气态污染物净化技术

（三）吸收的分类
化学吸收
物理吸收
三、吸收剂的选择
1
价廉易得， 腐蚀性小
2
吸收容量大， 选择型高
选择原则
4
粘度小，热 稳定性高
3
适宜得沸点， 易于再生
四、吸收设备
（一）填料塔
1、工作流程：
吸收液体由 上部喷头喷入， 被吸收气体由下 部送入，气液在 中间填料层中充 分接触，净化的 气体从顶部排出 ，吸收后的液体 从底部排出。
（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。
（四）湍球塔
以轻质小球 作为气液接触的 媒体，轻质小球 放置在筛板上。 它处理气量大， 设备体积小，但 小球磨损严重。
11.2 吸附法
一、吸附的分类及其原理
（1）物理吸附 作用力：分子间范德华力(单层、 双层)。 范德华力：定向力、诱导力和逸 散力的总称。 物理吸附特征：
以上，特点是有火焰 燃烧，燃烧温度高， 可燃烧掉废气中的炭 粒。
（二）热力燃烧 1．定义：废气中可燃 烧的有害组分浓度低、 热值低，必须采用辅助 燃烧来提供热量，使废 气中可燃物达到着火温 度而销毁。 2．燃烧过程： （1）燃料辅助燃烧提 供预热能量； （2）高温燃气与废气 混和以达到反应温度； （3）废气在反应温度 下达到充分燃烧。 3．燃烧条件：温度、 停留时间和湍流。
①
或
②
或
③
(3)传质吸收过程的判断
①根据相平衡的概述，可以判断气液接触时溶质的 传质方向，即溶质是由气相传到液相（被吸收）， 还是从液相传到气相（被解吸）。 现以一传质设备来说明传质过程的进行。 y1、y2分别表示进、出口气相中溶质的浓度； x1、x2分别表示进、出口液相中溶质的浓度； x2*、y2*分别表示进、出口气、液相中溶质的平衡 浓度。 若测得y>yi*，则该组分将被溶液吸收——吸收过 程； 若测得y<yi*，则该组分将从溶液中解吸出来—— 解吸过程。 同理：x<xi*——吸收过程；x>xi*——解吸过程。 ②用相平衡方程式还能确定吸收（或解吸）过程进 行的限度，从而提出合理的工艺设计要求。
3 催化反应
4 废热和副产品的回收利用等
五、几种主要污染物的催化净化
（一）SO2气体的催 化净化
催化还原法：用 H2S或CO将SO2直接 还原为硫
（二）NOX的催化净化 （三）汽车尾气的催
（1）该法是利用不同 化净化
还原剂，在一定的温 目前汽车尾气的净化
源自文库
度和催化剂作用下， 方法基本有如下三种
将NOX还原为无害的N2 ：
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重点、难点
吸附及催化转化原 理； 热力燃烧的条件废 气生物净化原理； 烟囱高度的计算
11.1 吸收净化
一、气态污染物净化过程的特点
1、处理气量较大， 而其中所含气态污 染物的浓度又较低
4、综 合利用 ，将废 物资源 化
2、废气 中气态污 染物成分 较复杂
3、多数情况下，吸收过程 仅是将污染物又气相转入液 相，还需对吸收液作进一步 处理，以免产生二次污染
（三）催化燃烧 催化燃烧主要用来
治理工业有机废气和 消除恶臭。在催化剂 的作用下，有机废气 中的碳氢化合物，可 以在较低的温度下（ 300～400度）迅速氧 化，生成二氧化碳和 水，使气体得到净化 。
11.5 生物净化法
一、生物净化法原理
（一）废气中H2S的生物净 化
主要利用氧化亚铁硫杆 菌的间接氧化作用，其次是 脱氮硫杆菌和排硫杆菌等直 接氧化作用，最后将H2S氧 化成单质S。
三、吸附操作的因素
1、操作条件
2、吸附 剂的性质
3、吸附质的 性质与浓度
4、吸附剂 的活性
四、吸附剂的再生
1、加热解吸再生 6、微生物再生
2、降压或真空解吸 再生
再生方法
5、化学转化再生
3、溶剂萃取再生 4、置换再生
五、常用的吸附设备
固定吸附器 结构简单，吸附剂
磨损小。缺点是操作复 杂，劳动力强度大，设 备体积大。
2．特点
固定床反应器床层薄，催 化剂用量和反应体积较小，气 体停留时间可严格控制，固定 床中催化剂不易磨损。它的主 要缺点是传热性能差。
四、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）
