第5章吸收法净化气态污染物
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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
气态污染物的吸收法净化
1、化学吸收过程
（1）化学及收过程：①气相反应物从气相主体通过气膜向气 液相界面传递； ②气相反应物从气液相界面向液相传递； ③反应组分在液膜或液相主体内与反应物相遇发生化学反应； ④反应生成的液相产物向液相主体扩散，留存于液相，若生 成气相产物则向相界面扩散； ⑤气相产物自相界面向气相主
体扩散。(与物理吸收过程有何区别？)
气态污染物的吸收法净化
概念：吸收法是根据气体混合物中各组分在 液体溶剂中物理溶解度和化学反应活性不同 而将混合物分离的一种方法。
特点：优点：效率高、设备简单、一次投资 相对较低等；缺点：产生废液、设备易受腐 蚀。
分类：
物理吸收
化学吸收
9、1 吸收平衡
9、1、1物理吸收平衡 1、气体组分在液相的吸收
NA=DAG/ZG(PAG–PAi)=kAG(PAG–PAi)
NA=DAl/ZL(CAi–CAL)=kAl(CAi–CAL)
CAi=HAPAi
NA=KAG(PAG–PA*)
NA=KAL(CA*–CAL)
其中：
吸收过程速率方程
1/KAG=1/kAG+1/(kALHA), PA*=CAL/HA 1/KAL=1/kAL+HA/kAG,
PA*=x/(KHA(1–x)) 若物理溶解量与化学溶解量相比可忽略，令K1=KHA，表征带有
化学反应的气液平衡，得
CA≈xCB0=CB0K1PA*/(1+K1PA*) ＜CB0
9、2 吸收速率
9、2、1物理吸收速率 1、双膜理论（由刘易斯和怀特曼提出） （1）组成：气相主体+气膜+相界面+液膜+液相主体 （2）气体的吸收过程：被吸收组分 气相主
（3）应用条件：在系统压力不太高、温度不太低、 溶解气体不与液体起化学反应时，难溶气体、中溶 和易溶气体在液相溶解度较低时可认为遵守享利定 律。
（1）化学及收过程：①气相反应物从气相主体通过气膜向气 液相界面传递； ②气相反应物从气液相界面向液相传递； ③反应组分在液膜或液相主体内与反应物相遇发生化学反应； ④反应生成的液相产物向液相主体扩散，留存于液相，若生 成气相产物则向相界面扩散； ⑤气相产物自相界面向气相主
体扩散。(与物理吸收过程有何区别？)
气态污染物的吸收法净化
概念：吸收法是根据气体混合物中各组分在 液体溶剂中物理溶解度和化学反应活性不同 而将混合物分离的一种方法。
特点：优点：效率高、设备简单、一次投资 相对较低等；缺点：产生废液、设备易受腐 蚀。
分类：
物理吸收
化学吸收
9、1 吸收平衡
9、1、1物理吸收平衡 1、气体组分在液相的吸收
NA=DAG/ZG(PAG–PAi)=kAG(PAG–PAi)
NA=DAl/ZL(CAi–CAL)=kAl(CAi–CAL)
CAi=HAPAi
NA=KAG(PAG–PA*)
NA=KAL(CA*–CAL)
其中：
吸收过程速率方程
1/KAG=1/kAG+1/(kALHA), PA*=CAL/HA 1/KAL=1/kAL+HA/kAG,
PA*=x/(KHA(1–x)) 若物理溶解量与化学溶解量相比可忽略，令K1=KHA，表征带有
化学反应的气液平衡，得
CA≈xCB0=CB0K1PA*/(1+K1PA*) ＜CB0
9、2 吸收速率
9、2、1物理吸收速率 1、双膜理论（由刘易斯和怀特曼提出） （1）组成：气相主体+气膜+相界面+液膜+液相主体 （2）气体的吸收过程：被吸收组分 气相主
（3）应用条件：在系统压力不太高、温度不太低、 溶解气体不与液体起化学反应时，难溶气体、中溶 和易溶气体在液相溶解度较低时可认为遵守享利定 律。
吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物随着工业化和城市化的加速发展，气态污染物对于我们的生活环境带来了越来越严重的威胁。
气态污染物主要包括二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等，它们对大气的质量产生了极大的影响。
为了净化空气中的气态污染物，一种常用的方法是通过吸收法进行处理。
吸收法是利用溶剂或吸附剂将气态污染物吸收到液体或固体中，从而达到净化的目的。
为了高效地净化气态污染物，我们需要选择合适的吸收剂，设计合理的吸收装置。
常见的吸收剂有水、乙醇、酸碱溶液等，而吸收装置则包括填充塔、膜分离装置等。
对于二氧化硫这类酸性气体，常用的吸收剂是碱性溶液，如氢氧化钠溶液。
氢氧化钠可与二氧化硫发生化学反应，生成硫酸钠溶液，从而从空气中净化出二氧化硫。
相似地，对于氮氧化物，我们可以选择氢氧化钠或氨水作为吸收剂，以碱性环境将氮氧化物吸收掉。
而对于挥发性有机物，我们可以选择活性炭等吸附剂，通过吸附作用将有机物吸附到其表面，达到净化的效果。
吸收法的工作原理是利用吸收剂的化学特性或物理特性与污染物发生作用，使其从气体相转变为液体相或固体相。
通过吸收法净化气态污染物，具有高效、安全、经济等优点。
吸收后的污染物可以进行合理的处理，如经过处理后的污染物可以作为原料进行再利用，从而实现资源的循环利用。
在实践中，吸收法净化气态污染物有很多应用。
其中，最典型的应用是烟气脱硫。
许多工业生产过程中，会产生大量的含硫烟气，这些烟气中的二氧化硫会对大气造成严重的污染。
通过吸收法，可以将二氧化硫吸收到碱性溶液中，从而净化烟气中的二氧化硫。
目前，烟气脱硫已成为工业界的主要技术之一。
此外，吸收法还可以用于处理工业废气、净化室内空气等。
工业废气中往往会含有各种有机物、酸性气体等，通过吸收法可以将这些污染物吸收掉，净化废气。
在室内环境中，常常会有甲醛、苯等有害气体释放，通过吸收法可以将这些有害气体吸收掉，保护人们的健康。
然而，吸收法也存在一些问题和挑战。
首先，吸收剂选择不当或吸收剂的成本过高会导致吸收法的成本增加。
大气污染控制考试知识点
气溶胶——指悬浮在空气中的固体和液体粒子。
气态污染物以分子状态存在，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物——从污染源直接排放的原始物质。
二次污染物——由一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物。颗粒较小，但毒性更大。如光化学烟雾等。
粒子沉降：荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动，经过一定时间后到达集尘极表面，放出所带电荷而沉集其上
粒子清除：当粉尘沉积到一定厚度后，用机械振动等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。
2、粒子荷电机制（电场电荷、扩散电荷）
3、异常荷电现象：
.反电晕：沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。
