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第七章 气态污染物控制技术基础 气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 第一节 气体扩散 气体在气相中的扩散 气态污染物A通过惰性气体B的扩散，可用扩散系数DAB表示。 吉里兰方程： ? 式中：T——绝对温度，K； M——气体的摩尔质量； ——气体在沸点下呈液态时的摩尔体积，cm3/mol。 ——气体密度，g/cm3。 气体在液相中的扩散 气体A通过液体B的扩散系数可以用下式估算（仅适用于较稀的溶液）： 式中：——溶液的黏度； ——溶液的缔结因数。 第二节 气体吸收 吸收：根据混和气体中各组分在某溶液中的溶解度（或化学反应活性）不同而将气体混合物分离的单元操作。 分离的依据：各组分溶解度的差异。 在吸收操作中，通常将混合气体中能够溶解于溶剂中的组分称为溶质，以A表示，而不溶或微溶的组分称为载体或惰性组分，以B表示；吸收所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；经吸收后得到的溶液称为吸收液；被吸收后排出吸收塔的气体称为吸收尾气。 1.气体吸收机理 吸收过程是溶质由气相向液相转移的相际传质过程，可分为三个步骤： (1) 溶质由气相主体扩散至两相界面气相侧(气相内传质)； (2) 溶质在界面上溶解(通过界面的传质)； (3) 溶质由相界面液相侧扩散至液相主体(液相内传质)。 1.气体吸收机理 双膜理论的基本论点是： (1) 相互接触的两流体间存在着稳定的相界面，界面两侧各存在着一个很薄（等效厚度分别为 ?1 和 ?2 ）的流体膜层。溶质以分子扩散方式通过此两膜层。 (2) 相界面没有传质阻力，即溶质在相界面处的浓度处于相平衡状态。 (3) 在膜层以外的两相主流区由于流体湍动剧烈，传质速率高，传质阻力可以忽略不计，相际的传质阻力集中在两个膜层内。 1.气体吸收机理 所谓吸收速率指单位相际传质表面积上单位时间内吸收的溶质量，表明吸收速率与吸收推动力之间的关系的数学式即吸收速率方程式。 对于吸收过程的速率关系，也可赋予“ ”的形式，其中的推动力自然指浓度差，吸收阻力的倒数称为吸收系数。因此吸收速率关系又可写成“ ”的形式。 气相分传质速率方程： 液相分传质速率方程： 总传质速率方程： 2.气液吸收平衡 亨利定律 随着对相平衡关系的研究，发现很多气体在浓度较小时其溶解度曲线为通过坐标原点的直线，这一规律用亨利(Henry)定律进行描述。 1. pe=Ex 称为吸收过程的相平衡方程 —— 亨利定律。 式中： pe— 溶质A在气相中的平衡分压，kPa；x —— 溶质A在液相中的摩尔分率 E —— 亨利系数，kPa。 表明：当总压不高(0.5MPa)时，在一定温度下气液两相达到平衡时，稀溶液上方气相中溶质的平衡分压与液相中溶质的摩尔分率成正比。 理想溶液：拉乌尔定律 低浓度气体吸收：E=常量 难溶物系：E≠常量，但当P0.1MPa时，E可视为常量 P0.1MPa时，E=f(t)；P0.1MPa时，E=f(P,t) E由实验测定确定：以pe/x对x作图，当x→0， pe/x的值即为E。常见物系的E可查有关手册。 对于一定的气体和一定的溶剂，E值随温度变化：t↑，E↑，x↓，体现气体溶解度随温度升高而减小的变化趋势。 同一溶剂中：易溶气体的E值很小，难溶气体的E值相对较大。 3.物理吸收和化学吸收 1）吸收操作线方程 ? ?2）吸收剂用量与液气比3）填料层高度计算 4）化学吸收 溶质与吸收剂之间的化学反应对吸收过程具有显著影响。 主要特点：吸收过程中溶质进入液相后在扩散路径上不断被化学反应所消耗。 例如溶质 A 与吸收剂中的化学组分 B 发生如下反应 ? 化学反应的结果降低了液相中溶质的浓度，从相平衡的角度加大了相际传质推动力，同时还改变了溶质在等效膜中的浓度分布使之更加有利于液相传质。 第三节 气体吸附 一、物理吸附和化学吸附 二、吸附剂及再生 三、 吸附机理 一、吸附平衡 四、吸附速率 五、 吸附工艺与设备 五、 吸附工艺与设备 半连续式吸附流程 移动床工艺流程图 连续式流化床吸附工艺流程图 第四节 气体催化净化 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 催化净化工艺 催化净化工艺 VOCs的催化氧化 催化净化工艺 催化净化工艺 车用催化转化器 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 （阿累