第8章 吸收法净化气态污染物
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8 气态污染物的净化
• 含氮氧化物的尾气经除尘、脱硫、干燥后，进行预热，然后和 过净化后的氨以一定的比例在混合器内混合，一定温度的混合气 体进入装有催化剂的反应器，在选定的温度下进行还原反应，反 应后的气体经分离器除去催化剂粉尘后，经烟囱排放。
催化净化法的一般工艺 1
废气预处理去除催化剂毒物及固体颗粒 物（避免催化剂中毒）
• 板式塔可用少量的液体进行吸收操作，增加 塔板数可处理浓而污秽的废气；但当气量波 动大时，操作不稳定，影响吸收效果，且体 积大，构造复杂，造价较高。
液 体
液 体
液 体 浮阀
升气管 气流 （ a） 气流 （ b） 气流 (c)
液 体
液 体 浮板
板式塔 1-塔壳体 2-塔板 3-溢流堰 4-受液 盘 5-降液管
2
废气预热到要求的反应温度（如选择性催化还原 去除NOX废气的预热温度须达200~220℃以上）
3
催化反应
4
废热和副产品的回收利用等
8.4 燃烧法
通过氧化（燃烧）作用，将废气中的可 燃有害组分转化为无害，或易于处理和 回收的物质的方法。
一、燃烧法的基本原理
• 气体燃烧净化是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，使废气中的可 燃有害组分转化为无害物的方法。 • 多用于治理有机废气的场合，广泛应用于含有 碳氢化合物废气的净化。还可用于CO、沥青烟、 黑烟、恶臭等可燃有害组分的净化。 • 完全燃烧的条件（即燃烧三要素）：高温达到 燃点、充足的助燃物O2、高度的湍流。 • 燃烧不能回收到有用的物质，但可以回收热量。
气流 (d) 图 10－ 11 常用板式塔的简图 气流 (e)
（a）泡罩塔；（b）筛板塔；（c）浮阀塔； (d)固定舌型塔；（e）浮动喷射塔。
催化净化法的一般工艺 1
废气预处理去除催化剂毒物及固体颗粒 物（避免催化剂中毒）
• 板式塔可用少量的液体进行吸收操作，增加 塔板数可处理浓而污秽的废气；但当气量波 动大时，操作不稳定，影响吸收效果，且体 积大，构造复杂，造价较高。
液 体
液 体
液 体 浮阀
升气管 气流 （ a） 气流 （ b） 气流 (c)
液 体
液 体 浮板
板式塔 1-塔壳体 2-塔板 3-溢流堰 4-受液 盘 5-降液管
2
废气预热到要求的反应温度（如选择性催化还原 去除NOX废气的预热温度须达200~220℃以上）
3
催化反应
4
废热和副产品的回收利用等
8.4 燃烧法
通过氧化（燃烧）作用，将废气中的可 燃有害组分转化为无害，或易于处理和 回收的物质的方法。
一、燃烧法的基本原理
• 气体燃烧净化是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，使废气中的可 燃有害组分转化为无害物的方法。 • 多用于治理有机废气的场合，广泛应用于含有 碳氢化合物废气的净化。还可用于CO、沥青烟、 黑烟、恶臭等可燃有害组分的净化。 • 完全燃烧的条件（即燃烧三要素）：高温达到 燃点、充足的助燃物O2、高度的湍流。 • 燃烧不能回收到有用的物质，但可以回收热量。
气流 (d) 图 10－ 11 常用板式塔的简图 气流 (e)
（a）泡罩塔；（b）筛板塔；（c）浮阀塔； (d)固定舌型塔；（e）浮动喷射塔。
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。
环境工程原理：第08章吸收.
稀溶液下
•溶质在气液两相之间的相平衡
亨利定律
•溶质在液相中的化学反应平衡
液相中物理溶解 态的溶质浓度
溶质气相分压
化学反应的平衡条件
假设溶质A仅与一种活性组分反应（单一组分），
反应关系式为： aA bB mM
（8.3.1）
化学反应平衡常数：
Mm
K Aa Bb
[A]——液相中未反应的，以物理溶解态存在的溶质浓度
采用吸收法处理气态污染物时，通常采用化学吸收。
• 湿式脱硫：石灰/石灰石洗涤烟气脱硫 • 干法脱硫：喷雾干燥烟气脱硫：SO2被雾化的
Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 • 水、酸、碱吸收净化含NOx废气（硝酸生产过程） • 水、碱液吸收净化含氟废气（磷酸生产中）
一、化学吸收的特点
溶质A被吸收剂吸收后，继续与吸收剂或者其中的活 性组分B发生化学反应。 气液相际传质和液相内的化学反应同时进行。
1.气液平衡
溶质A溶
解速度 气体
平衡分压, pA* 摩尔分数, yA 摩尔比，YA
…….