重力沉降：进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。
2、性能
除尘效率：
压力损失：
设Cj为进口气体含尘浓度，η为平均 除尘效率，t为过滤时间，则滤布上的粉尘负荷md为：
3、影响袋式除尘器除尘效率的因素：
滤料的结构、粉尘的粒径、粉尘的厚度、过滤速度
对于粒径为0.2-0.4um 的粉尘，在不同状况下的过滤效率皆最低，因为这一粒径范的粒径正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。
湿式除尘器的类型：低能除尘器（喷雾塔、旋风洗涤器）
高能除尘器（文丘里洗涤器）
自激喷雾洗涤器、泡沫洗涤器、填料塔洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器
第三节，电除尘器
1、电除尘器的工作原理：
气体电离；
粒子荷电：在放电极与集尘极之间施加直流高电压，使放电极附近发生电晕放电，气体电离，生成大量的自由电子和正离子。在放电极附近的正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷。自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的作用向集成极移动， 并充满到两极间。含尘气流通过电场空间时，自由电子，负离子与粉尘碰撞并附着其上。
气态污染物以分子状态存在，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物——从污染源直接排放的原始物质。
二次污染物——由一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物。颗粒较小，但毒性更大。如光化学烟雾等。
粒子沉降：荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动，经过一定时间后到达集尘极表面，放出所带电荷而沉集其上
粒子清除：当粉尘沉积到一定厚度后，用机械振动等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。
2、粒子荷电机制（电场电荷、扩散电荷）
3、异常荷电现象：
.反电晕：沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。
重力沉降：进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。
2、性能
除尘效率：
压力损失：
设Cj为进口气体含尘浓度，η为平均 除尘效率，t为过滤时间，则滤布上的粉尘负荷md为：
3、影响袋式除尘器除尘效率的因素：
滤料的结构、粉尘的粒径、粉尘的厚度、过滤速度
对于粒径为0.2-0.4um 的粉尘，在不同状况下的过滤效率皆最低，因为这一粒径范的粒径正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。
湿式除尘器的类型：低能除尘器（喷雾塔、旋风洗涤器）
高能除尘器（文丘里洗涤器）
自激喷雾洗涤器、泡沫洗涤器、填料塔洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器
第三节，电除尘器
1、电除尘器的工作原理：
气体电离；
粒子荷电：在放电极与集尘极之间施加直流高电压，使放电极附近发生电晕放电，气体电离，生成大量的自由电子和正离子。在放电极附近的正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷。自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的作用向集成极移动， 并充满到两极间。含尘气流通过电场空间时，自由电子，负离子与粉尘碰撞并附着其上。
吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物
吸收法净化气态污染物
6、吸收设备的分类和特点
（1）对吸收设备的基本要求 a源自气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间； b.气液之间扰动剧烈，吸收阻力小，吸收效率高； c.操作稳定并有合适的弹性； d.气流通过时的压降小； e.结构简单，制造维修方便，造价低廉； f.针对具体情况，要求具有抗蚀和防堵能力。
用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增大气-液接触面，完 成传质过程。比较典型的设备是空心喷洒吸收器（喷雾塔或称空塔 ）和文丘里吸收器。
吸收法净化气态污染物
（3） 几种常用吸收塔的结构与特点
a.填料塔 填料塔的典型结构如图所示。塔内装有支撑板，板
上堆放填料层，吸收液通过安装在填料上部的分布器洒 向填料。填料在整个塔内可堆成一层，也可分成几层。 当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置
吸收法净化气态污染物
（3）吸收剂的再生
• 吸收剂使用到一定程度，需要处理后再使用，处理 的方式一是通过再生回收副产品后重新使用，如亚 硫酸钠法吸收SO2气体，吸收液中的亚硫酸氢钠经 加热再生，回收SO2后变为亚硫酸钠重新使用。二 是直接把吸收液加工成副产品，如用氨水吸收SO2 得到的亚硫酸铵经氧化变为硫酸铵化肥。
吸收还可以按吸收过程中有无温度变化分为等温吸收和非 等温吸收。吸收法净化气态污染物可以近似按等温吸收处理。
吸收法净化气态污染物
3、吸收的基本理论
（1）吸收平衡 在一定温度和压力下，气液接触时，混合气体中的可吸收组
分进入液相，称为吸收；同时液相中的吸收质向气相逸出，称 为解吸。当吸收速率等于解吸速率时，气液两相达到平衡，此 时气相中吸收质的分压称平衡压（p*）；液相中收质浓度称平 衡浓度（c*）。
吸收法净化气体污染物实验
《环工综合实验（2）》（吸收法净化气体污染物实验）实验报告专业环境工程班级卓越环工1201姓名陈睿指导教师李响成绩东华大学环境科学与工程学院实验中心二0一五年五月实验题目吸收法净化气体污染物实验实验类别综合实验室实验时间2015年 5 月7 日13 时~ 16 时实验环境温度: 湿度: 同组人数9 本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！承诺人签名一、实验目的1.了解吸收法净化气态污染物的原理。
2.计算实际的吸收效率。
二、实验仪器及设备1.气体吸收装置，分析天平2.氢氧化钠溶液，盐酸溶液，碳酸钠，邻苯二甲酸氢钾，甲基橙指示剂，酚酞指示剂1-喷淋管 2-填料吸收塔 3-碱液储槽 4-尾气吸收瓶5-酸性气体瓶 6-加热装置 7-铁架台三、实验原理气体吸收是气体混合物中一种或多种组分溶解于选定的液体吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气流中分离出来的操作过程。
