气态污染物控制[1]
大气污染控制工程第四章气态污染物处理技术基础
加大MA，可有以下几种途径： 1）加大传质推动力△P=PA－PA* 2）增加气相传质系数KG 3）增加气液两相的有效传质面积A
气体吸附
吸附理论 几种常见的吸附剂 固定床吸附系统 流化床吸附器
吸附理论
吸附机理 物理吸附：气体分子和固体间形成弱键，
X
液相中溶质的摩尔数 液相中溶剂的摩尔数
x 1 x
Y
气相中溶质的摩尔数 气相中惰性组分摩尔数
y 1 y
操作线和平衡线图（见下图）
吸收塔的物料衡算和操作线方程
Gm,1 y1 Lm,2 x2 Gm,2 y2 Lm,1x1
因为总的气体流量 （或液体流量）在塔 顶和塔底是不同的， 上面的方程式一般不 能进一步简化。这个
不同反应类型的增强因子表达式
（1）不可逆瞬时反应
A(溶质) bB(反应物) C(反应产物)
=1+rS
扩散系数比 r ≡ DB/D 计量浓度比 S ≡CBL/bCi
对增强因子的补充说明
扩散系数比r通常接近于1，且难于人为
地改变它；计量浓度比S那可以在很大的
范围内改变，而为影响的主要因素。
当其他条件不变而增大CBL时，则变大， 其极限条件是：当CBL达某一临界浓度 CBLc ，液相对溶质无传质阻力
吸附过程示意图
通常气相吸附质浓度高，过程受固相控 制；气相吸附质浓度低，过程受气膜控 制
吸附平衡
气固两相长时间接触，吸附与脱附达到 动态平衡
吸附等温线 在一定温度下，吸附量与吸附质平衡分 压之间的关系曲线被称为吸附等温线
吸附等温线有五种基本类型（见下图）
基本吸附等温线
（1）型：Langmuir等温吸附 （2）、（3）型：多分子层吸附 （4）、（5）型：多分子层吸附，并且吸附质在吸附
气态污染物控制技术
K x x K c c
Al A
南
* A
通
大
學
11 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数的不同形式
南
通
大
學
12 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
吸收系数——传质阻力的倒数
传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力
例：
1 1 m K y k y kx
由于在连续操作中GB、LS、y1、x1都是恒定的，所 以用摩尔分率表示较方便
LS L1 x G B G1 y x y X Y 1 x 1 y
南 通 大 學
17 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
根据吸收质的物料平衡有
LS LS Y X Y X 1 1 GB G B
南 通 大
x p /E
*
y* m x
學
7 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
二、吸收速率存在气膜和液膜,膜内为层流, 传质阻力只 在膜内 气膜和液膜外湍流流动,无浓度梯度, 即无扩散阻力 气液界面上,气液达溶解平衡 即:CAi=HpAi 膜内无物质积累,即达稳态
kg
DAg Zg
气液两相传质过程示意图
南 通 大 學
10 / 52
大 气
污
染
控
制
工
程
液相分传质速率方程
N A k x x Ai x A N A kl c Ai c A
《大气污染控制工程》教案 第七章
第七章气态污染物控制技术基础从污染气体中脱除二氧化硫等气态污染物的过程，是化工及有关行业中通用的单元操作过程。
这种单元操作的内容包括流体输送、热量传递和质量传递。
其中质量传递过程主要采用气体吸收、吸附和催化操作。
第一节气体扩散气体的质量传递过程是借助于气体扩散过程来实现的。
扩散过程包括分子扩散和湍流扩散两种方式。
一、气体在气相中的扩散气态污染物通过惰性气体组分B的运动，可用A在B中的扩散系数D AB给出。
D AB与气体B通过气体A的扩散系数D BA相等，可由修正的吉里兰方程给出。
扩散系数是物质的特性常数之一，同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。
二、气体在液体中的扩散第二节气体吸收一、吸收机理气体吸收是溶质从气相传递到液相的相际间传质过程，对于吸收机理以双膜理论模型的应用较广。
把吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子扩散，通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。
吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称之为吸收速率。
根据双膜理论，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吸收质的通量，在界面上无吸收质积累和亏损。
吸收传质速率方程的一般表达式为：吸收速率＝吸收推动力×吸收系数，或吸收速率＝吸收推动力/吸收阻力。
吸收系数和吸收阻力互为倒数。
吸收速率方程表达式有多种，有气相分传质速率方程，液相分传质速率方程及总传质速率方程。
二、气液平衡1.气液相平衡关系式（1）气体在液体中的溶解度（2）亨利定律（3）亨利定律式参数的换算2.吸收系数3.界面浓度（1）作图法（2）解析式三、物理吸收1.吸收操作线方程在吸收操作中，一般采用逆流连续操作，通过对逆流操作吸收塔进行物料衡算，可得出吸收操作线。
2.吸收剂用量与液气比设计吸收塔时，所处理的气体流量、进出塔气体溶质浓度均由设计任务而定，吸收剂的种类和入塔浓度由设计者选定，而吸收剂用量和出塔溶液中吸收质浓度需通过计算确定。
气态污染物控制技术基础
吸收习题1、试求293K 下，混合气体中SO 2平衡分压为0.05atm 时，SO 2在水中的溶解度。
已知293K 下H SO2为1.63kmol/(atm.m 3)，离解常数为32231m /kmol 107.1]SO []HSO ][H [K --+⨯==，并假设完全解离。
2、试计算以Na 2CO 3溶液吸收CO 2时的增强系数。
已知传质分系数 k L =0.4╳10-4，扩散系数D A =1.5╳10-9m 2/s ，反应速率常数r=1.6s -1(298K)。
3、用HNO 3吸收净化含NH 35%（体积）的废气，为了使吸收过程以较快的速度进行，必须使吸收过程不受在HNO 3液相扩散速率所限制。
试计算吸收时HNO 3的最低浓度为多少？已知：k A G =0.1kmol/(m 2.atm.h)，k L =0.72m/h ，D 硝酸=D 氨=D 。
4、采用填料吸收塔净化废气，使尾气中有害组分从0.2%降低至0.02%（按体积计）。
用纯水吸收时，k G a=32kmol/(m 3.atm.h)，k L a=0.1h -1，H A ’=0.125atm.m 3/kmol ，液气流量分别为L=700 kmol/m 2.h ，G=100 kmol/ m 2.h ，总压P=1atm,液体的总摩尔浓度为56kmol/ m 3，且假设不变。
今加入活性组分B ，进行极快化学吸收，化学反应式为A+B C 。
当B 的浓度为0.128 kmol/m 3时，比较填料塔高度与用水吸收时的变化。
设D A =D B =D 。
5. 某混合气体中含有2％（体积）CO 2，其余为空气。
混合气体的温度为30℃，总压为500kpa 。
从手册中查得30℃在水中的亨利系数E ＝1.88╳105kpa,试求溶解度系数H 及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。
6．用乙醇胺（MEA ）溶液吸收H 2S 气体，气体压力为20atm ，其中含0.1％H 2S （体积）。
生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制
生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制随着环保意识的不断提升，生物质燃气化技术因其低碳、低排放的特点而备受关注。
然而，生物质燃气化过程中会产生大量粉尘和气态污染物，会对环境和人体健康造成危害。
本文将从排放来源、排放控制技术、运行管理等多方面介绍生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制。
一、排放来源生物质燃气化过程中产生的主要粉尘和气态污染物有以下几种：1. 烟气中的颗粒物，其中包括飞灰、烟尘等。
2. 烟气中的气态有机物（VOCs）、氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）等。
3. 燃烧残渣中产生的灰渣、渣油等。
其中，飞灰和烟尘是由于生物质燃烧时产生的固体粒子，在烟气传输过程中，粒子之间的碰撞和携带空气中的水分等因素会导致其增大，从而形成可见的灰尘和烟雾。
VOCs、NOx和SO2等则是由于生物质燃烧中的一系列化学反应过程中产生的气态污染物。