相际动态平衡
液体
溶质挥 发速度
如果温度和总压一定，溶质在液体 中的溶解度只取决于溶质在气相中 的组成。
气-液相平衡关系又称溶解度曲线
饱和浓度
质量浓度，A
物质的量浓度，cA 摩尔分数，xA 摩尔比，XA
2.亨利（Henry）定律
单组分等温物理吸收是最简单和最基础的。
第二节 物理吸收
一、物理吸收的热力学基础 二、物理吸收的动力学基础
一、物理吸收的热力学基础
热力学讨论的是： 过程发生的方向、所能达到的极限及推动力。物理吸
收仅仅涉及某一组分的简单传质过程。溶质在气液两相间 的平衡关系是研究吸收热力学的基础。
净 化 气 态 污 染 物 方 法
5.1 净化气态污染物方法控制SO2 、NO x 碳氢化合物、氟化物等气态污染物的排放，主要的途径是净化工艺尾气。
目前常用的方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法等。
5.1.1吸收法5.1.1.1吸收法的基本原理（1）吸收的概念利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组分有选择地吸收分离过程称作吸收（absorption）。
具有吸收作用的物质称为吸收剂（absorbent），被吸收的组分称为吸收质（absorbate）。
吸收操作得到的液体称为吸收液或溶液，剩余的气体称为吸收尾气根据吸收过程中发生化学反应与否，将吸收分为物理吸收和化学吸收。
物理吸收（physical absorption）是指在吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被吸收组分溶于液体的过程，如用水吸收HCl气体。
化学吸收（chemical adsorption）是指吸收过程中发生明显化学反应，如用氢氧化钠溶液吸收SO2，用酸性溶液吸收NH3等气体。
吸收法净化气态污染物就是利用混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同，或与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来。
由于化学反应增大了吸收的传质系数和吸收推动力，加大了吸收速率，因此对于废气流量大、成分比较复杂、吸收组分浓度低的废气，大多采用化学吸收。
吸收法是分离、净化气体混合物最重要的方法之一，被广泛用于净化含SO2、NO x、HF、HCL等废气。
（2）吸收平衡假定某一个容器中盛有液体（图5-1），在液体上面有一定的气体空间，液体中溶解某种气体，达到平衡状态时，同一时间里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。
气体组分能溶于吸收剂中是吸收操作的必要条件。
溶解于吸收剂中的气体量不仅与气体、液体本身性质有关，而且还与液体温度及气体的分压有关。
在一定温度下，气体的分压越大，溶解于吸收剂中的气体量就越多。
亨利定律表明了气体中某种组分的分压与液体中含有该组分的浓度之间的平衡关系，用公式表示为PA=HXA式中 PA 物质A在气相中的平衡分压，H 亨利常数；XA 物质A在液相中的摩尔分数。
吸附法净化气态污染物
XA)
1 1 m; 1 1 1
K yP k yP kxP KxP kxP k yPm
吸附法净化气态污染物
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
吸附法净化气态污染物
常用吸附剂特性
吸附法净化气态污染物
吸附法净化气态污染物
气体吸附
• 吸附 – 由于固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，这种不 饱和的结果使固体能够把与其接触的气体或液体溶质吸引到 自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面 进行物质浓缩的现象，称为吸附。工业上的吸附操作就是利 用固体表面的这种特性，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
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
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
• 优点：效率高、可回收、设备简单 • 缺点：吸附容量小、设备体积大
吸附法净化气态污染物
吸附机理
吸附法净化气态污染物
物理吸附和化学吸附
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；
化工原理-第8章 气体吸收
8.3 扩散和单相传质
① 溶质由气相主体传递到两相界面，即气相内的物质传递；
② 溶质在相界面上的溶解，由气相转入液相，即界面上发生 的溶解过程
③ 溶质自界面被传递至液相主体，即液相内的物质传递。 通常，第②步即界面上发生的溶解过程很容易进行，其阻力很小
( 传质速率 小，
=
传质推动力 传质阻力
)故认为相界面上的溶解推动力亦很
8.1概述
①溶剂应对被分离组分（溶质）有较大的溶解度，或者说在 一定的温度与浓度下，溶质的平衡分压要低。这样，从平衡角度 来说，处理一定量混合气体所需溶剂量较少，气体中溶质的极限 残余浓度亦可降低；就过程数率而言，溶质平衡分压↓，过程推 动力大，传质数率快，所需设备尺寸小。
②溶剂对混合气体中其他组分的溶解度要小，即溶剂应具备 较高的选择性。若溶剂的选择性不高，将同时吸收混合物中的其 他组分，只能实现组分间某种程度的增浓而不能实现较为完全的 分离。
⑷工业吸收流程（见旧讲稿） 由流程图可见，采用吸收操作实现气体混合物的分离必须解决下 列问题： ①选择合适的溶剂，使能选择性比溶解某个（或某些）被分离组 分； ②提供适当的传质设备（多位填料塔，也有板式塔）以实现气液 两相的接触，使被分离组分得以从气相转移到液相（吸收）或气相 (解吸)；
8.1概述
