第5章教材气态污染物控制技术基础(1)

鼓泡式吸收器
鼓泡式吸收器内均有液相连续的鼓泡层，分散 的气泡在穿过鼓泡层时有害组分被吸收。常见 的设备有鼓泡塔、湍球塔和各种板式吸收塔。
净化气态污染物中应用较多的是鼓泡塔和筛板 塔。
气体由下面的多孔板进入， 通过支撑板上面的液体时 形成鼓泡层。
鼓泡塔的优点是：①塔不 易堵塞，②压力损失小。
搅拌器
吸收设备
清洁气体 出口
水洗喷管
循环泵 氧化空气 入口
去湿器 浆液喷嘴
多孔板
填 料 塔
§2气体吸附
吸附
概念：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
缺点是受气流速度影响大， 当气流速度过小时，不能 发挥应有的效能；当气流 速度过大时，吸收效率降 低。
图5—6所示的是筛 板式吸收塔示意图。 沿塔高装有塔板， 两相在每块塔板上 接触。
塔板分为错流式、 穿流式、气液并流 式等几种。
(3)喷洒式吸收器
用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增 大气—液相的接触面，完成传质过程。
一、吸附剂
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
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
活性炭
200～600
0.836～ 1.254 423
吸附机理
物理吸附和化学吸附
来自百度文库
物理吸附
1.吸附力－范德华力； 2.不发生化学反应； 3.过程快，瞬间达到平衡； 4.放热反应； 5.吸附可逆；
化学吸附
1.吸附力－化学键力； 2.发生化学反应； 3.过程慢； 4.升高温度有助于提高速率； 5.吸附不可逆；
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
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
液膜扩散阻力降低 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
(3)、吸收流程 逆流操作：被吸收气体由下向上流动，而吸收
剂由上向下 并流操作：气体和吸收剂同时由上部向下流动 错流操作：气体和吸收剂呈交叉方向流动
在实际吸收工艺流程中一般采用逆流操作
二、吸收剂 （1）水：SO2 FH NH3 HCl 碱金属，碱土金属的盐类，铵盐： SO2 HF HCl NOX （2）吸收剂的选择 适宜的物理性质:粘度小，较低的凝固点，适宜的沸点，
比较典型的设备是空心喷洒吸收器和文丘里吸 收器。
图5—7所示是几种空心喷洒吸收器示意图。在吸收器中， 气体通常是自下而上流动，而液体则是由装在塔顶的喷射 器呈喇叭状喷洒。空心喷洒吸收器结构简单，造价低廉， 阻力小，但吸收效率不是很高，因此应用受到了极大的限 制。
吸收设备
喷淋塔
填料塔
污染气体 入口
填料塔的优点是：①吸收效果比较可靠；②对 气体变动的适用性强；③可用耐腐蚀材料制作， 结构简单制作容易，④压力损失较小(490Pa／ m塔高)。
填料塔的缺点主要是：①当气流过大时发生液 泛而不易操作；②吸收液中含固体或吸收过程 中产生沉淀时，使操作发生困难；③填料数量 多，质量大，检修不方便。
传质阻力
传质阻力－吸收系数的倒数
传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力
例：
1 1 m Ky ky kx
液膜控制（
m 1 kx ky
，1
Ky
m kx
）
难溶气体（稀碱溶液吸收CO2，水吸收O2）
气膜控制（1 m ，1 1 ）
ky kx Ky ky
易溶气体（碱或氨液吸收SO2）
传质过程
吸收系数的影响因素
吸收质与吸收剂 设备、填料类型 流动状况、操作条件
吸收系数的获取
实验测定；经验公式计算
物理吸收
吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被 吸收组分溶解于液体的过程
化学吸收
化学吸收的优点
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
、吸收机理
一、基本原理 (1)概念：利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组成有选择的分
离过程称作吸收。 具有吸收作用的物质称为吸收剂。 被吸收的组分称为吸附质 物理吸收 （HCl和水） 化学吸收（SO2和NaOH溶液） 利用：混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同 吸收剂中的组
比热容不大,不起泡等； 良好的化学性质：不易燃，热稳定性高，无毒性； 价格低，易再生 有利于有害物质的回收利用
（3）常用的吸收设备： 表面吸收器：填料塔（逆流传质推动力大） 鼓泡式吸收器：鼓泡吸收塔，筛板吸收塔 喷洒式吸收器
废气由塔底进入塔体，自下向 上穿过填料层最后由塔顶排出。 吸收剂由塔顶通过分布器均匀 地喷淋到填料层中，并沿着填 料层向下流动，从塔底排出塔 外。在废气沿塔上升的同时， 与吸收剂在填料层中充分接触， 污染物浓度逐渐降低，而塔顶 喷淋的总是新鲜的吸收液，因 而吸收传质的平均推动力大， 吸收效果好。
分发生选择性化学反应。
(2)、吸收平衡
平衡－吸收过程的传质速 率等于解吸过程（同一时 间内溶解于液体中的气体 分子数等于从液体中解脱 出来的气体分子数）
溶解度
每100kg水中溶解气体的 kg数
常见气体的平衡溶解度
亨利定律
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
第五章 气态污染物控制技术基础
教学内容: 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 教学重点 掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基
本原理和过程 了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性 教学重点 初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器
建议学时数：8学时（自学）
§1气体吸收