从大气污染控制的角度看，用吸收法净化气态污染物，不仅是减少甚至消除气态污染物向大气中排放的重要途径，而且还能将污染物转化为有用的产品。
吸收可分为物理吸收和化学吸收。
在物理吸收中，气体组分在吸收剂中只是单纯的物理溶解过程；而在化学吸收中，吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，从而降低液相中纯吸收质的含量，增加了吸收过程的推动力，提高了吸收速率。
物理吸收中，吸收速率决定于吸收质在气膜和液膜中的扩散速率。
化学吸收中，吸收速率除与扩散速率有关外，还与化学反应的速率有关。
化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。
对于物理吸收及气液相反应原理，应用最广泛且较成熟的是“双膜理论”。
采用一般的物理吸收是不能满足实际处理中处理气体流量大、吸收组分浓度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化学吸收过程。
在实际生产中，对于吸收设备的最基本要求是：气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间，且气液之间扰动强烈，吸收阻力小，吸收效率高；结构简单，操作稳定。
第1节 吸收法净化气态污染物共85页文档
● 吸收法净化气态污染物：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。
5.1 吸收法净化气态污染物
5.1.1 气体吸收的概念和分类 ● 根据吸收过程的物理化学性质，气体吸收分为 物理吸收和化学吸收。 ●物理吸收：利用气体混合物在所选择的溶剂中溶 解度的差异而使其分离的过程。
5.1 吸收法净化气态污染物 5.1.2 吸收平衡
吸收平衡 物理吸收平衡 化学吸收平衡
5.1.2 吸收平衡
（1）物理吸收平衡
●气体组分在液相的吸收
当混合气体与吸收剂接触时，气相中的可吸收 组分向液相进行质量传递（吸收）；同时，液相中 已被吸收的组分进行向气相逸出的质量传递（解 吸）。
一定温度和压力下，吸收速率和解吸速率将最 终相等，气液两相间的质量传递达到动态平衡，此 时气体溶质在液相中的含量，为该气体的平衡溶解 度。
Ag
反应式表示为：
A l B k M l
被吸收组分A进入液相后的总浓度CA*可写成：CAAM
其化学平衡常数：
kA M BCAABA
5.1.2 吸收平衡
（2）化学吸收平衡
●被吸收组分A与溶剂相互作用
于是有：
A
1
CA
kB
又若是稀溶液吸收,则遵循亨利定律，即有 [A]=HAPA*，代入上式，于是有：
5.1.2 吸收平衡
（2）化学吸收平衡
CAAPhysicA aC l hemical
aA( g )
A Phy sA ic aH lAP A *
1
A
Cc Dd
Bb k
a
5.1 吸收法净化气态污染物
5.1.1 气体吸收的概念和分类 ● 根据吸收过程的物理化学性质，气体吸收分为 物理吸收和化学吸收。 ●物理吸收：利用气体混合物在所选择的溶剂中溶 解度的差异而使其分离的过程。
5.1 吸收法净化气态污染物 5.1.2 吸收平衡
吸收平衡 物理吸收平衡 化学吸收平衡
5.1.2 吸收平衡
（1）物理吸收平衡
●气体组分在液相的吸收
当混合气体与吸收剂接触时，气相中的可吸收 组分向液相进行质量传递（吸收）；同时，液相中 已被吸收的组分进行向气相逸出的质量传递（解 吸）。
一定温度和压力下，吸收速率和解吸速率将最 终相等，气液两相间的质量传递达到动态平衡，此 时气体溶质在液相中的含量，为该气体的平衡溶解 度。
Ag
反应式表示为：
A l B k M l
被吸收组分A进入液相后的总浓度CA*可写成：CAAM
其化学平衡常数：
kA M BCAABA
5.1.2 吸收平衡
（2）化学吸收平衡
●被吸收组分A与溶剂相互作用
于是有：
A
1
CA
kB
又若是稀溶液吸收,则遵循亨利定律，即有 [A]=HAPA*，代入上式，于是有：
5.1.2 吸收平衡
（2）化学吸收平衡
CAAPhysicA aC l hemical
aA( g )
A Phy sA ic aH lAP A *
1
A
Cc Dd
Bb k
a
气态污染物的治理-吸收法
②碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液， 也是很有效的吸收剂。它们能与气态污染物SO2、 HCl、HF、NOx等发生化学反应，因而吸收能 力大大增加，净化效率高，液气比低。
例如用水或碱液净化气体中的H2S时，理论值可 推算出：H2S在pH=9的碱液中的溶解度为 pH=7的中性水的50倍；H2S在pH=10的碱液 中的溶解度为pH=7的中性水的500倍。
（二）板式塔
1、工作过程：吸收液 体由上部喷头喷入， 被吸收气体由下部送 入，气液在中间塔板 层相互接触。常用的 塔板有筛孔板、斜孔 板、筛网等。
2、特点：吸收效率高等。 缺点是板孔容易堵塞， 吸收过程必须保持恒定 的作业条件，且体积大， 构造复杂，造价较高。
（三）喷雾塔
气体在设备内与液体接触， 主要有普通喷雾塔以及 文丘里除尘器和冷却器 使用，但吸收效率较低。
双膜理论是惠特曼在1923年提出的一个描述气液两相的 物质传递理论，它假定：
①在气、液两相接触处有一随时保持平衡状态的相界面； ②在气液相界面附近，分别存在一个无对流作用非常稳定
的层流（滞流）薄膜，即气膜和液膜，薄膜内存在浓度 梯度，物质传递主要依靠分子扩散； ③薄膜外气液两相各自的主体为湍流，不存在浓度梯度， 物质主要通过对流传递； ④传质过程只在气液薄膜中有分子扩散阻力，相界面上和 湍流主体中不存在传质阻力，因此传递速质取决于两膜 的阻力大小。
• 燃烧法是通过燃烧将可燃性气态污染物转变为无 害物质。
• 催化转化法是在催化剂的作用下，将废气中气态 污染物化为非污染物或其他易于清除的物质。
• 冷凝法是利用气体沸点不同，通过冷凝将气态 污染物分离。
• 生物法主要依靠微生物的生化降解作用分解污 染物。
• 膜分离法利用不同气体透过特殊薄膜的不同速 度，使某种气体组分得以分离。
大气污染控制及设备运行5-1吸收法概述
1、烟气的预冷却 由于吸收操作要求在较低温度下进行。 这就需要在吸收之前将烟气冷却降温。 目前广泛采用的方法是用预洗塔除尘降 温。
2、气体的再加热 在处理高温烟气的湿式净化中，烟气在 洗涤塔中被冷却增湿，就此排入大气，
七、烟气的冷却和气体的再加热
在一定气象条件下，会发生“白烟” 现象。防止白烟发生的措施有： ①使吸收净化后的烟气与一部分未净化 的高温烟气混合以降低混合气的湿度和 升高其温度。 ②在净化器尾部加设一燃烧炉，产生高 温燃烧气体，再与净化后的气体混合。
三、吸收法概述
吸收法包括
物理吸收 化学吸收
在实际应用过程中，大多采用化学吸