注意：此时并非没有溶质分子继续进入液相，只是任何瞬间 进入液相的溶质分子数与从液相逸出的溶质分子数恰好相等，在 宏观上过程就象是停止了。这种状态称为相际动平衡，简称相平 衡。
8.2.1平衡溶解度
⑴溶解度曲线
对 单 组 分 物 理 吸 收 的 物 系 ， 根 据相律 ，自 由度数F 为F=CΦ+2=3-2+2=3(C=3,溶质A，惰性组分B,溶剂S，Φ＝2，气、液两 相)，即在温度 t ，总压 p ，气、液相组成共4个变量中，由3个自 变量（独立变量），另1个是它们的函数，故可将平衡时溶质在气
8.4-8.5 吸收法净化气态污染物
8.4吸收塔的计算
吸收塔的计算按给定条件、要求和任务的不 同，可分为设计型和操作型两类。
设计型计算是在给定的工艺条件下，设计计 算能达到分离要求的吸收塔参数。
操作型计算则是根据已有的吸收设备对其 操作条件与吸收效果间的关系进行分析计算， 可以由给定操作条件求算吸收效果；也可由给 定吸收效果确定操作条件。
4.塔径的确定
DT
4Vs
u
随着气相中的气态污染物逐步被吸收，气体 压力逐渐降低，不同塔截面上的Vs有所不同， 计算时一般取全塔中最大的体积流量。u的选取 与液气比、气液密度、液体的粘度以及塔板的 结构或填料的种类和尺寸相关，可查有关工程 手册参考选取。
8.4.2吸收填料吸收塔的计算
填料吸收塔计算 的一项重要内容是 确定填料层高度， 有理论级法和传质 速率法（后者又称 传质单元数和传质 单元高度法）。下 面重点讨论物理吸 收的传质单元高度 法。
dA（m2）为
dA adH
（8-56）
图8－14 微元填料层的物料衡算
有效接触面积a总小于单位体积填料层中的固体表面积
对(状称况微为有比分关表，段面而积d且H)。受内a流值的体不物气仅性与态及填流污料动的染状形况物状的、作影尺响物寸。及料a充的衡填数 算，可得
值难于直接测定d，G为此V常dY将它L与dX吸收系数的乘积视为一 体 吸，收作系为数一。个完整K的Y物(Y理量Y看e )d待A，一K并X 测( X定e ， X称)为dA体积
最小液气比的确定与平衡线的形状有关，若 平衡线符合图8-13(a)所示的一般情况，则Y＝ Y1的水平线与平衡线的交点B*为最小液气比时 的操作线高浓端，读出B*的横坐标X1*，于是得
(L /V )min
Y1 Y2
X
吸收塔的计算按给定条件、要求和任务的不 同，可分为设计型和操作型两类。
设计型计算是在给定的工艺条件下，设计计 算能达到分离要求的吸收塔参数。
操作型计算则是根据已有的吸收设备对其 操作条件与吸收效果间的关系进行分析计算， 可以由给定操作条件求算吸收效果；也可由给 定吸收效果确定操作条件。
4.塔径的确定
DT
4Vs
u
随着气相中的气态污染物逐步被吸收，气体 压力逐渐降低，不同塔截面上的Vs有所不同， 计算时一般取全塔中最大的体积流量。u的选取 与液气比、气液密度、液体的粘度以及塔板的 结构或填料的种类和尺寸相关，可查有关工程 手册参考选取。
8.4.2吸收填料吸收塔的计算
填料吸收塔计算 的一项重要内容是 确定填料层高度， 有理论级法和传质 速率法（后者又称 传质单元数和传质 单元高度法）。下 面重点讨论物理吸 收的传质单元高度 法。
dA（m2）为
dA adH
（8-56）
图8－14 微元填料层的物料衡算
有效接触面积a总小于单位体积填料层中的固体表面积
对(状称况微为有比分关表，段面而积d且H)。受内a流值的体不物气仅性与态及填流污料动的染状形况物状的、作影尺响物寸。及料a充的衡填数 算，可得
值难于直接测定d，G为此V常dY将它L与dX吸收系数的乘积视为一 体 吸，收作系为数一。个完整K的Y物(Y理量Y看e )d待A，一K并X 测( X定e ， X称)为dA体积
最小液气比的确定与平衡线的形状有关，若 平衡线符合图8-13(a)所示的一般情况，则Y＝ Y1的水平线与平衡线的交点B*为最小液气比时 的操作线高浓端，读出B*的横坐标X1*，于是得
(L /V )min
Y1 Y2
X
吸收法净化气体污染物
工艺操作采取的措施包括：控制溶液或料桨中水分的蒸发量，控制溶液的pH值，控制溶液中易于结晶物质不要过饱和，保持溶液有一定的晶种，严格控制进入吸收系统的粉尘量等。设备选择上，优先选择不易结垢和堵塞的吸收器。如减少吸收器内部构件，增加其内部的光滑度。操作上，通过提高流体的流动性和冲击性等减少结垢的发生。
1.填空题 （1）根据吸收原理，吸收分为 吸收和 吸收两种，当用NaOH吸收SO2时为 吸收； （2）常用的吸收装备类型有三种，分别是 ， 和 ； （3）净化气态污染物普遍采用的吸收器是 ； （4）吸收流程配置时应考虑的因素包括 、 、 、 、 、 、 等； （5）吸收液完成吸收后，处理的方式有两种，一是 ，二是 ； （6）吸收后烟气排放前，一般通过 和 方式，对烟气进行加热以提高排放温度，便于扩散和减少 产生；
02
为保证填料塔运行稳定，一般要求液体喷淋密度在10m3/m2·h以上，并力求喷淋均匀。填料塔的空塔气速一般为0.3~1.5m／s，压降通常为0.15~0.60kPa/m填料，液气比为0.5~2.0kg/m3。
01
填料塔具有结构简单、便于制造，汽液接触良好，压降较小等优点。缺点是当烟气中含有悬浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填料损耗大。
吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题：
1
2
大部分废气往往还含有一定的烟尘，对吸收产生影响，因此，在吸收之前应设置高效的除尘器除去烟尘，除尘器可以采用干式的电除尘器（ESP）或布袋除尘器（FDC），最好是选用湿式除尘，既冷却了高温烟气，又起到除尘的作用。
3
烟气除尘
烟气的预冷却
01
烟气冷却温度越低，对吸收越有利，但耗能会大幅度增加，造成费用增大。综合考虑各方面的因素，一般高温烟气冷却到333K左右较为适宜。