二、排放控制技术为了减少生物质燃气化过程中的污染物排放，采用以下排放控制技术：1. 循环流化床技术循环流化床技术可以有效控制飞灰和烟尘的排放，具有高效、低能耗、灰渣含碳低等优点。
循环流化床技术是将生物质原料通过气流送入反应器，在高温下进行氧化反应生成气体和灰渣。
2. 湿式电除尘技术湿式电除尘技术能够去除烟气中的颗粒物和气态污染物。
湿式电除尘技术是将烟气通过高压喷雾装置与水接触，使颗粒物和气态污染物被湿润和沉降，再通过高电场区域使其离子化并聚集，最终在电极上沉积下来。
3. SCR技术SCR技术主要用于NOx的控制。
SCR技术是通过向烟气中喷入一定量的氨水，使氨水与NOx反应生成氮和水蒸气。
三、运行管理在生物质燃气化过程中，为了保持机器的正常运行，需要进行日常维护和管理。
具体操作如下：1. 清理烟道和换热器生物质燃气化过程中，烟气通过烟道和换热器输送，在传输过程中可能会堵塞烟道和换热器，导致烟气流量减少或甚至停滞。
应每年对烟道和换热器进行清理，保证畅通。
2. 控制燃料的质量和含水率燃料的质量和含水率对生物质燃气化过程中的排放影响很大。
气态污染物控制
b、常用的吸收剂： ①水 优点：价廉易得；缺点：溶解度随温
度变化； ②碱性吸收液 用于与碱起反应的有害气体； ③酸性吸收液 ④有机吸收液 洗油吸收苯和沥青烟等。
气态污染物控制
5、吸收设备： 作用： ①使气液两相充分接触，以便很好的传
递； ②提供大的接触面； ③最大限度的减少阻力和增大推动力。
气态污染物控制
②吸附等温式 常用的有： a、朗格缪尔吸附等温式（Longmuir） 用于恒温下，均一表面上的单层可逆吸
附。
q0—吸附剂表面吸满单层时的吸附量g /g a—常数
气态污染物控制
为了计算方便，常改写倒数关系：
说明1/q与1/Ce呈直线关系，即可求出q0、a
气态污染物控制
b、弗兰德利希 指数函数型经验公式 q=k·Ce1/n 或 XT=k·p1/n k—弗兰德利希常数 n>1的常数 将上式两边取对数 lgq=lgk+(1/n)lgCe 或 lgXT=lgk+(1/n)lgp
Pi ----组分分压 Pa Ei ----组分的亨利系数，Pa
xi----摩尔分数
Ci---平衡浓度
Hi……i气体在溶液中的溶解度系数，mol/(m3·Pa)
气态污染物控制
c、传质吸收过程的判断 相平衡过程是质量传递的动态平衡过程。
若气相中溶质组分浓度y高于气相平衡时的 气相组分平衡浓度，即y>yi*则传质过程为吸 收过程；反之，y<yi*则传质过程为解吸过程。
水
含有约为初
始浓度进0气.3%S的O2
尾气
水
预除尘 和水分
段间冷却 的四层催
化床
填充 床吸 收塔
第二级 催化床
填充 床吸 收塔
气态污染物控制技术
cm3/mol
气体在气相中的扩散
扩散系数
➢物质的特性常数之一 ➢影响因素：
l 介质的种类 l 温度 l 压强 l 浓度
气体在气相中的扩散
部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa）
溶解度是系统的温度、总压、气相组成的函数
即P
当 t 不太高＜5atm时，认为P对溶解度的影响可忽略，
当温度CAfP一A 定时。
PA PA*FCA —A组分在气相中的分压。
若以组成在溶液中的浓度为自变量，则
C
* A
1、当溶解达到平衡时，平衡溶解度 CA*f（PA 气液平衡）
PA* FCA
X
2、享利定律 对于压力不太大的稀溶液，在一定温度下，气体在液
每个微表面元与气体接触时间都为 界面上微表面元在暴露时间内的吸收
速率是变化的
气液界面 流体微元
液体主相
吸收机理
3.表面更新模型
➢假定:
各表面微元具有不同的暴露时间,t=0- 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布
4. 其它模型
➢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
气液界面 流体微元
2、净化方法
冷凝法(蒸气态污染物)一级处理 液体吸收法 固体吸附法
催化转化法 直接燃烧1000℃以上
燃烧法 热力燃烧700-800℃ 催化燃烧300-400℃
大型脱硫设备
有 机 废 气 浓 缩 吸 附 净 化 设 备
酸碱废气净化塔
第七章 气态污染物控制技术基础
气体扩散
气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散
第八章气态污染物控制
第八章气态污染物控制
大气气溶胶的化学组成