收法治理废气。吸收法具有捕集效率高， 设备简单，一次性投资低等优点，同时 还能减轻粉尘对大气环境的污染,因此广 泛用于气态污染物的处理。
四、吸收剂的选择
1、吸收剂选择的原则 吸收剂对被吸收组分具有良好的选择
性和较强的吸收能力；蒸汽压较低，不 易起泡，热化学稳定性好，粘度低，腐 蚀性小，价廉易得。 2、常用吸收剂 （1）水 （2）碱金属或碱土金属溶液
五、富液的处理
吸收操作不仅要达到净化废气的目的， 而且应使吸收废液的处理要合理。若将 吸收废液直接排放，不仅浪费资源，而 且更重要的是其中的污染物转入水体易 造成二次污染，达不到保护环境的目的。 所以在吸收法净化气态污染物的流程中， 需要同时考虑气态污染物的吸收及富液 的处理问题。
六、吸收过程中的结垢和堵塞
此现象已成为一些吸收设备能否正常 长期运行的一个关键问题。防止结垢的 方法和措施常用的有：工艺操作上，控 制溶液或料浆中水分的蒸发量；控制溶 液的pH值；控制溶液中易结晶的物质不 要过饱和；严格除尘；控制进入吸收系 统的尘量等方法。设备结构上设计或选 择不易结垢和堵塞的吸收器。
气态污染物的净化
第五组全体组员：
肖翔、谢世冬、熊伟、胥芳芳
热诚欢迎你的指点！！！
4、常用的燃烧设备
催化燃烧炉
5、优缺点：
⑴直接燃烧：安全简单、成本低；造成二次污染、 不能回收热能造成辐射。 ⑵热力燃烧：使用范围较广、设备结构简单，占用 空间小、维修费用低；操作费用高、易发生回火、 燃烧不完全时产生恶臭。 ⑶催化燃烧：安全性好、燃烧温度低、辅助燃料消 耗少、对可燃性组分的浓度和热值限制小；催化 剂的费用高。
4、常用的催化反应器
固定床催化反应器示意图 流化床催化反应器示意图
5、优缺点：
⑴反应速率较快 ⑵催化剂用量较少 ⑶操作方便 ⑷催化剂不易磨损； ⑸传热性能差。
四、燃烧法
1、原理：对含有可燃性有害组分的混合气体进行氧 化燃烧或高温分解，使有害组分转化为无害物。 2、使用范围：用于净化CO、恶臭、沥青烟、HC、 有机有害气体。 3、分类：直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法。
5、常用的吸附设备
有机废气吸附装置 吸附再生炉
固定床吸附器流程示意图
6、优缺点：
⑴净化效率高 ⑵能回收有用组分 ⑶设备简单、流程短、易于实现自动控 制 ⑷无腐蚀，不会造成二次、原理：利用催化剂的催化作用，使其发生氧化还原 反应，将废气中的有害物质转变为无害物质或易于 去除的物质。 2、适用范围：用于净化SO2、NOx、CO、汽车尾气。 3、常见的催化剂：V2O5、Pt、Pd、CuCrO2、 Rh、CuO、Cr2O3、Mn2O3、稀土金属氧化物、 碱土、稀土和过渡金属氧化物。
SO2 HCl
H 2S
含Hg废 气
NH3、Na2CO3、二乙醇 胺、环丁砜
含Pb废 气
CH3COOH、NaOH
KMnO4、NaClO、浓H2SO4、KI-I2
大气污染控制工程课后计算题答案
能够吸附CCl4的量为：0.209 kg（CCl4）/kg(活性炭) ×262.8kg=54.93kg
M(CCl4)=154g/mol
C=900×10-6×154/（22.4 ×10-3）=6.2g/m3
t=54.93kg×1000/(6.2 g/m3×20 m3/min)=443min
第七章催化法净化气态污染物习题P222
Vf=（10.713+1.0161×0.1×10.121）=11.741 m3N/(kg燃料)
2.2普通煤的各成分质量分数分析为：C：65.7%，灰分：18.1%，S：1.7%，H：3.2%，水分：9.0%，O：2.3%，含N量不计。计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
SO2+CaO+1/2O2=CaSO4
6456
1.2x G石灰·0.96
设需要石灰为G石灰（kg/h），对SO2作物料衡算：
（1）进入系统的SO2流率：4500mg/ m3N×10-3×100000 m3N/h=450 kg/h
（2）流出系统的SO2流率：650mg/ m3N×10-3×100000 m3N/h=65 kg/h
解：500cm3×15×60=450000cm3=0.45m3
0.45m3×200 ug/m3×0.12=10.8ug
1.7根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物的日均浓度限值的体积分数。
解：SO2、NO2、CO《环境空气质量标准》的日均浓度二级标准分别为0.15、0.12、4.0 mg/m3
第六章吸附法净化气态污染物习题p196在直径为d14m的立式吸附器中装有密度为p220kgm啲活性炭炭层厚度zm0m含苯废气以r4mmiii的速率通过活性炭层废气含苯的初始浓度设苯蒸气被活性炭完全吸附活性炭对苯的平均活性为7解吸后苯在活性炭中的残余吸附量为08求
M(CCl4)=154g/mol
C=900×10-6×154/（22.4 ×10-3）=6.2g/m3
t=54.93kg×1000/(6.2 g/m3×20 m3/min)=443min
第七章催化法净化气态污染物习题P222
Vf=（10.713+1.0161×0.1×10.121）=11.741 m3N/(kg燃料)
2.2普通煤的各成分质量分数分析为：C：65.7%，灰分：18.1%，S：1.7%，H：3.2%，水分：9.0%，O：2.3%，含N量不计。计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
SO2+CaO+1/2O2=CaSO4
6456
1.2x G石灰·0.96
设需要石灰为G石灰（kg/h），对SO2作物料衡算：
（1）进入系统的SO2流率：4500mg/ m3N×10-3×100000 m3N/h=450 kg/h
（2）流出系统的SO2流率：650mg/ m3N×10-3×100000 m3N/h=65 kg/h
解：500cm3×15×60=450000cm3=0.45m3
0.45m3×200 ug/m3×0.12=10.8ug
1.7根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物的日均浓度限值的体积分数。
解：SO2、NO2、CO《环境空气质量标准》的日均浓度二级标准分别为0.15、0.12、4.0 mg/m3
第六章吸附法净化气态污染物习题p196在直径为d14m的立式吸附器中装有密度为p220kgm啲活性炭炭层厚度zm0m含苯废气以r4mmiii的速率通过活性炭层废气含苯的初始浓度设苯蒸气被活性炭完全吸附活性炭对苯的平均活性为7解吸后苯在活性炭中的残余吸附量为08求
大气污染处理工程吸收法净化气态污染物
若物理溶解量与化学溶解量相比可忽略不 计，则：
cAxcB0 1KK 1p1*A p*AcB0
2020/11/20
二、化学吸收平衡
随着
p
* A
的增加，组分A在液相内的溶解度
c