1.填空题 （1）根据吸收原理，吸收分为 吸收和 吸收两种，当用NaOH吸收SO2时为 吸收； （2）常用的吸收装备类型有三种，分别是 ， 和 ； （3）净化气态污染物普遍采用的吸收器是 ； （4）吸收流程配置时应考虑的因素包括 、 、 、 、 、 、 等； （5）吸收液完成吸收后，处理的方式有两种，一是 ，二是 ； （6）吸收后烟气排放前，一般通过 和 方式，对烟气进行加热以提高排放温度，便于扩散和减少 产生；
02
为保证填料塔运行稳定，一般要求液体喷淋密度在10m3/m2·h以上，并力求喷淋均匀。填料塔的空塔气速一般为0.3~1.5m／s，压降通常为0.15~0.60kPa/m填料，液气比为0.5~2.0kg/m3。
01
填料塔具有结构简单、便于制造，汽液接触良好，压降较小等优点。缺点是当烟气中含有悬浮颗粒时，填料容易堵塞，清理检修时填料损耗大。
吸收法净化气态污染物的工艺配置应考虑以下问题：
1
2
大部分废气往往还含有一定的烟尘，对吸收产生影响，因此，在吸收之前应设置高效的除尘器除去烟尘，除尘器可以采用干式的电除尘器（ESP）或布袋除尘器（FDC），最好是选用湿式除尘，既冷却了高温烟气，又起到除尘的作用。
3
烟气除尘
烟气的预冷却
01
烟气冷却温度越低，对吸收越有利，但耗能会大幅度增加，造成费用增大。综合考虑各方面的因素，一般高温烟气冷却到333K左右较为适宜。
第八章生物法净化气态污染物
大气污染控制工程
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
一、基本原理
净化步骤： ➢ 废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中
（即由气膜扩散进入液膜）； ➢ 溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一
步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并 吸收； ➢ 微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产 物或者二氧化碳和水； ➢ 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相本体,而H2O 则被保持在生物膜内。
塑料 焦炭
易清洗，材料易得，价格便宜 价格便宜，材料易得，吸水性好，吸附力强
比土壤和泥炭堆肥贵
无吸附能力，比焦炭贵，生物降 解率低
生物降解率较低
二、温度
温度是微生物的重要环境因素。
根据对温度的依赖，微生物可分为： ➢低温性（<25℃） ➢中温性（25•～40℃） ➢高温性（>40℃）
微生物 温度／℃
例子 乙烷 二甲苯、苯乙烯 氯甲烷、五氯苯酚 甲苯 聚乙烯 二氧化硫、硫化氢 硫醇(RSH)
三、生物净化反应器
1.反应器分类
➢ 根据微生物的存在形式，分为悬浮生长系统和附着 生长系统；
➢ 根据液相是否流动以及微生物群落是否固定，可分 为三类：生物过滤器、生物洗涤器和生物滴滤器。
生物净化反应器类型和特点
第八章 生物法净化气态污染物
第八章 生物法净化气态污染物
废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废 气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质。 自然界中存在各种各样的微生物，因而几乎所有无 机的和有机的污染物都能被转化。生物处理不需要 再生和其它高级处理过程，与其它净化法相比，具 有设备简单、能耗低、安全可靠、无二次污染等优 点，尤其在处理低浓度（<3mg/L）、生物降解性能 好的气态污染物时更显其经济性。
一、基本原理
净化步骤： ➢ 废气中的污染物首先同水接触并溶解于水中
（即由气膜扩散进入液膜）； ➢ 溶解于液膜中的污染物在浓度差的推动下进一
步扩散到生物膜，进而被其中的微生物捕获并 吸收； ➢ 微生物将污染物转化为生物量、新陈代谢副产 物或者二氧化碳和水； ➢ 生化反应产物CO2从生物膜表面脱附并反扩散 进入气相本体,而H2O 则被保持在生物膜内。
塑料 焦炭
易清洗，材料易得，价格便宜 价格便宜，材料易得，吸水性好，吸附力强
比土壤和泥炭堆肥贵
无吸附能力，比焦炭贵，生物降 解率低
生物降解率较低
二、温度
温度是微生物的重要环境因素。
根据对温度的依赖，微生物可分为： ➢低温性（<25℃） ➢中温性（25•～40℃） ➢高温性（>40℃）
微生物 温度／℃
例子 乙烷 二甲苯、苯乙烯 氯甲烷、五氯苯酚 甲苯 聚乙烯 二氧化硫、硫化氢 硫醇(RSH)
三、生物净化反应器
1.反应器分类
➢ 根据微生物的存在形式，分为悬浮生长系统和附着 生长系统；
➢ 根据液相是否流动以及微生物群落是否固定，可分 为三类：生物过滤器、生物洗涤器和生物滴滤器。
生物净化反应器类型和特点
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*）。
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
吸附法净化气态污染物
其中：M2(Ⅰ) ——一价金属； M2(Ⅱ) ——二价金属；
n——硅铝比； m——结晶水摩尔数。 特点:孔径均一、吸附容量大、吸附选择性强。
可净化：SO2 、NOX 等。
（5） 白土
分为：漂白土和酸性白土。
主要成分：硅铝酸盐。 用途：油类脱色、除臭。
三. 影响气体吸附的因素
1. 操作条件
（1） 温度 物理吸附，T￬有利； 化学吸附，T￪有利。 （2） 压力 P ￪，则PA￪，有利； P ￪ ，能耗￪； 一般常压操作
式中：dMA —— dt时间内吸附质从气相扩散至固体表面的 质量，kg/m3剂 ;
吸附速率 吸附层数
快 单分子层，多分子层
慢 单分子层或单原子层
二. 吸附剂 1. 对工业吸附剂的要求 ① 内表面积大; ② 具有较好的选择性;
③ 吸附容量大;
吸附容量 : 在一定温度和一定的吸附质浓度下 , 单位质量 或单位体积吸附剂所能吸附的最大吸附质质量. ④ 足够的机械强度、化学和热稳定性; ⑤ 来源广泛,造价低廉等.
