第05章吸收净化法.pptVIP

第五章 吸收法净化气态污染物;气态污染物控制的方法主要有两大类:;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;第一节 吸收平衡;气-液相平衡关系曲线 又称溶解度曲线; 一定温度下，总压不大时（不超过5×105Pa），稀溶液中溶质的溶解度与其在气相中平衡分压成正比： ;典型气体在水中的亨利系数;例：推算温度25℃，分压为1.013×105Pa时，CO2在水中的溶解度(以mol/m3表示);设气态污染物A与吸收液所含组分B发生反应： aA + bB mM + nN;气态污染物的总净化量 [A]净化=[A]物理平衡+[A]化学消耗 其中 [A]物理平衡=HAP*A [A]化学消耗：在达到化学平衡时，根据化学平衡常数K和反应前后某种反应物浓度的变化可以求出生成物浓度，再由化学反应方程式即可求出[A]化学消耗。 下面讨论几种特殊情况：;1、被吸收组分A 与溶剂相互作用 A（气） A（液）+B（溶剂） M（液） 由亨利定律 [A] 物理平衡=HAPA* 由化学平衡 [A]化学消耗=[M] =K [B][A]物理平衡 故 CA=（1+K[B]）HAPA* ; 2、被吸收组分在溶液中离解 A（气） A（液） M++N－ 则 [A]物理平衡 =HAPA* [A]化学消耗=[M+]=（K[A]物理平衡 ）0.5 CA=[A]物理平衡 +[A]化学消耗 =HAPA*+（KHAPA*） 0.5;3、被吸收组分与溶剂中活性组分作用 如碱液吸收二氧化硫。此时活性组分B的浓度在反应前后不能视为不变。 A （气） A（液）+B（液） M（液） 设溶剂中活性组分的初始浓度为CB0，若平衡转化率为x， 则溶液中组分B的平衡浓度为[B]=CB0(1－x)，而生成物M的平衡浓度为： [M]=CB0x， CA=[A]+xCB0;K=[M]/([A][B])=x/[[A](1–x)] 又有[A]=HAPA*，代入上式得 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;第二节 吸收速率;2、吸收过程速率 由费克定律可推出： 对于气膜：NA=kAG(PAG–PAi) 对于液膜： NA=kAL(CAi–CAL) 式中： NA—被吸收组分A的传质速率，kmol/(m2·s) PAG、PAi —组分A在气相主体和界面处的分压， Pa CAL、CAi—A在液相主体和界面处的浓度，kmol/m3 kAG—气相传质系数， kmol/(m2·s·Pa) kAL—液相传质系数，m/s ;总传质速率方程如下： NA=KAG(PAG–PA*) NA=KAL(CA*–CAL) 其中：; 气膜控制：气膜阻力?液膜阻力 物理吸收类型 液膜控制：气膜阻力?液膜阻力 提高物理吸收过程吸收速率的措施： 1、提高气液相对运动速度，以减小气膜和液膜的厚度； 2、增大供液量，降低液相吸收质浓度，以增大吸收推动力； 3、增大气液接触面积； 4、选用对吸收质溶解度大的吸收剂。 ;1、化学吸收的优点 溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多 液膜扩散阻力降低 填料表面的停滞层仍为有效湿表面;二、化学吸收速率 2、化学吸收过程 ①气相反应物A从气相主体经气膜向气液相界面传递； ②气相反应物A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？); 动力学控制：传质速率＞＞化学反应速率