* A
变大，但无论怎样
p
* A
增大，式中右端第二个因
子
K
1
p
* A
总是小于1的。
1
K
1
p
* A
在此种反应类型情况下，对纯粹的化学吸收
2020/11/20
二、化学吸收速率
化学吸收的速率不但取决于液相的物理 性质与流动状态，也取决于化学反应速率。 但是由于液相中有化学反应的存在，组分A
的浓度cA降低加快，这意味着液膜厚度薄，
液膜阻力减小，从而使过程吸收速率提高。
2020/11/20
二、化学吸收速率
在过程稳定的情况下，仍可采用费克定 律来描述液膜中的吸收情况：
大气污染控制工程
吸收法净化气态污染物
2020/11/20
吸收法净化气态污染物
• 根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理 溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离 的一种方法
• 优点：效率高、设备简单、一次投资费用相 对较低
• 缺点：需要对吸收后的液体进行处理、设备 易受腐蚀
2020/11/20
第五章 吸收法净化气态污染物
2020/11/20
二、化学吸收速率
(1) 极快速不可逆化学反应吸收过程
典型的气液相反应：
对于极快速不可逆化学反应，传质阻力比化 学反应阻力大很多，整个过程属扩散控制。由于 吸收组分A与反应物B的扩散速率不同，会使液相 浓度出现三种不同的情况，下面分别加以讨论：
cAxcB0 1KK 1p1*A p*AcB0
2020/11/20
二、化学吸收平衡
随着
p
* A
的增加，组分A在液相内的溶解度
c
* A
变大，但无论怎样
p
* A
增大，式中右端第二个因
子
K
1
p
* A
总是小于1的。
1
K
1
p
* A
在此种反应类型情况下，对纯粹的化学吸收
2020/11/20
二、化学吸收速率
化学吸收的速率不但取决于液相的物理 性质与流动状态，也取决于化学反应速率。 但是由于液相中有化学反应的存在，组分A
的浓度cA降低加快，这意味着液膜厚度薄，
液膜阻力减小，从而使过程吸收速率提高。
2020/11/20
二、化学吸收速率
在过程稳定的情况下，仍可采用费克定 律来描述液膜中的吸收情况：
大气污染控制工程
吸收法净化气态污染物
2020/11/20
吸收法净化气态污染物
• 根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理 溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离 的一种方法
• 优点：效率高、设备简单、一次投资费用相 对较低
• 缺点：需要对吸收后的液体进行处理、设备 易受腐蚀
2020/11/20
第五章 吸收法净化气态污染物
2020/11/20
二、化学吸收速率
(1) 极快速不可逆化学反应吸收过程
典型的气液相反应：
对于极快速不可逆化学反应，传质阻力比化 学反应阻力大很多，整个过程属扩散控制。由于 吸收组分A与反应物B的扩散速率不同，会使液相 浓度出现三种不同的情况，下面分别加以讨论：
吸收法净化气体污染物实验
《环工综合实验（2）》（吸收法净化气体污染物实验）实验报告专业环境工程班级卓越环工1201姓名陈睿指导教师李响成绩东华大学环境科学与工程学院实验中心二0一五年五月实验题目吸收法净化气体污染物实验实验类别综合实验室实验时间2015年 5 月7 日13 时~ 16 时实验环境温度: 湿度: 同组人数9 本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！承诺人签名一、实验目的1.了解吸收法净化气态污染物的原理。
2.计算实际的吸收效率。
二、实验仪器及设备1.气体吸收装置，分析天平2.氢氧化钠溶液，盐酸溶液，碳酸钠，邻苯二甲酸氢钾，甲基橙指示剂，酚酞指示剂1-喷淋管 2-填料吸收塔 3-碱液储槽 4-尾气吸收瓶5-酸性气体瓶 6-加热装置 7-铁架台三、实验原理气体吸收是气体混合物中一种或多种组分溶解于选定的液体吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气流中分离出来的操作过程。
从大气污染控制的角度看，用吸收法净化气态污染物，不仅是减少甚至消除气态污染物向大气中排放的重要途径，而且还能将污染物转化为有用的产品。
吸收可分为物理吸收和化学吸收。
在物理吸收中，气体组分在吸收剂中只是单纯的物理溶解过程；而在化学吸收中，吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，从而降低液相中纯吸收质的含量，增加了吸收过程的推动力，提高了吸收速率。
物理吸收中，吸收速率决定于吸收质在气膜和液膜中的扩散速率。
化学吸收中，吸收速率除与扩散速率有关外，还与化学反应的速率有关。
化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。
对于物理吸收及气液相反应原理，应用最广泛且较成熟的是“双膜理论”。
采用一般的物理吸收是不能满足实际处理中处理气体流量大、吸收组分浓度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化学吸收过程。
在实际生产中，对于吸收设备的最基本要求是：气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间，且气液之间扰动强烈，吸收阻力小，吸收效率高；结构简单，操作稳定。
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第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
对化学吸收而言，气膜的传质速率仍可 按与物理吸收相同的公式表示。在气液界面 处，组分A仍处于平衡状态，可用亨利定律 描述。
在液膜中的情况，化学吸收和物理吸收 却很不相同。对于化学吸收，组分A按分子 扩散从气膜扩散至界面溶解后，在液膜内一 面进行扩散，一面与吸收剂组分B进行化学 反应，若在液膜内未反应完还要转移至液相 主体中进行。
稳定吸收过程的总传质速率方程式：
•或：
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
在总传质阻力中，若气膜的阻力远远大于 液膜阻力，则称为气膜控制；若液膜阻力远远 大于气膜阻力，则称为液膜控制。 提高物理吸收速率可采取以下措施： （1）提高气液相对运动速度，以减小气膜和 液膜的厚度。 （2）增大供液量，降低液相吸收浓度，以增 大吸收推动力。 （3）增加气液接触面积。 （4）选用对吸收质溶解度大的吸收剂。
二、化学吸收平衡
由于吸收组分既遵从相平衡关系又遵从化 学平衡的关系，式中[A]就是[A]物理平衡，在已
知化学平衡常数K 及反应前后反应物B的浓度
变化的情况下可求出生成物M、N的浓度，再由 化学反应式可求出[A]化学消耗及[A]净化。
