孔径范围宽， 即使对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物质， 仍然表现出了它的优良的吸附能力，如在SO2、NOx、 Cl2、H2S、CO2等有害气体治理中，有着广泛的用途。
操作条件
➢ 低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附 ➢ 增大m/s（停留时间大于1S）
吸附剂性质
➢比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）
fVm
W f 22N .401A03
－比表面积，m2/g
f－单位体积气体铺成单分子层的面积,m2/mL N0－阿佛加德罗常数 A－吸附质分子横截面积,m2 Vm－吸附剂表面被单层分子铺满时的气体体积，mL W－吸附剂的重量，g
15～25
活性氧化 铝
750～ 1000 0.836～ 1.045 773
18～48
硅胶 800 0.92 673 22
沸石分子筛
4A
5A
13x
800
800
800
0.794
0.794
——
873
873
873
4
5
13
再生温度 /K
比表面积 / ㎡·g-1
大气污染控制工程讲义气态污染物控制技术基础气体
第七章气态污染物控制技术基础第一节气体吸收一概述1．定义：吸收净化法是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来，净化废气的目的的一种方法。
吸收2．分类：（ 1）物理吸收：可看成是单纯的物理溶解过程。
如：水吸收HCL 、 CO2等。
吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度；吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度。
（ 2）化学吸收：吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。
如：碱液吸收CO2、 SO2等；酸液吸收NH 3等。
吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件；吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度。
（3）异同点：同：两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大致相同。
异：一般来说，化学反应的存在能提高反应速度，并是吸收的程度更趋于完全。
结合大气污染治理工程中所需净化治理的废气，具有气量大，污染物浓度低等特点，实际中多采用化学吸收法。
二吸收净化的基本原理1．气液相平衡（1）定义：在一定的温度和压力下，气液两相发生接触后，吸收质便由气象向液相移动，随着液体中吸收质浓度的逐渐增加，吸收速率逐渐渐少，解析速率逐渐增大，经过一段时间接触后，吸收速率和解析速率相等，即吸收质在气象中的分压和在液相中的浓度不再变化，此时气液两相达到平衡，简称相平衡。
在平衡状态下，被吸收气体在溶液上方的分压称为平衡分压，可溶气体在溶液中的浓度称为平衡浓度，或平衡溶解度，溶解度。
（ 2）气体在液体中的溶解度：在100kg 水中溶解气体的千克数。
参见 P241 图 7-4，常见气体在水中的溶解度，可知：①不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同；②气体的溶解度与温度有关，多数气体的溶解度随温度的升高而降低；③温度一定时，溶解度随溶质分压升高而增大。
在吸收系统中，增加气相总压，组分的分压会增加，溶解度也随之增加。
2．亨利定律（ 1）定义：对于稀溶液，在较低压力下，x— p 是通过原点的直线，但在压力偏高时与直线偏差很大，这样在较低压力下，我们就可用“亨利定律”来表示。
第11章 吸附法净化气态污染物 大气污染控制工程课件
4.影响吸附的因素
影响吸附的因素主要包括吸附剂性质、吸附 质性质、吸附质的浓度、操作条件等。
（1）吸附剂性质：吸附剂的表面积越大，提 供的吸附表面越大，吸附能力越强。影响吸 附剂表面积的结构因素包括吸附剂的空隙率、 孔径、颗粒大小等。
（2）吸附质的性质：吸附质的分子大小、沸 点、饱和度等影响吸附量的大小，一般认为 分子质量越大、沸点越高、不饱和性越强， 则越容易被吸附。
能提高速度，减小装置尺寸，降低投资； ③温度是吸附和脱附的关键，应掌握好温度的变化，及时调整
保证最佳温度范围； ④时时监测排气中污染物的浓度，及时脱附和再生，保证操作
的顺利进行。
4.2.3. 吸附设备
目前常用的吸附净化设备有三种：固定床吸附器、 移动床吸附器和流化床吸附器。
固定床吸附器如图4-4和4-5所示，把吸附剂固定在 一个床层上，床层厚度0.5~2m，被净化气体通过床 层时被吸附。固定床吸附器按气流运动方式分为立 式和卧式两种，立式气流上下运动，卧式气流水平 运动；按形状分为方型和圆形两种。固定床吸附器 的特点是结构简单、投资较低，操作方便，适合于 小型、分散、间歇性的污染源处理。自动操作受到 限制。