n 大气气溶胶因其不同的来源而组分各异，不仅在不同地 域其组分有很大差异，而且在同一地域的气溶胶组分也 随其粒子的尺度不同而不同(不同模态有不同的来源)。
第八章气态污染物控制
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/27
第八章气态污染物控制
n 即利用粒子的数浓度、表面积浓度和体积浓度分 布函数来分析全尺度粒子分布的特征及其所含的 更深层的内容。
第八章气态污染物控制
第八章气态污染物控制
n 组成—个全 尺度分布谱 的粒子存在 有3个不同 的模态，它 们的来源、 形成过程、 物理化学性 质都有所不 同。
第八章气态污染物控制
n 细粒子和粗粒子之 间很少相互作用， 可以认为是相互独 立的。
n 由于气溶胶的粒径小(特别是直径小于2um的粒子)、表面积 大，因此为大气中的化学反应提供了良好的反应床。
n 气溶胶中的某些化学成分对大气中许多化学反应都有催化 作用。
n 大气中许多气态污染物的最终归宿是形成气溶胶粒子。
第八章气态污染物控制
基本概念
n 气溶胶：
是指的液体或固体微粒均匀地分散在气体 中形成的相对稳定的悬浮体系；
中国科学院环境化学研究所，1981年曾用此方 法考察了北京地区飘尘中组分元素的相对浓度
第八章气态污染物控制
相对浓度法分类
n 基于大气污染物的浓度多数符合对数正态分布的缘 故。定义Xir为：
第八章气态污染物控制
第四章 大气污染物控制的基础知识
（2）平均恒容比热
n
C Cma Ca Cmi Ci i1
式中：
ˉ
Cp, Cυ——混合气体恒压比热和恒容比热，J/(kg.K) Cpi, Cυi——某气体污染物的恒压和恒容比热, J/(kg.K) ； Cma, Cmi——空气和气体污染物的质量分数。
• 3、粘度
定义式： μ=（ F/A ）/（dυ/dy） 式中： F——内摩擦力，N A——层间的接触面积, m2 dυ——层间的相对速度, m/s
（1）进入填料塔的物料量为G×PAG2/P （ mol/(m2.h) ） （2）流出填料塔的物料量为G×PAG1/P （ mol/(m2.h) ） （3）填料塔内无A 物质生成（即A积累量为0） （4）在填料塔内消耗的A物质量等于A与B的反应 量，为
L(CBL1－CBL2)/bCT （ mol/(m2.h) ） （5）列物料衡算式
m3/kg
注：U+ Pν=H（焓）
• 2、热量衡算
Σ Q= ΣH2－ ΣH1 应用条件：W=0，动能（ υ2/2 ）和位能差（gz） 等于0。
式中：H1、H2——分别是断面1、2处的焓。
教材例题3-2：需要说明的一个问题 在例题中 Q2=Σ（ njCpj）ΔT =……
？
Q2=（343.04+0.13T－27.174×10-6 T2)(T－298) 转化过程：Cp与温度间存在如下关系： Cp=a+bT+cT2+dT3 上述四种气体的有关参数如下：
d d32
' 50
ex
p(2.5
ln
2
g
)
体面积平均粒 径
以个数表示时 的中位径
例题（见教材P45，例3-4）：粉煤燃烧 产生的飞灰的粒径分布遵从对数正态分布， 当以质量表示其粒径分布时，中位径为 21.5μm，dp[D(dp)=15.87%]=9.8 μm ，试确 定以个数表示时对数正态分布函数的特征数 和算术平均粒径. 解：对数正态分布函数的特征数是中位径和 几何标准差。由于以个数和和质量表示时的 几何标准差相等，所以有
(完整版)大气污染控制方法
随着时代的发展，科技和经济也在飞快的发展当中，但是其中付出的代价就是对生态环境的破坏，其中大气污染就是一个很严重的方面，由于人们不注重保护大气，随意制造大气污染物，使得大气的污染愈加严重，所以现阶段必须采取措施对其实施控制防御而大气污染物分为气溶污染物：粉尘，烟，飞灰，黑烟，雾气体状态污染物硫氮化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物。
硫酸烟雾、光化学烟雾、卤素化合物大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出现可逆性反应，在进一步就出现急性危害症状大气污染对人的危害大致可以分为急性中毒、慢性中毒，致癌三种大气污染的分类：局部地区大气污染区域性大气污染广域性大气污染全球性大气污染大气污染物还对工业的危害：大气中的酸性污染物和二氧化硫，二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀，和对其的使用带来了不良影响农业：酸雨可以影响植物，鱼类，树木的正常生长，和产生毒害气候：影响天气和气候。