固定温度T，则 XT ＝f（p）
2. 吸附等温线
→
等温吸附方程
描述一定温度下，被吸附剂吸附的物质的最大量（平衡吸
附量）与气相中吸附质平衡分压之间关系的曲线。
P279-280:图7-15、7-16。
NH3在活性炭上的吸附等温线
上图中：相对压力为：p/pv；p——气相中吸附质分压； pv ——一定温度下，吸附质的饱和蒸气压。
式中： V —— 吸附达平衡的气体吸附量,ml ； Vm —— 固体表面盖满单分子层所吸附的气体体积，ml； P —— 被吸附组分在气相中的平衡分压， Pa ； P0 —— 在吸附温度下该气体的饱和蒸汽压， Pa ； C —— 与吸附热有关的常数。
第8章 生物法净化气态污染物
影响去除率的因素 与污泥浓度、pH、溶解氧、污泥驯化与否、 营养盐的投加量和投加时间有关。
3. 生物滴滤法
与生物滤池法的不同特点：
填料不同：粗碎石、塑料蜂窝状填料、塑料波
纹板填料、陶瓷、木炭等。属于惰性填料，不
具吸水性。
回流水进行循环喷淋：回流水由生物滴滤池上
部喷到填料层上，并沿生物膜滴流而下。
④ pH 最佳值：7~8 当因 H2S和含硫有机物~H2SO4； NH3和含氮有机物~HNO3； 氯代有机物~HCl； 高有机负荷~有机酸； ——添加石灰、石灰石和贝壳等来增加缓冲能力。
发展趋势 ① 多点进气 沿生物过滤器高度方向分几个点进气； 优点： 进气更加均匀，防止下端堵塞，布气不均。
生物法工艺比较
生物法工艺比较
气量大且VOCs浓度低的废气采用生物过滤池系 统处理较好,
生物吸收法适用于处理气量较小、VOCs浓度较
高且水溶性较大的有机废气,如屠宰场、食品加
工厂、堆肥厂、污水处理厂等的脱臭处理。
负荷较高且污染物降解后会产生酸性物质的废
气采用生物滴滤池系统处理较好。
废气生物处理技术的现状和展望
2. 吸着过程
有机污染物组分溶解于液膜后，在浓度差的推
动下进一步扩散到生物膜，被微生物吸附、吸
收，污染物从水中转入微生物体内。作为吸收
剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气
成分。
3. 生物降解过程
进入微生物细胞的污染物作为微生物生命
活动的能源或养分被分解和利用，从而使 污染物得以去除。
生物洗涤装置
2. 微生物吸收法（Microorganism Absorption）
第8章 吸收法净化气态污染物(共76张PPT)
双膜理论
三、传质阻力 1、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存在； 2、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传
质，存在气膜阻力和液膜阻力； 3、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓度均
一，无浓度梯度，无扩散阻力； 4、整个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之和；
5、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。
化学吸收速率：
1 、 N A K A L C 'A K A( L C A )
2 、 N A K 'A L C AK A L C A
极快速不可逆反响－－－－① A>B
P/C 气相主体
PAG
气膜
液膜
C Ri PAi C Ai
液相主体
C BL
C RL
CAi0,CBi0
相界面 反应面
N AK AG (P AG baH AD D B AL L C B)L
个体填料：
拉西环、鲍尔环、阶 梯环、矩形环、鞍环 等。
3、足够的机械强度，重量 轻，耐腐蚀；
4、本钱低廉，来源广泛。
组合填料： 波纹环、整砌环等。
个体填料
散堆填料
金属鲍尔环
拉西环
塑料鲍尔环
聚丙烯阶梯环
组合填料
斜管蜂窝填料
规整填料 整砌填料
斜管填料
陶瓷波纹填料
特别填料
分子筛
立体弹性填料
塔壁效应、 “干填料现象〞
双膜理论
四、传质推动力：
1、在气膜内推动力为： 2、在液膜内推动力为：
PAGPAi
CA i CA L
物理吸收速率
气膜
N AD ZA GG (P AG P A)ikA(G P AG P A)i
吸附法净化气态污染物
常用于低浓度气体的吸附。
§3.3 吸附理论
（3）B.E.T多分子层吸附
四个基本假设： ①第一层是吸附质分子和吸附剂表面直接借助吸附 力而结合在表面上。 ②第二层以上的吸附热等于吸附质汽化热或液化热 ③在各层水平方向上吸附分子相互之间没有作用力； ④如果压力接近相应温度下饱和气体的蒸汽压时， 吸附量为无穷大。
（2）Freundlich 吸附等温式
x q ap m
1 n
x 1 lg q lg lg a lg p m n
q——单位吸附剂在吸附平衡时的饱和吸附量，kg/kg或m3/kg； x——被吸附组分的量，m3或kg； m——吸附剂的量，kg； p——被吸附组分的浓度或分压； a, n——经验常数，由实验确定。
§3.1 概述
化学吸附：吸附剂和吸附质之间的作用力是化学键 。 特点： ①吸附剂和吸附质之间发生化学反应，并在吸附剂表 面生成一种化合物； ②化学吸附过程一般进行缓慢，需要很长时间才能达 到平衡； ③化学吸附也是放热过程，但吸附热比物理吸附热大 得多，相当于化学反应热，一般在84～417kJ/mol； ④具有选择性，常常是不可逆的。
③硅胶 硅胶是用硅酸钠与酸反应生成硅酸凝胶 （SiO2· nH2O），然后在115～130℃下烘干、破碎、筛 分而制成各种粒度的产品。硅胶具有很好的亲水性， 当用硅胶吸附气体中的水分时，能放出大量的热， 使硅胶容易破碎，但吸附量很大，可达自身重量的 50﹪。在工业上主要用于气体的干燥和从废气中回 收烃类气体，也可用作催化剂的载体。
污染控制化学
王晓红
吸附法净化气态污染物
§3.1 概述 §3.2 吸附剂 §3.3 吸附理论
§3.1 概述
§3.1 概述
（1）吸附的概念
吸收法净化气体污染物
吸收容量探讨
研究吸收剂在单位质量或体积下所能 吸收的污染物量，为实际应用提供参 考。
反应机理研究
深入分析吸收剂与气体污染物之间的 反应机理，揭示其化学或物理过程。
影响因素分析
探讨温度、压力、浓度等因素对吸收 效果的影响，为优化实验条件提供理 论依据。
06
工业应用案例及效果评估
06
工业应用案例及效果评估
100%
数据分析