当排气间歇时间大于再生所需要的时间时， 可以在吸附完成后，在同一设备内完成脱附 操作；
当排气间歇时间小于再生所需要时间时，可 将吸附器内的吸附剂更换，对失效吸附剂集 中再生处理。
2.半连续式流程
是应用最普遍的一种吸附流程，可用于 间歇产生废气的场合，也可以用于连续 操作。
流程由2~3台吸附器构成，当一台吸附 器进行吸附操作时，另一台进行再生操 作，当再生周期大于吸附周期时，可以 再增加一台吸附器用于吸附操作。
1.填空题
习题
（1）连续排放时，可以选择的吸附流程为
气体吸附分析技术知识讲解
目前，气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的手段，得到了广泛应用。
物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域，而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。
本专题分为基础篇，实验篇和应用篇，旨在以实用为目的，力求避免冗余和数学公式，按实验的思维顺序逐步理清物理吸附相关的疑难点。
当然，对于一些比较复杂的问题，我们将会专门出专题文章进行介绍。
1. 什么是表面和表面积？表面是固体与周围环境, 特别是液体和气体相互影响的部分;表面的大小即表面积。
表面积可以通过颗粒分割（减小粒度）和生成孔隙而增加，也可以通过烧结、熔融和生长而减小。
2. 什么是比表面积？为什么表面积如此重要? 比表面积英文为specific surface area，指的是单位质量物质所具有的总面积。
分外表面积、内表面积两类。
国际标准单位为㎡/g。
表面积是固体与周围环境，特别是液体和气体相互作用的手段和途径。
一般有下列三种作用：1) 固体-固体之间的作用：表现为自动粘结，流动性(流沙)，压塑性等。
2) 固体-液体之间的作用：表现为浸润，非浸润，吸附能力等。
3) 固体-气体之间的作用：表现为吸附，催化能力等。
3. 什么是孔？根据ISO15901 中的定义，不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）4. 什么是开孔和闭孔？多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔（open pore），包括交联孔、通孔和盲孔。
这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。
除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。
不与外界连通的孔称为闭孔(close pore)。
开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧结可使开孔变为闭孔。
5. 什么是孔隙度？孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般用孔径及其分布和总孔体积表征。
吸附法净化气态污染物PPT课件
变压吸附工艺流程
1、固定床 2、压缩机 3、冷 却器 4、分离器 5、产品气柜
10、4固定床吸附过程的计算
• 10、4、1固定床吸附过程的分析 1、吸附负荷曲线 在流动状态下，流动相中的吸附质沿床 层不同高度的浓度变化曲线，或吸附剂中所 吸附的吸附质，沿床层不同高度的变化曲线 称为负荷曲线。
Xe
X0
1、两个概念
（1）外扩散：气体穿过界面（气膜），到达固体 表面的过程称为外扩散。 （2）内扩散：气体到达固体后的扩散
2、吸附过程
气 流 主 体
吸附质 吸附质
边 界 层 外扩散
吸附质 固体 外表面
吸附 微孔
固体 内表面
吸附质
解吸
内扩散
10、2吸附平衡与吸附速率
3、总传质速率方程（注意理解！）
dqA * * K y P (YA YA ) K x p ( X A X A ) d
r k a PA (1 A ) k d A
式中：θA—— 覆盖率；ka，kd——吸附 速率和解吸速率； PA——吸附物的分压 （3）朗格缪尔吸附等温方程（单一组分）
A
式中：
ka K kd
KPA 1 KPA
10、2吸附平衡与吸附速率
• 或
Vm KPA V 1 KPA
10、1吸附和吸附剂
2、工业吸附剂 （1）活性氧化铝 （2）活性碳※ （3）硅胶 （4）分子筛
10、2吸附平衡与吸附速率
• 10、2、1吸附平衡 1、两个概念
（1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：在一定的 温度下，与气相中吸附质的初始浓度成平衡时的最 大吸附量，一般用单位 质量吸附剂在吸附平衡时所 能吸附的吸附质质量来表示，表示固体吸附剂对气 体吸附量的极限，以am表示。 （2）动活性：气体通过吸附层时，随着床层吸附剂的 逐渐接近饱和，吸附质最终不能被全部吸附，当流 出气体中可能出现吸附质时，我们认为吸附剂已失 效，此时计算出来的单位吸附剂所吸收吸附质的量 称为动活性。 显然：动活性＜静活性