还会引发臭氧层问题面对环境日益恶化的趋势，我们应该采取出控制措施去抑制它一、合理安排工业布局和城镇功能分区合理的工业布局既可以充分利用大气的自净能力，也可以减轻对大气的污染，因此，合理规划工业布局是解决大气污染问题的重要途径。
合理规划工业布局既包括对新建工业进行合理布置，也包括调整现有的不合理的工业布局，有计划地迁移严重污染大气的工业企业一是城市的功能定位,另外就是城市内部功能分区. 作为工业城市肯定有工业区与生活区的组团功能分布问题. 同时工业区也有不同类型. 重工业/污染工业区应该远离居民区,同时位于主导风向的下方向,也要考虑地表径流与地下水的流向,尽量避免污染物向居民区汇集. 大气污染还跟地形条件有关.，应该根据地形区别合理安排好居住区和工业区，搞好生活环境和工业环境规划二、加强绿化大部分的植物造林，禁止对树木，森林的乱砍乱伐，植物有过滤各种有毒有害大气污染物和净化空气的功能，树林尤为显著，从成分上看。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，通过呼吸作用吸收氧气，释放二氧化碳；从组成上看，植物改造了空气中的成分，使二氧化碳量下降，氧气量上升；从全球物质循环的角度，植物通过改变生态系统中碳、氧元素的组成形式，影响大气的成分。
大气污染控制技术4 气态污染物净化技术
Байду номын сангаас大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
13
填 料 塔 结 构
大气污染控制技术
4 气态污染物净化技术
14
1）填料塔按气、液流向分类 • 逆向流、同向流、错流式。 • 逆向流填料塔优点：气液接触效果好； • 各截面推动力大，操作性能稳定； • 缺点：不适于处理含尘气流，填料层易堵塞。 2）填料 • 填料主要作用：气液接触提供条件。 • 要求具备特征：比表面积大、良好的润湿性； • 有较高的孔隙率（45％~95％）； • 填料尺寸适当，对气流阻力小； • 耐腐蚀、机械强度大、造价低、稳定性好。 • 工业用填料多用实体填料，如拉西环、鲍尔环、 马鞍形填料、波纹填料、蜂窝填料等。
大气污染控制技术 4 气态污染物净化技术 3
4.1 吸收法
• 吸收：气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不 同，或与吸收剂发生选择性化学反应，将有害组分 从气流中分离的过程。 • 物理吸收：溶解的气体与吸收液不发生明显的化学 反应，仅是被吸收的气体组分溶于液体。 • 例如用洗油吸收烃类蒸汽。 • 化学吸收：被吸收的气体组分与吸收液发生明显化 学反应的吸收过程。 • 如碱液吸收烟气中的SO2，用水吸收NO2。 • 气态污染物含量较低，多采用化学吸收法处理。 • 吸收法优点：捕集效率高、设备简单、一次性投资 低。净化含SO2,H2S,HF和NOx等污染物的废气。
大气污染控制技术 4 气态污染物净化技术 27
4.2 吸附法
• 吸附法：利用多孔性物质与气体接触，靠多孔性物质 表面存在的剩余能量，使有害气体分子附着其上，而 从气体中分离的方法。 • 吸附的推动力：分子间力、静电力和化学键力。 • 1771年发现木炭能吸附气体，活性炭用于防毒面具。 4.2.1基本原理 1. 物理吸附与化学吸附 • 物理吸附：吸附剂与吸附质作用力为分子间力或静电 力； • 化学吸附：吸附剂与吸附质作用力为化学键力。
气态污染物控制技术基础概要
第七章气态污染物控制技术基础建议学时数：8学时（自学）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难点学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器教学内容1.气体扩散2.气体吸收3.气体吸附4.气体催化净化吸收净化法：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（1）物理吸收：较简单，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）化学吸附：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NH3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。