对实验数据进行统计分析，计算 吸收效率、吸收容量等指标。
80%
结果展示
通过图表等形式展示实验结果， 如污染物浓度随时间变化曲线图 、吸收效率与吸收剂用量关系图 等。
结果讨论与解释
吸收效率分析
根据实验结果分析吸收剂对气体污染 物的吸收效率，探讨不同吸收剂之间 的差异及其原因。
吸收容量探讨
吸收法净化气体污染物
目
CONTENCT
录
• 引言 • 吸收法净化气体污染物原理 • 吸收剂选择与特性 • 气体污染物吸收设备与技术 • 实验研究及结果分析 • 工业应用案例及效果评估 • 挑战与未来发展趋势
目
CONTENCT
录
• 引言 • 吸收法净化气体污染物原理 • 吸收剂选择与特性 • 气体污染物吸收设备与技术 • 实验研究及结果分析 • 工业应用案例及效果评估 • 挑战与未来发展趋势
常见气体污染物吸收设备类型及特点
喷淋塔
通过喷嘴将吸收液喷洒成雾状 ，与气体污染物充分接触并发 生化学反应，从而达到净化效 果。具有结构简单、操作方便 、净化效率高等特点。
填料塔
塔内填充有适当的填料，以增 加气液接触面积和停留时间， 提高吸收效率。适用于处理大 气量、低浓度的气体污染物。
鼓泡塔
吸收法净化气态污染物.docx
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「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、乙醉、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。
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第8章
吸收法净化气态污染物
吸收平衡 吸收速率 吸收设备及设计 吸收法应用
什么叫吸收？
吸收是根据气体混合物中各组分在 液体溶剂中物理溶解度差异或者化学反 应活性的不同，将污染物从气相中分离 出来的一种方法。
8.1 吸收平衡
吸收的划分：
物理吸收：物理溶解度差异
用水吸收氨气
用水吸收氯化氢
1 pi * Ci Hi
y* m x
亨利定律的适用条件
气体近似为理想气体，液体可看成理想液 体（稀溶液）； 系统的压力不太高（一般在5×105Pa ）， 温度为常压或低压； 吸收质在气相中的分子状态与在液相中的 相同； 气体组分与液体不起化学反应。
8.1.2化学吸收平衡
CBL CKP －－－适用① CBL CKP
－－－适用②
CBL CKP －－－适用③
8.3 吸收设备与设计
在气体净化中，吸收装置一般有三种：
填料塔 板式塔 湍球塔
酸雾吸收塔
填料塔
填料塔
塔内填料的作用：
提供足够大的传 质面积，使气液两相 充分接触，同时又不 能造成过大的阻力。 填料是填料塔的 核心，直接关系到操 作性能的好坏。
8.2 吸收机理
气体的质量传质过程
分子扩散
扩散过程
湍流扩散 分子扩散：物质在静止的或垂直于浓度梯度方向作 层流流动的流体中传递，是由分子运动引起的， 称为分子扩散。 湍流扩散：物质在湍流流体中传递，除了由于分子 运动外，更主要的是由于流体中的质点的运动而 引起的，称为湍流扩散。
气体在气相中扩散
气态污染物A 通过隋性气体B运动，用扩散系数DAB表示：
DAB
ρA1－气体A的密度，g/cm3。
L1－液体的初始速度，cm；
L2－液体的最终速度，cm； pB1、pB2－分别为L1和L2时的空气分压；
t－变化时间，s；
气体在液体中的扩散
气态污染物A 通过液体B的扩散系数DAB：
D AB 7.4 10 10
( M B ) 0.5 T
BV
0.6 A
气膜控制，宜用填料塔，液膜控制，宜用板式塔 ； 液气比较小时，易用板式塔；
伴有化学反应且反应速度不快时，易用板式塔；
塔径小于800mm时，宜用填料塔，塔径较大时，宜用 填料塔；
吸收剂选择原则：
优点：结构简单，气液接触 好，压力损失小。 缺点：当废气中含有悬浮物 时，易堵塞，检修费用较高。
填料的基本要求：
1、较大的比表面积，良 好的湿润性能； 个体填料：
拉西环、鲍尔环、 2、较大的空隙率，较小 阶梯环、矩形环、 的阻力，较宽的操作范围； 鞍环等。
3、足够的机械强度，重 量轻，耐腐蚀； 组合填料：
DAB 1.8 10
4
T 0.5 [V
0.5 A
V
0.5 B
]2 A
MA
1 1 0.5 [ ] MA MB
修正的 吉里兰 方程
T－绝对温度，K； DAB－扩散系数，cm2/s； M－气体的靡尔质量；
V－气体在沸点下呈液态时的摩尔体积，cm3/mol； ρA－气体的密度，g/cm3。
优点：气流速度高，处理 能力大，不易堵塞； 缺点：小球寿命短，需经 常更换，操作费用较大。
废气 吸收液
湿流体 填料
污水
板式塔
筛板：开孔率：6%～25% 空塔气速：1.0 ～2.5m/s 气体通过筛板气速：4.5 ～12.8m/s 液体流量：1.5 ～3.8m3/(m2.h) 压力损失：每块板0.8 ～2.0kPa 优点：处理能力大，压降 小，造价低； 缺点：操作条件要求高， 负荷范围窄，小孔易堵塞。
双膜理论
四、传质推动力： 1、在气膜内推动力为： 2、在液膜内推动力为：
PAG PAi
CAi CAL
物理吸收速率
气膜
DAG NA ( PAG PAi ) k AG ( PAG PAi ) ZG
NA－吸收质传质速率， kmol/(m2.s)；
DAG－吸收质A在气相中的分子扩散系数， kmol/(m.s.Pa)；
DAL－吸收质A在液相中的分子扩散系数， m2/s；
ZL－液膜厚度，m。 CAL、CAi－分别是吸收质在液相主体和相界面处的浓度， kmol/m3；
kAL－以（ CAi－CAL）为推动力的液相分传质系数， m/s 。
总传质速率方程
N A K AG (PAG P )
* A
N A K AL (C CAL )
相界面 反应面
N A k AG PAG
极快速不可逆反应－－－－③ A<B
P/C 气相主体 气膜 液膜 液相主体
PAG
C Ri
C BL
C Bi
C RL
CAi 0, CBi 0
相界面 反应面
N A k AG PAG
反应类型判定
临界浓度：
CKP CBL
PAi 0
b DAL k AG PAG a DBL k AL
界面浓度
作图法
N A k y ( yA yAi ) kx ( xAi xA )
y A y Ai kx x A x Ai ky
解析法
y Ai mAi x Ai
A组分在气相中 的摩尔分数用y 表示； A组分在 液相中的摩尔分 数用x表示.
