气态污染物控制技术.答案

吸附剂adsorbent

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 再 生 温 度 /K 比表面积 / ㎡·g-1 活性炭 200～600 0.836～ 1.254 423 15～25 373～413 600～ 1600 活性氧化 铝 750～ 1000 0.836～ 1.045 773 18～48 473～523 210～360 沸石分子筛 硅胶 4A 800 0.92 673 22 393～ 423 600 800 0.794 873 4 473～573 —— 5A 800 0.794 873 5 473～573 —— 13x 800 —— 873 13 473～573 ——
喷淋塔
吸收设备

填料塔
四 . 吸附净化

吸附

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
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；
气液平衡

平衡－吸收过程的传质速率等于解吸过程 溶解度


每100kg水中溶解气体的kg数
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 c H p*
x p* / E y* m x
吸收剂absorbent和吸收设备

吸收剂的要求：
对吸收质的溶解度大，选择性好
蒸汽压低 沸点高，熔点低 无毒性，无腐蚀性，化学稳定性好 易于解吸、再生
价格低廉、易得

物理吸收：溶解度大
化学吸收：相似相溶规律
吸收剂的再生 物理吸收剂：负压解吸、通惰性气体或贫气解 吸、水蒸气解吸或加热解吸 化学吸收剂：不可逆反应，吸附、离子交换、 沉淀、电解

吸收设备
吸收设备




化学吸收Chemical absorption ：化学反应
三 吸收净化

吸收机理
1.双膜模型（应用最广）
假定:
界面两侧存在气膜和液膜,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

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膜内无物质积累,即达稳态.
选择性
Catalyst催化剂

Catalysis is the increase in the rate of a chemical reaction due to the participation of an additional substance called a catalyst. With a catalyst, reactions occur faster and with less energy. Because catalysts are not consumed, they are recycled.
催化剂

加速化学反应，而本身的化学组成在反应前后 保持不变的物质 组成


活性组分 ＋ 助催化剂 ＋ 载体
催化剂的性能

稳定性

热稳定性、机械稳定性和化学稳定性 表示方法：寿命 老化

活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等 对大多数催化剂，毒物：HCN、CO、H2S、S、 As、Pb
2.冷却方式和冷凝设备

直接冷却
冷却介质与废气直接接触进行热交换，不发生化学反应， 也不互溶，难回收利用。
喷淋塔

间接冷却 冷却介质与废气不直接接触，热交换设备复杂，冷却 介质用量大。要求废气不含微粒物或胶黏物。 冷却介质有空气、水或氟利昂等。
二. 燃烧 Combustion
焚烧净化法是利用热氧化作用将废气中的可燃 有害成分转化为无害物或易于进一步处理的物 质的方法。

结构简单，造价低廉，气流阻
力小

内部温度分布不均 用于化学反应热效应小的场合
固定床反应器

多段绝热反应器

相邻两段之间引入热交换
(a)直接换热
(b)间接换热
固定床反应器

列管式反应器

用于对反应温度要求高，或反应热效应很大的 场合

其他反应器
径向反应器
薄层床反应器 自热式反应器
反应器类型的选择
第三节 气态型污染物的控制

冷凝分离
燃烧
吸收净化 吸附净化 催化转化 生物净化
一.冷凝分离

冷凝是利用污染物与载气二者沸点不同进行分 离的方法，该方法主要用于高浓度有机蒸汽和 高沸点无机气体的净化回收或预处理。
1.冷凝分离的原理

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，在降低温度或加大压力条件下， 某些污染物凝结出来，已达到净化或回收的目 的，甚至可以借助于控制不同的冷凝温度将不 同的污染物分离出来。
气体吸附的影响因素

吸附剂再生（解吸desorption）

加热再生

吸附作用 ，再生温度

降压或真空解吸

置换再生

脱附剂需要再脱附

溶剂萃取

活性炭吸附SO2，可用水脱附
吸附工艺
含污染物的气体

固定床
吸附工艺

移动床
吸附工艺

流化床
五. 催化转化Catalysis

含尘气体通过催化床层发生催化反应，使污染
物转化为无害或易于处理的物质

应用

工业尾气和烟气去除SO2和NOx 有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化 汽车尾气的催化净化
气体催化净化

催化作用

改变反应历程，降低活化能 提高反应速率
K A exp( E ) RT
（阿累尼乌斯方程）

显著特征
对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡
化学吸附
1.吸附力－化学键力； 2.发生化学反应； 3.过程慢；
4.放热反应；
5.吸附可逆；
4.升高温度有助于提高速率；
5.吸附不可逆；
吸附等温线 Isotherms
Isotherms 等温线

Freundlich （弗伦德利希）
Langmuir
BET (Brunauer-Emmett-Teller ）多分子层的 吸附
1.燃烧过程分类

直接燃烧（直接火焰燃烧）
无需补充辅助燃料 热力燃烧 可燃物含量少，需补充辅助燃料

2. 燃烧设备

直接燃烧热备
热力燃烧设备 燃烧器

配焰燃烧器 离焰燃烧器
3.热回收方式

用于燃烧系统本身
用于其它需要加热的系统
三 吸收净化Absorption

利用气体混合物中各组分在一定液体中溶解度 的不同而分离气体混合物的操作称为吸收净化。 Absorption is a physical or chemical phenomenon or a process in which atoms原子, molecules分子 or ions离子 enter some bulk phase – gas, liquid or solid material. 物理吸收Physical absorption ：溶解

中毒

固定床反应器

最主要的气固相催化反应器

优点:

流体接近于平推流，返混小，反应速度较快 固定床中催化剂不易磨损，可长期使用

停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，高选择性和转化率

缺点:

传热差(热效应大的反应，传热和温控是难点) 催化剂更换需停产进行
固定床反应器

单层绝热反应器

根据反应热的大小和对温度的要求，选择反应器的
结构类型

尽量降低反应器阻力 反应器应易于操作，安全可靠 结构简单，造价低廉，运行与维护费用经济
六 生物净化

活性污泥法
微生物悬浮液法
土壤法 堆肥法