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。
本章涉及内容：①吸收的基本原理（复习）——主要讨论物理吸收；②化学吸收；③吸收法净化SO2废气；④吸收法净化其它废气。
§7-1吸收的基本理论吸收过程的实质是物质由气相转入液相的传质过程。
可溶组分在气液两相中的浓度距离操作条件下的平衡愈远，则传质的推动力越大，传质速率也越快，因此我们按气液两相的平衡关系和传质速率来分析吸收过程，掌握吸收操作的规律。
一、气液平衡—亨利定律1．气体在液体中的溶解度气体的溶解度是在100Kg水中溶解气体的千克数。
在恒定的T 、P 下，使一定量吸收剂与混合气体充分接触后，气、液两相最终可达平衡，此时v 吸收=v 解吸，这时()*=p f c其中：c ——可溶气体在溶液中的浓度(即平衡浓度或饱和浓度)，Kg/m 3； p*——被吸收气体在溶液面上的分压（称平衡分压或饱和分压），Kpa 。
第1讲 大气污染及控制技术
第1讲大气污染及控制技术人类生存的地球被大气层所包围，大气层又称大气圈，是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。
地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体，这些混合气体被称为空气，地球大气圈气体的总质量约为5.136×10^21克，相当于地球总质量的百万分之0.86，由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。
臭氧层距地面20至30千米，介于对流层和平流层之间。
这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。
自然活动和人类活动都会对大气层产生影响，随着人类社会发展人类生产生活对大气层的影响日益增多，大气污染日趋严重。
2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望5》指出，每年有70万人死于因臭氧导致的呼吸系统疾病，有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。
《美国国家科学院院刊》（PNAS）也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因为空气污染很可能已经缩短了5年半。
世界银行发布的报告表明，由室外空气污染导致的过早死亡人数，平均为每天1000人，每年有35至40万的人面临着死亡。
1.1大气层及大气污染概述大气层不仅是维持地球上生物圈中的生命所必需的，而且参与地球表面的各种过程，如水循环、化学和物理风化、陆地上和海洋中的光合作用及分解作用等，各种波动、流动和海洋化学也都与大气活动有关。
大气随高度的增加而逐渐稀薄，50%的质量集中在30km以下的范围内。
高度100km以上，空气的质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。
按气温垂直分布对大气分层（热分层），可以分为以下几层：a）对流层对流层是大气最低层，其厚度随纬度和季节而变化。
在赤道附近为16-18km；在中纬度地区为l0-12km，两极附近为8-9km。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气态污染物控制[1]
2、分类：气体吸收可分为物理吸收和化学 吸收。
①物理吸收：溶解的气体不与溶剂中的 某成分发生化学反应。
②化学吸收：溶解的气体与溶剂中的某 种成分发生化学反应，导致气体平衡压降低。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
3、吸收过程的相平衡 （1）气液相平衡
a.气体在液体中的溶解度
a、吸收液的选择应从下类因素考虑： ①增大对有害组分的吸收，减少吸收液的用量； ②减少吸收液的损失，使其蒸汽压尽量降低； ③粘度小，比热不大，不起泡； ④尽可能无毒、难燃、化学稳定性好； ⑤来源充足，价格低廉，易再生可重复使用； ⑥有利于有害组分的回收利用； ⑦尽可能不采用腐蚀性介质，以延长设备寿命。
捕集效率高、设备简单、一次性投资低。 广泛地用于气态污染物的处理，例如：SO2、H2S、HF、NOx等。 物理吸收；化学吸收。
吸附净化
使气体混合物与适当的多孔性固体接触，利用固体表面存在的未平 衡的分子引力或化学键力，把混合物中某一组分或某些组分吸留在固 体表面上，达到气体混合物分离的目的。