界面浓度的确定
吸收系数
气相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系
3、分段时，每段高度在3～5米以下，或根据手册推荐来选 择（填料不同）；
4、填料塔空塔气速范围：0.3 ～1.5m/s；
5、压力损失范围：0.15 ～ 0.60kPa/m；
6、液气比范围：0.5 ～2.0kg/kg。
湍球塔
净气
填料小球的基本要求：
质轻，耐磨损，耐高温。 （聚乙烯、聚丙烯或发泡 聚苯乙烯等塑料制成）
1 1 m K y k y kx
y Ai y * m x Ai x
液相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系
1 1 1 K x m ky k x
y y Ai m * x x Ai
控制步骤
气膜控制 扩散控制 控制 动力学控制
液膜控制
化学吸收
化学反应对吸收的影响
双膜理论
二、气体的吸收过程： 1、被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动； 2、被吸收组分从气膜向相界面移动； 3、被吸收组分在相界面处溶入液相； 4、溶入液相的被吸收组分从相界面向液膜移动； 5、溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。
双膜理论
三、传质阻力 1、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存 在； 2、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传 质，存在气膜阻力和液膜阻力； 3、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓 度均一，无浓度梯度，无扩散阻力； 4、整个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之 和； 5、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。
K
A（液） + B（液）
K
M（液）
cB 0 x [M ] x [ A][B] [ A]cB 0 (1 x) [ A](1 x)
R p K (1 x) H A
* A
c A xcB 0 cB 0
* kPA * 1 kPA
小于1
cB0－活性组分的初始浓度； x－反应达到平衡后的转化率。
(cm 2 / s )
μ B－液体粘度； β－溶剂的缔结因数。
缔合溶剂
非缔合溶剂
溶剂
Β
水
2.6
甲醇
1.9
乙醇
1.5
苯
1.0
乙醚
1.0
吸收理论－－－双膜理论
双膜理论
一、相互接触的气－液两相之间存在一稳定
的相界面，在相界面两侧分别存在两层滞留 膜，即气膜和液膜，气膜以外为气相主体，
液膜以外为液相主体。
* A
速率 推动力/ 阻力
cA＊－与气相中A组分分压成平衡关系的液相中吸收质的摩尔浓度，kmol/m3；
PA*－与液相主体中吸收质浓度成平衡关系的气相虚拟分压，Pa；
KAL－以（ CA* －CAL）为推动力的气相总传质系数， kmol/(m2.s.Pa)； KAG－以（ pAG－pA* ）为推动力的气相总传质系数， kmol/(m2.s)。
CA=[A]物理平衡+[A]化学消耗
▼被吸收组分与溶剂相互作用； ▼被吸收组分在溶液中离解； ▼被吸收组分与溶剂中的活性组分作用。
被吸收组分与溶剂相互作用
A（气）
K
A（液） + B（溶剂）
c A [ A] [M ] K [ A][B] [ A][B]
cA p H A (1 K [ B])
PAG PAi
C Ai
C Ri
C BL
C RL
CAi 0, CBi 0
相界面
反应面
N A K AG ( PAG
a DBL CBL ) bH A DAL
极快速不可逆反应－－－－② A=B
P/C 气相主体 气膜 液膜 液相主体
PAG
C Ri
C BL
C RL
CAi 0, CBi 0
伴有化学反应的吸收速率的表达方式：
物理吸收速率： N A 化学吸收速率：
K AL (C CAL ) K ALCA
* A
1、N A K ALC A K AL (CA )
'
2、N A K AL CA K ALCA
'
极快速不可逆反应－－－－① A>B
P/C 气相主体 气膜 液膜 液相主体
吸收法净化气态污染物
吸收平衡 吸收速率 吸收设备及设计 吸收法应用
什么叫吸收？
吸收是根据气体混合物中各组分在 液体溶剂中物理溶解度差异或者化学反 应活性的不同，将污染物从气相中分离 出来的一种方法。
8.1 吸收平衡
吸收的划分：
物理吸收：物理溶解度差异
用水吸收氨气
用水吸收氯化氢
1 pi * Ci Hi
y* m x
亨利定律的适用条件
气体近似为理想气体，液体可看成理想液 体（稀溶液）； 系统的压力不太高（一般在5×105Pa ）， 温度为常压或低压； 吸收质在气相中的分子状态与在液相中的 相同； 气体组分与液体不起化学反应。
8.1.2化学吸收平衡
CBL CKP －－－适用① CBL CKP
－－－适用②
CBL CKP －－－适用③
8.3 吸收设备与设计
在气体净化中，吸收装置一般有三种：
填料塔 板式塔 湍球塔
酸雾吸收塔
填料塔
填料塔
塔内填料的作用：
提供足够大的传 质面积，使气液两相 充分接触，同时又不 能造成过大的阻力。 填料是填料塔的 核心，直接关系到操 作性能的好坏。
8.2 吸收机理
气体的质量传质过程
分子扩散
扩散过程
湍流扩散 分子扩散：物质在静止的或垂直于浓度梯度方向作 层流流动的流体中传递，是由分子运动引起的， 称为分子扩散。 湍流扩散：物质在湍流流体中传递，除了由于分子 运动外，更主要的是由于流体中的质点的运动而 引起的，称为湍流扩散。
气体在气相中扩散
气态污染物A 通过隋性气体B运动，用扩散系数DAB表示：
DAB
ρA1－气体A的密度，g/cm3。
L1－液体的初始速度，cm；
L2－液体的最终速度，cm； pB1、pB2－分别为L1和L2时的空气分压；
t－变化时间，s；
气体在液体中的扩散
气态污染物A 通过液体B的扩散系数DAB：
D AB 7.4 10 10
( M B ) 0.5 T
BV
0.6 A
气膜控制，宜用填料塔，液膜控制，宜用板式塔 ； 液气比较小时，易用板式塔；
伴有化学反应且反应速度不快时，易用板式塔；
塔径小于800mm时，宜用填料塔，塔径较大时，宜用 填料塔；
吸收剂选择原则：