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)催化作用具有两 个显著的特征： ①催化剂能加速反应 速度（正、逆）而不 能使平衡移动； ②催化作用具有特殊 的选择性。
1．催 化作用
2．催 化剂
（1）组成①活性组分 ：催化剂主体，可单独 作为催化剂。②助催化 剂：本身无活性，但具 有提高活性组分活性的 作用。③载体
催化剂：凡能加 速化学反应速度 而本身的化学性 质在反应前后保 持不变的物质。
2、特点
结构简单、 造价低、耐腐蚀 、耐高温、适应 性强、气体阻力 小、能耗低，但 含尘浓度较高时 会填塞填料，且 吸收率不算太高 。
（二）板式塔
1、工作过程
吸收液体 又上部喷头喷 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。
（2）催化剂的性能 主要指：其活性、 选择性和稳定性。
三、固定床催化反应器
1．气固催化反应过程
气固催化反应一般经历如下 五个步骤： ①外扩散过程：反应物从气相主
体催化剂外表面； ②内扩散过程：催化剂外表面
微孔内颗粒内表面吸附反应； ③化学动力学控制过程：颗粒内 表面吸附反应产物离开内表面；
④内扩散：产物微孔外表面； ⑤外扩散：外表面气相主体
气体吸附过程
气膜扩散
微孔扩散
在吸附剂 表面吸附
二、吸附剂
（一）吸附剂必备的条 件
①巨大的内表面，大的 比表面积即大的吸附容 量； ②良好的选择性； ③较高的机械强度、化 学与热稳定性； ④来源广泛，造价低廉 ； ⑤良好的再生性能（从 经济角度考虑）。
（二）常用吸附剂
活性炭， 活性氧化铝， 硅胶， 沸石分子筛， 吸附树脂等。
（二）废气中有机物的生 物净化
主要利用微生物新陈 代谢需要营养物质这一特 点，将废气中的有害物转 化为无害物。
二、生物净化法分类
生物过滤法
生物过滤法
生物洗涤
生物洗涤法
生物吸收法
生物吸收法
缺点
催化剂较贵，且废气预热需耗一定能量， 这样使净化处理的费用增加。
二、催化作用与催化剂
1．催 化作用
2．催 化剂
(１)概念：化学反应 速度因加入某种物质 而改变，而被加入物 质的数量和性质，在 反映终止时不变的作 用称为催化作用。
(２)机理：通过加入 催化剂，改变了反应 历程，降低了反应物 活化能，从而达到加 快反应速度的目的。
①吸附质与吸附剂间不发生化 学反应；
②吸附过程极快，参加吸附的 各相间常常瞬时即达平衡；
③吸附为放热反应； ④吸附剂与吸附质间的吸附力 不强，当气体中吸附质降压或温 度升高时，被吸附的气体能很容 易的从固体表面逸出，而不改变 气体原来形状； ⑤是一种不可逆过程（吸附与 脱附）。
（2）化学吸附 作用力：化学键力（需一定 的活化能故又称活化能吸附 ）。单层吸附。 化学吸附特征： ①有很强的选择性； ②吸附速率较慢，达到吸附 平衡需相当长时间； ③升高温度可提高吸附速率 。
和H2O。
一段净化法（又称催
（2）按还原剂是否与 化还原法）
空气中的O2发生反应 二段净化法（又称催
分为非选择性还原和 化氧化还原法）
选择性还原。
三元净化法
11.4 燃烧法
一、燃烧法
燃烧法是通过 氧化作用，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。
二、燃烧法分类
（一）直接燃烧法 燃烧温度在1100度
二、吸收机理
（一）化学吸收的气液平衡—双膜理论
（二）吸收过程的气液平衡—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
（2）亨利定律（相平衡方 程式）
对于非理想溶液，当总 压不高（一般不超过 5×105Pa）时，温度一定 ，稀溶液中溶质的溶解度 与气相中溶质的平衡分压 成正比，即：
移动床吸附器 固体吸附剂在吸附床中
不断移动。优点是处理气量 大，设备内吸附剂用率高， 不会出现漏吸的死角。缺点 是吸附剂磨损严重。
11.3 催化转化法
一、催化转化的概念及特点
催化 转化
是指废气通过催化剂床层的催
化反应，是其中的污染物转化为无 害或易于处理与回收利用物质的净 化方法。
优点
① 对不同浓度的污染物具有很高转化率； ② 污染物与主气流不需要分离，避免了可 能产生的二次污染； ③ 操作过程简化。