第5章吸收法净化气态污染物
第二节 吸收速率
¡ 物理吸收速率 ¡ 化学吸收速率
搅拌釜等吸收设备。
第5章吸收法净化气态污染物
•二、吸收设备的选择
几种主要形式化学吸收设备的特性及其适用范围
形式
相界面积 液相体积 ／（m2.m-3)
喷雾塔
1200
填料塔
1200
板式塔
鼓泡 搅拌釜
1000 200
鼓泡塔
20
气液比
19 11.5 5.67 0.111 0.0204
液相所占 体积分率
液相体积 膜体积
第5章吸收法净化气态污 染物
2020/11/26
第5章吸收法净化气态污染物
第五章 吸收法净化气态污染物
¡ 根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理 溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离 的一种方法
¡ 优点：效率高、设备简单、一次投资费用相 对较低
¡ 缺点：需要对吸收后的液体进行处理、设备 易受腐蚀
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
吸收是气态污 染物从气相向液相 转移的过程，对于 吸收机理以双膜理 论应用较为普遍。
•双膜理论模型
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
传质过程： 被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜
移动； 被吸收组分从气膜向相界面移动； 被吸收组分在相界面处溶入液相； 溶入液相的被吸收组分从气液相界面向液膜
第5章吸收法净化气态污染物
第五章 吸收法净化气态污染物
物理吸收：利用气体混合物在所选择的溶剂中溶解 度的差异而使其分离的吸收过程
化学吸收：伴有显著化学反应的吸收过程。该法使 吸收过程推动力增大，阻力减少，吸收 效率提高，可处理低浓度气态污染物
针对实际工程问题常具有废气量大、污染物浓 度低、气体成分复杂和排放标准要求高等特点，大 多采用化学吸收法。
✓ 吸收过程：当混合气体与吸收剂接触时，气 相中的可吸收组分向液相进行质量传递的过 程。
✓ 解吸过程：伴随吸收过程发生的液相中吸收 组分反过来向气相逸出的质量传递过程。
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收平衡
气体的溶解度在同一 系统中一般随温度的升高而 减小，随压力的增大而增大。 增大气相中该气体的浓度 也能使其溶解度增大。
•几种常见气体污染物水中溶解度曲线
第5章吸收法净化气态污染物
•一、物理吸收平衡
•2.亨利定律
pA*：气相组分A的分压，Pa； cA：液相中组分A的浓度，mol/m3 xA：组分A溶于溶剂中的浓度，摩尔分率； HA、EA：均为亨利系数，单位分别为mol/(m3.Pa)和Pa
第5章吸收法净化气态污染物
若已知组分A在界面处的液相浓度梯度， 就可利用上式求得液膜内的过程速率。在液 膜内对组分A作物料衡算可得到液相浓度分 布规律及梯度。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
在液膜内离界面Z 处，取一厚度为dZ的微
元，对气体A在微元体内进行物料衡算：
A扩散入微元的通量-A扩散出微元的通量=A在微元的反应量
移动； 溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移
动。
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
在稳态吸收操作中，从气相主体传递到界 面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体的 通量，在界面上无吸收质的积累和亏损。
对于气膜：
NA:被吸收组分A的传质速率，kmol/(m2.s); DAG:组分A在气相中的分子扩散系数，kmol/（m.s.Pa)； ZG:气膜厚度,m； pAG、PAi：气相主体与界面处的分压，Pa； kAG：气相传质系数，kmol/(m2.s.Pa)
体由塔底进入，自下而上穿过填料层，从塔顶排出； 吸收剂由塔顶通过液体分布器均匀喷淋到填料层中， 沿填料表面向下流动，直至从塔底排出塔外。它具 有操作适应性好、结构简单、能耐腐蚀等优点，广 泛用于带有化学反应的气体净化过程。填料对塔的 性能影响很大。
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
2.板式塔反应器 板式塔反应器中液体与气体分段逆流接触。
• 若反应速率很快，过程属扩散控制，要求所选择的吸收设
备能产生高的气液湍动和大的气液接触面积，以降低气膜的传
质阻力，增大传质面积，从而提高吸收效率，如喷雾塔、填料
塔、文丘里吸收器和板式塔等。
• 若化学反应速率很低，过程属动力学控制，要求所选择的
吸收设备具有持液量大，气液接触时间长的特点，以使较慢的
化学反应有足够的空间和时间进行反应。宜选用鼓泡塔、鼓泡
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
气-液反应器的形式
• （a）填料床反应器；(b)板式反应器；(c)降膜反应器；(d)喷雾反应器； • (e)鼓泡反应器；（f）搅拌鼓泡反应器；(g)喷射或文氏反应器
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
1.填料床反应器 在填料床反应器中，一般气液逆流操作。混合气
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
化学吸收的速率不但取决于液相的物理 性质与流动状态，也取决于化学反应速率。 但是由于液相中有化学反应的存在，组分A
的浓度cA降低加快，这意味着液膜厚度薄，
液膜阻力减小，从而使过程吸收速率提高。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
在过程稳定的情况下，仍可采用费克定 律来描述液膜中的吸收情况：
液气比是由设备费和操作费两个因素决定的。工 程中，一般取最小液气比的1.1～2.0倍，即：
第5章吸收法净化气态污染物
•三、吸收设备设计
2.塔径计算
处理气量qV根据实际的工业过程而定，空 塔气速 一般由填料塔的液泛速率 确定。 通常取： =（0.60~0.75） 。
第5章吸收法净化气态污染物
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
按气液分散形式可分为： ① 气相分散、液体连续，如板式塔 ② 液相分散、气相连续，如喷淋塔、填料塔 ③ 气液相同为分散相，如文丘里吸收器
工程中用于净化气态污染物的吸收设备最常 用的是填料塔，其次是板式塔。此外还有喷 淋塔和文丘里吸收器等。
第5章吸收法净化气态污染物