优点：结构简单，气液接触 好，压力损失小。 缺点：当废气中含有悬浮物 时，易堵塞，检修费用较高。
填料的基本要求：
1、较大的比表面积，良 好的湿润性能； 个体填料：
拉西环、鲍尔环、 2、较大的空隙率，较小 阶梯环、矩形环、 的阻力，较宽的操作范围； 鞍环等。
3、足够的机械强度，重 量轻，耐腐蚀； 组合填料：
DAB 1.8 10
4
T 0.5 [V
0.5 A
V
0.5 B
]2 A
MA
1 1 0.5 [ ] MA MB
修正的 吉里兰 方程
T－绝对温度，K； DAB－扩散系数，cm2/s； M－气体的靡尔质量；
V－气体在沸点下呈液态时的摩尔体积，cm3/mol； ρA－气体的密度，g/cm3。
优点：气流速度高，处理 能力大，不易堵塞； 缺点：小球寿命短，需经 常更换，操作费用较大。
废气 吸收液
湿流体 填料
污水
板式塔
筛板：开孔率：6%～25% 空塔气速：1.0 ～2.5m/s 气体通过筛板气速：4.5 ～12.8m/s 液体流量：1.5 ～3.8m3/(m2.h) 压力损失：每块板0.8 ～2.0kPa 优点：处理能力大，压降 小，造价低； 缺点：操作条件要求高， 负荷范围窄，小孔易堵塞。
双膜理论
四、传质推动力： 1、在气膜内推动力为： 2、在液膜内推动力为：
PAG PAi
CAi CAL
物理吸收速率
气膜
DAG NA ( PAG PAi ) k AG ( PAG PAi ) ZG
NA－吸收质传质速率， kmol/(m2.s)；
DAG－吸收质A在气相中的分子扩散系数， kmol/(m.s.Pa)；
DAL－吸收质A在液相中的分子扩散系数， m2/s；
ZL－液膜厚度，m。 CAL、CAi－分别是吸收质在液相主体和相界面处的浓度， kmol/m3；
kAL－以（ CAi－CAL）为推动力的液相分传质系数， m/s 。
总传质速率方程
N A K AG (PAG P )
* A
N A K AL (C CAL )
相界面 反应面
N A k AG PAG
极快速不可逆反应－－－－③ A<B
P/C 气相主体 气膜 液膜 液相主体
PAG
C Ri
C BL
C Bi
C RL
CAi 0, CBi 0
相界面 反应面
N A k AG PAG
反应类型判定
临界浓度：
CKP CBL
PAi 0
b DAL k AG PAG a DBL k AL
界面浓度
作图法
N A k y ( yA yAi ) kx ( xAi xA )
y A y Ai kx x A x Ai ky
解析法
y Ai mAi x Ai
A组分在气相中 的摩尔分数用y 表示； A组分在 液相中的摩尔分 数用x表示.
界面浓度的确定
吸收系数
气相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系
3、分段时，每段高度在3～5米以下，或根据手册推荐来选 择（填料不同）；
4、填料塔空塔气速范围：0.3 ～1.5m/s；
5、压力损失范围：0.15 ～ 0.60kPa/m；
6、液气比范围：0.5 ～2.0kg/kg。
湍球塔
净气
填料小球的基本要求：
质轻，耐磨损，耐高温。 （聚乙烯、聚丙烯或发泡 聚苯乙烯等塑料制成）
1 1 m K y k y kx
y Ai y * m x Ai x
液相总传质系数与气、液相传质分系数之间的关系
1 1 1 K x m ky k x
y y Ai m * x x Ai
控制步骤
气膜控制 扩散控制 控制 动力学控制
液膜控制
化学吸收
化学反应对吸收的影响
双膜理论
二、气体的吸收过程： 1、被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动； 2、被吸收组分从气膜向相界面移动； 3、被吸收组分在相界面处溶入液相； 4、溶入液相的被吸收组分从相界面向液膜移动； 5、溶入液相的被吸收组分从液膜向液相主体移动。
双膜理论
三、传质阻力 1、在相界面处，气液处于平衡状态，无传质阻力存 在； 2、在气膜和液膜中，被吸收组分靠扩散作用进行传 质，存在气膜阻力和液膜阻力； 3、在气相主体和液相主体中，各组分充分混合，浓 度均一，无浓度梯度，无扩散阻力； 4、整个过程的传质阻力等于气膜阻力与液膜阻力之 和； 5、传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。
K
A（液） + B（液）
K
M（液）
cB 0 x [M ] x [ A][B] [ A]cB 0 (1 x) [ A](1 x)
R p K (1 x) H A
* A
c A xcB 0 cB 0
* kPA * 1 kPA
小于1
cB0－活性组分的初始浓度； x－反应达到平衡后的转化率。
(cm 2 / s )
μ B－液体粘度； β－溶剂的缔结因数。
缔合溶剂
非缔合溶剂
溶剂
Β
水
2.6
甲醇
1.9
乙醇
1.5
苯
1.0
乙醚
1.0
吸收理论－－－双膜理论
双膜理论
一、相互接触的气－液两相之间存在一稳定
的相界面，在相界面两侧分别存在两层滞留 膜，即气膜和液膜，气膜以外为气相主体，
液膜以外为液相主体。
* A
速率 推动力/ 阻力
cA＊－与气相中A组分分压成平衡关系的液相中吸收质的摩尔浓度，kmol/m3；
PA*－与液相主体中吸收质浓度成平衡关系的气相虚拟分压，Pa；
KAL－以（ CA* －CAL）为推动力的气相总传质系数， kmol/(m2.s.Pa)； KAG－以（ pAG－pA* ）为推动力的气相总传质系数， kmol/(m2.s)。
CA=[A]物理平衡+[A]化学消耗
▼被吸收组分与溶剂相互作用； ▼被吸收组分在溶液中离解； ▼被吸收组分与溶剂中的活性组分作用。
被吸收组分与溶剂相互作用
A（气）
K
A（液） + B（溶剂）
c A [ A] [M ] K [ A][B] [ A][B]
cA p H A (1 K [ B])
PAG PAi
C Ai
C Ri
C BL
C RL
CAi 0, CBi 0
相界面
反应面
N A K AG ( PAG
a DBL CBL ) bH A DAL
极快速不可逆反应－－－－② A=B
P/C 气相主体 气膜 液膜 液相主体
PAG
C Ri
C BL
C RL
CAi 0, CBi 0
伴有化学反应的吸收速率的表达方式：
物理吸收速率： N A 化学吸收速率：
K AL (C CAL ) K ALCA
* A
1、N A K ALC A K AL (CA )
'
2、N A K AL CA K ALCA
'
极快速不可逆反应－－－－① A>B
P/C 气相主体 气膜 液膜 液相主体