效率高，能回收有用组分，设备简单，操作方便，易于实现自动控 制。
磺燃烧的富含 SO2的尾气
始 度3进%的气尾SO气2 浓
水
含有约为初
始浓度进0气.3%S的O2
尾气
水
预除尘 和水分
段间冷却 的四层催
化床
填充 床吸 收塔
第二级 催化床
填充 床吸 收塔
PPT文档演模板
单级吸收工艺 二级吸收工艺
SO2单级和二级净化工艺的流程图 催化反应：420～550℃
气态污染物控制[1]
xi----摩尔分数
Ci---平衡浓度
Hi……i气体在溶液中的溶解度系数，mol/(m3·Pa)
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
c、传质吸收过程的判断
相平衡过程是质量传递的动态平衡过程。 若气相中溶质组分浓度y高于气相平衡时的 气相组分平衡浓度，即y>yi*则传质过程为吸 收过程；反之，y<yi*则传质过程为解吸过程。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
五 、可燃气体组分的燃烧 1、混合气体的燃烧条件 ①混合气体的燃烧 燃烧的条件：⑴含有O2和可燃组分，且在一定的浓度 范围内；⑵具有明火，达到某一点着火点后，产生的热量 可以继续引燃周围的混合气体。 ②爆炸极限范围 与混合气体的温度、压力、含尘量、流动情况等有关， 因此并非一个定值，是一个范围。
气态污染物控制
PPT文档演模板
2020/11/22
气态污染物控制[1]
一、气态污染物 有害的气体污染物进入大气后，使大气
在成分、气味、颜色和性质等方面发生变 化，危害到生物的健康和动植物的生存。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
▪ 气态污染物控制
气态污染物控制的方法和设备主要有两大类:
➢ 分离法：是利用污染物与废气中其它组分的物理性质的差异使 污染物从废气中分离出来，如：
b.亨利定律：
物理吸收时，常用亨利定律来描述气液 相间的相平衡关系。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
b.亨利定律： 物理吸收时，常用亨利定律来描述气液 相间的相平衡关系。 Pi*=Ei·xi 或 Pi*=Hi-1·Ci 或Ci=HiPi*
Pi ----组分分压 Pa Ei ----组分的亨利系数，Pa
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
应用实例
• 硫氧化合物的污染控制工程 • 室内气态污染物控制
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
对于易溶气体 总阻力=气膜阻力-------气膜控制
对于难溶气体 总阻力=液膜阻力-------液膜控制
对于中性气体 总阻力要考虑气膜阻力和液膜阻力
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
4、吸收液 在吸收操作中，选择合适的吸收液非常重要。
催化净化工艺
PPT文档演模板
VOCs的催化氧化
催化剂：Pt (Pd,过渡金属，稀土)/Al2O3 等
气态污染物控制[1]
PPT文档演模板
催化净化工艺
NOx Combustor
NH3 filter
Mixer
Reactor
NOx的选择性催化还原（SCR）
气态污染物控制[1]
催化净化工艺
• 车用催化转化器
接触冷凝
表面冷凝
PPT文档演模板
膜分离法
使气体混合物在压力梯度作用下，透过特定薄膜，因不同气体具有 不同的透过速度，从而使气体混合物中不同组分达到分离的效果。
过程简单，控制方便，操作弹性大，能在常温下工作。 目前已用于石油化工、合成氨气中回收氢、天然气体净化、空气中 氧的富集、以及CO2的去除与回收等。
气态污染物控制[1]
②吸附等温式 常用的有： a、朗格缪尔吸附等温式（Longmuir） 用于恒温下，均一表面上的单层可逆吸
附。
q0—吸附剂表面吸满单层时的吸附量g /g a—常数
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
为了计算方便，常改写倒数关系：
说明1/q与1/Ce呈直线关系，即可求出q0、a
PPT文档演模板
面气膜达到吸附剂表面。 Ⅱ微孔扩散（内扩散）--吸附物在吸附
剂微孔中扩散，直到扩散到孔深处的吸附剂 表面。