一、 吸收设备
对吸收设备的要求： 气液有效接触面积大 气液湍流程度高 设备的压力降损失小 结构简单，易于操作和维修 投资及操作费用低
第5章吸收法净化气态污染物
•一、 吸收设备
吸收设备的分类
按气液相接触形态可分为： 气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡反应器、搅拌鼓泡反 应器和板式反应器 液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷射和文氏反应器等 （它们主要用于含尘气流的除尘，但在某些特定场合，也可 用于处理气态污染物） 液体以膜状运动与气相进行接触的填料反应器
吸收液从塔顶进入，借重力流到下一块板，最后 从塔底排出。气体向上通过塔板中的各种孔眼， 然后鼓泡穿过液体，分离泡沫后到上面的另一塔 板，在这一过程中有害气体扩散至气液接触面进 入液相被除去。
第5章吸收法净化气态污染物
二、吸收设备的选择
•吸收设备的选择: • 强化吸收过程，提高处理效率，降低设备的投资 和运行费用。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
组分B不断地从液相主体扩散到界面附 近并与A相遇。A与B在什么位置进行反应取 决于反应速率与扩散速率的相对大小。反应 进行得愈快，A消耗愈快，则A抵达气液界面 后扩散不远便会消耗干净。反之，如果A与B 反应较慢，A可能扩散到液相主体仍有大部 分未能参加反应。
(视反应速率的快慢而定)。 ➢ 反应生成的液相产物留存在液相中(如有气
相产物生成则向相界面扩散)。 ➢ 气相产物自相界面通过气膜向气相本体扩散。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
化学吸收法净化气态污染物质一般要 求吸收剂在吸收条件下的蒸气压很低或趋于 零，化学反应只在液相内发生。
在吸收过程中，当传递速率远大于化学 反应速率时，实际的过程速率取决于后者， 称为动力学控制；反之，如果化学反应速率 很快，而传质速率很慢，过程速率主要取Leabharlann 于传质速率的大小，称为扩散控制。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收平衡
气态污染物的总净化量由液相物理吸收 量和化学反应消耗量两部分组成:
•其中[A]物理平衡可采用前面介绍的亨利定律近 似计算，而[A]化学消耗可根据化学平衡进行计算。
第5章吸收法净化气态污染物
•二、化学吸收平衡
由亨利定律有： 由化学平衡有：
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
对化学吸收而言，气膜的传质速率仍可 按与物理吸收相同的公式表示。在气液界面 处，组分A仍处于平衡状态，可用亨利定律 描述。
在液膜中的情况，化学吸收和物理吸收 却很不相同。对于化学吸收，组分A按分子 扩散从气膜扩散至界面溶解后，在液膜内一 面进行扩散，一面与吸收剂组分B进行化学 反应，若在液膜内未反应完还要转移至液相 主体中进行。
稳定吸收过程的总传质速率方程式：
•或：
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
在总传质阻力中，若气膜的阻力远远大于 液膜阻力，则称为气膜控制；若液膜阻力远远 大于气膜阻力，则称为液膜控制。 提高物理吸收速率可采取以下措施： （1）提高气液相对运动速度，以减小气膜和 液膜的厚度。 （2）增大供液量，降低液相吸收浓度，以增 大吸收推动力。 （3）增加气液接触面积。 （4）选用对吸收质溶解度大的吸收剂。
二、化学吸收平衡
由于吸收组分既遵从相平衡关系又遵从化 学平衡的关系，式中[A]就是[A]物理平衡，在已
知化学平衡常数K 及反应前后反应物B的浓度
变化的情况下可求出生成物M、N的浓度，再由 化学反应式可求出[A]化学消耗及[A]净化。
第5章吸收法净化气态污染物
第二节 吸收速率
¡ 物理吸收速率 ¡ 化学吸收速率
搅拌釜等吸收设备。
第5章吸收法净化气态污染物
•二、吸收设备的选择
几种主要形式化学吸收设备的特性及其适用范围
形式
相界面积 液相体积 ／（m2.m-3)
喷雾塔
1200
填料塔
1200
板式塔
鼓泡 搅拌釜
1000 200
鼓泡塔
20
气液比
19 11.5 5.67 0.111 0.0204
液相所占 体积分率
液相体积 膜体积
第5章吸收法净化气态污 染物
2020/11/26
第5章吸收法净化气态污染物
第五章 吸收法净化气态污染物
¡ 根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理 溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离 的一种方法
¡ 优点：效率高、设备简单、一次投资费用相 对较低
¡ 缺点：需要对吸收后的液体进行处理、设备 易受腐蚀
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
吸收是气态污 染物从气相向液相 转移的过程，对于 吸收机理以双膜理 论应用较为普遍。
•双膜理论模型
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
传质过程： 被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜
移动； 被吸收组分从气膜向相界面移动； 被吸收组分在相界面处溶入液相； 溶入液相的被吸收组分从气液相界面向液膜
第5章吸收法净化气态污染物
第五章 吸收法净化气态污染物
物理吸收：利用气体混合物在所选择的溶剂中溶解 度的差异而使其分离的吸收过程
化学吸收：伴有显著化学反应的吸收过程。该法使 吸收过程推动力增大，阻力减少，吸收 效率提高，可处理低浓度气态污染物
针对实际工程问题常具有废气量大、污染物浓 度低、气体成分复杂和排放标准要求高等特点，大 多采用化学吸收法。
✓ 吸收过程：当混合气体与吸收剂接触时，气 相中的可吸收组分向液相进行质量传递的过 程。
✓ 解吸过程：伴随吸收过程发生的液相中吸收 组分反过来向气相逸出的质量传递过程。
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收平衡
气体的溶解度在同一 系统中一般随温度的升高而 减小，随压力的增大而增大。 增大气相中该气体的浓度 也能使其溶解度增大。
•几种常见气体污染物水中溶解度曲线
第5章吸收法净化气态污染物
•一、物理吸收平衡
•2.亨利定律
pA*：气相组分A的分压，Pa； cA：液相中组分A的浓度，mol/m3 xA：组分A溶于溶剂中的浓度，摩尔分率； HA、EA：均为亨利系数，单位分别为mol/(m3.Pa)和Pa
第5章吸收法净化气态污染物
若已知组分A在界面处的液相浓度梯度， 就可利用上式求得液膜内的过程速率。在液 膜内对组分A作物料衡算可得到液相浓度分 布规律及梯度。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
在液膜内离界面Z 处，取一厚度为dZ的微
元，对气体A在微元体内进行物料衡算：
A扩散入微元的通量-A扩散出微元的通量=A在微元的反应量
移动； 溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移
动。
第5章吸收法净化气态污染物
一、物理吸收速率
在稳态吸收操作中，从气相主体传递到界 面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体的 通量，在界面上无吸收质的积累和亏损。
对于气膜：
NA:被吸收组分A的传质速率，kmol/(m2.s); DAG:组分A在气相中的分子扩散系数，kmol/（m.s.Pa)； ZG:气膜厚度,m； pAG、PAi：气相主体与界面处的分压，Pa； kAG：气相传质系数，kmol/(m2.s.Pa)
体由塔底进入，自下而上穿过填料层，从塔顶排出； 吸收剂由塔顶通过液体分布器均匀喷淋到填料层中， 沿填料表面向下流动，直至从塔底排出塔外。它具 有操作适应性好、结构简单、能耐腐蚀等优点，广 泛用于带有化学反应的气体净化过程。填料对塔的 性能影响很大。
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
2.板式塔反应器 板式塔反应器中液体与气体分段逆流接触。
• 若反应速率很快，过程属扩散控制，要求所选择的吸收设
备能产生高的气液湍动和大的气液接触面积，以降低气膜的传
质阻力，增大传质面积，从而提高吸收效率，如喷雾塔、填料
塔、文丘里吸收器和板式塔等。
• 若化学反应速率很低，过程属动力学控制，要求所选择的
吸收设备具有持液量大，气液接触时间长的特点，以使较慢的
化学反应有足够的空间和时间进行反应。宜选用鼓泡塔、鼓泡
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
气-液反应器的形式
• （a）填料床反应器；(b)板式反应器；(c)降膜反应器；(d)喷雾反应器； • (e)鼓泡反应器；（f）搅拌鼓泡反应器；(g)喷射或文氏反应器
第5章吸收法净化气态污染物
•一、吸收设备
1.填料床反应器 在填料床反应器中，一般气液逆流操作。混合气
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
化学吸收的速率不但取决于液相的物理 性质与流动状态，也取决于化学反应速率。 但是由于液相中有化学反应的存在，组分A
的浓度cA降低加快，这意味着液膜厚度薄，
液膜阻力减小，从而使过程吸收速率提高。
第5章吸收法净化气态污染物
二、化学吸收速率
在过程稳定的情况下，仍可采用费克定 律来描述液膜中的吸收情况：
液气比是由设备费和操作费两个因素决定的。工 程中，一般取最小液气比的1.1～2.0倍，即：
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•三、吸收设备设计
2.塔径计算
处理气量qV根据实际的工业过程而定，空 塔气速 一般由填料塔的液泛速率 确定。 通常取： =（0.60~0.75） 。
第5章吸收法净化气态污染物
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•一、吸收设备
按气液分散形式可分为： ① 气相分散、液体连续，如板式塔 ② 液相分散、气相连续，如喷淋塔、填料塔 ③ 气液相同为分散相，如文丘里吸收器
工程中用于净化气态污染物的吸收设备最常 用的是填料塔，其次是板式塔。此外还有喷 淋塔和文丘里吸收器等。
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一、 吸收设备
对吸收设备的要求： 气液有效接触面积大 气液湍流程度高 设备的压力降损失小 结构简单，易于操作和维修 投资及操作费用低
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•一、 吸收设备
吸收设备的分类
按气液相接触形态可分为： 气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡反应器、搅拌鼓泡反 应器和板式反应器 液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷射和文氏反应器等 （它们主要用于含尘气流的除尘，但在某些特定场合，也可 用于处理气态污染物） 液体以膜状运动与气相进行接触的填料反应器
吸收液从塔顶进入，借重力流到下一块板，最后 从塔底排出。气体向上通过塔板中的各种孔眼， 然后鼓泡穿过液体，分离泡沫后到上面的另一塔 板，在这一过程中有害气体扩散至气液接触面进 入液相被除去。
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二、吸收设备的选择
•吸收设备的选择: • 强化吸收过程，提高处理效率，降低设备的投资 和运行费用。
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二、化学吸收速率
组分B不断地从液相主体扩散到界面附 近并与A相遇。A与B在什么位置进行反应取 决于反应速率与扩散速率的相对大小。反应 进行得愈快，A消耗愈快，则A抵达气液界面 后扩散不远便会消耗干净。反之，如果A与B 反应较慢，A可能扩散到液相主体仍有大部 分未能参加反应。
(视反应速率的快慢而定)。 ➢ 反应生成的液相产物留存在液相中(如有气
相产物生成则向相界面扩散)。 ➢ 气相产物自相界面通过气膜向气相本体扩散。
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二、化学吸收速率
化学吸收法净化气态污染物质一般要 求吸收剂在吸收条件下的蒸气压很低或趋于 零，化学反应只在液相内发生。
在吸收过程中，当传递速率远大于化学 反应速率时，实际的过程速率取决于后者， 称为动力学控制；反之，如果化学反应速率 很快，而传质速率很慢，过程速率主要取Leabharlann 于传质速率的大小，称为扩散控制。
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二、化学吸收平衡
气态污染物的总净化量由液相物理吸收 量和化学反应消耗量两部分组成:
•其中[A]物理平衡可采用前面介绍的亨利定律近 似计算，而[A]化学消耗可根据化学平衡进行计算。
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•二、化学吸收平衡
由亨利定律有： 由化学平衡有：
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