Ⅲ吸附—在吸附剂表面吸附。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
四、气—固催化反应 1、催化作用 在化学反应体系中，加入少量某些物质， 可以极大的提高反应速度。在大气污染控 制中，反应物均为气体，所得产品也是气 体，而所作用的催化剂多为固体，反应属 于气—固多相催化反应。
已广泛地应用于化工、冶金、石油、食品、轻工及高纯气体的制备 等部门。
气态污染物控制[1]
冷凝净化
冷凝法是利用气态污染物在不同温度及压力下具有不同的饱和蒸汽 压，在降低温度和加大压力下，某些污染物凝结出来，以达到净化或 回收的目的。
特别适用于处理废气度在10000ppm以上的有机溶剂蒸汽，常作 为吸附、燃烧等净化高浓度废气的前处理 。
主要的处理方法：吸收法；过滤法。
电子束照射法
可用于脱除硫氧化物、氮氧化物。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
▪污染物的稀释法控制
稀释法就是采用烟囱排放污染物，通过大气的输送和扩散作用降 低其“着地浓度”，使污染物的地面浓度达到规定的环境质量标准。
烟囱排放本身并不减少排入大气污染物的量，但它能使污染物从局 部地区转移到大得多的范围内扩散，利用大气的自净能力使地面污染 物浓度控制在人们可以接受的范围内。
气态污染物控制[1]
催化转化
使气态污染物通过催化剂床层，经历催化反应，转化为无害物质或 易于处理和回收利用的物质。
如：可以用催化氧化法将SO2转化为SO3以回收硫酸； SO2和NOx 均可以用催化还原法净化。
净化效率较高，在净化过程中可直接将主气流中的有害物转化为无 害物，避免了二次污染；但催化剂价格高，操作要求高，难以回收有 用物质。
吸收
吸附
冷凝
膜分离
➢ 转化法：是使废气中污染物发生某些化学反应，把污染物转化 成无害物质或易于分离的物质，如：
催化转化
燃烧法
生物处理法 电子束法
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
PPT文档演模板
吸收净化
吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同，或者 与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的 过程。
一部分； ②强选择性； ③高沸点的组分易被吸附； ④便于再生； ⑤价格低廉，易得； ⑥化学稳定性好。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
4、吸附法净化气态污染物的适用范围 ①对于低浓度气体，净化效率比吸收法
高，处理量不宜过大； ②净化有机溶剂蒸汽，效率较高； ③当处理量小时，吸附法较灵活方便。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
b、弗兰德利希 指数函数型经验公式 q=k·Ce1/n 或 XT=k·p1/n k—弗兰德利希常数 n>1的常数 将上式两边取对数 lgq=lgk+(1/n)lgCe 或 lgXT=lgk+(1/n)lgp
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
则由实验数据可得：lgk与lgCe呈线性关 系，斜率为1/n，截距为lgk。
物理吸附—易再生。因为可逆，高温既 可脱出吸附质；
化学吸附—难再生。即提供吸附能，又 提供反应热。
③吸附装置及流程
吸附和再生进行的场所，主要有：固定 床、流动床、沸腾床。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
3、吸附剂： 广而言之，所有固体表面都具有吸附作用，但实际上合乎工业要
求的吸附剂必须具有： ①巨大的内表面积，多孔性物质，其外表面只占总表面积的极小
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
③吸附速率 a、定义：单位重量的吸附剂（或单位体积 的吸附层），在单位时间内所吸附的物质量。
吸附速率决定了需要净化的混合气体和 吸附剂的接触时间；吸附速率取决于吸附剂 对吸附质的吸附过程。
PPT文档演模板
气态污染物控制[1]
b、吸附过程： Ⅰ气膜扩散（外扩散）--吸附物通过表
燃烧法
利用氧化燃烧或高温分解的原理把有害气体转化为无害物质的方法。 该方法可回收燃烧后产物或燃烧过程中的热量。
直接燃烧
热力燃烧
催化燃烧
文档演模板
气态污染物控制[1]
生物处理法