第06章吸附净化法.ppt

第六章 吸附法净化气态污染物 吸附是一种固体表面现象，利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种气体组分吸附于固体表面上，以达到气固分离的单元操作过程。 吸附的特点：选择性高、分离效果好、净化效率高、设备简单、操作方便、能分离其它过程难以分离的混合物，可有效分离浓度很低的有害物质，易实现自动控制。 第一节 吸附及吸附剂 1、吸附的分类 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附 有时两种吸附也可能同时发生。 二、吸附剂的选择原则及工业吸附剂 （一）吸附剂的选择原则 1、吸附能力强，吸附容量（指在一定的温度、吸附质浓度下，单位质量或单位体积吸附剂所能吸附的吸附质的最大量）大； 2、具有大的比表面积和孔隙率； 3、具有有良好的选择性 4、机械强度、化学稳定性、热稳定性良好，使用寿命长 5、颗粒均匀； 6、再生能力好； 7、价格低廉，来源广泛。 常用吸附剂特性 第二节 吸附机理 一、吸附平衡 1、两个概念 （1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：一定温度下，吸附剂所吸附的吸附质与气相中吸附质的初始浓度成平衡时的最大吸附量，一般用单位质量吸附剂在吸附平衡时所能吸附的吸附质质量来表示，反映了固体吸附剂对气体吸附量的极限，以αm表示。 （2）动活性：气体通过吸附层时，随着床层吸附剂的逐渐接近饱和，吸附质最终不能被全部吸附，当流出气体中可能出现吸附质时，即认为吸附剂已失效，此时单位吸附剂所吸收吸附质的量称为动活性。 显然：动活性＜静活性 （1）吸附等温线：在同一温度下，以某种吸附剂在不同的压力下对某种吸附质的平衡吸附量对压力作图可得吸附等温线。 用公式来表示吸附等温线时即得到吸附等温式。吸附等温式有以下几种： 朗格缪尔（Langmuir）式; 弗伦得利希（Freundlich）式; 捷姆金式; BET方程等。 其中最常用的是朗格缪尔等温式。 总传质速率方程（注意理解！） Ky，Kx—气相和吸附相总传质系数； αp—吸附剂颗粒的外表面积，m2/m3； YA，XA——吸附质A在气相和固体吸附剂内表面的比质量浓度，（kg吸附质）/（ kg载气）， （kg吸附质）/（ kg吸附剂）； YA*，XA*——吸附平衡时气相和吸附相中吸附质A的浓度，（ kg吸附质）/（ kg载气）， （kg吸附质）/（ kg吸附剂）。 公式的意义：理解吸附过程的机理和影响因素，为吸附装置及工艺的设计提供理论依据。 2、移动床吸附器 3、流化床吸附器 其它气态污染物净化技术简介 催化法 冷凝法 燃烧法 生物法 膜分离法 电子束法 一、催化法 催化转化法：利用催化剂的催化作用使废气中的污染物转化成无害物、有用的副产品(直接完成对污染物的净化)，或者易从气流中分离而被去除的物质(附加吸收或吸附等，才能实现全部净化过程)。 例如：处理含高浓度SO2废气时，以V2O5作催化剂使SO2氧化成SO3，用水吸收制硫酸而使废气净化。 （一）催化作用及催化过程 1．催化作用 催化作用：加入某种物质，使化学反应速度或方向改变，而该物质数量和性质不发生变化。 该物质就是催化剂，也叫触媒。 例如：无催化剂时：A + B → AB 加入催化剂K后，反应过程发生了变化，即 A + K→ AK； AK + B→ AB + K 催化作用的重要特征： 只能改变化学反应速度，不改变平衡关系，也不能使不成立的化学反应发生。 有特殊的选择性，同一种污染物，催化剂不同，可能会有不同的反应产物。 2．催化剂性能 1）催化剂组成 包含活性组分、助催化剂和载体。 活性物质：起改变化学反应速度的作用，可单独作催化剂使用。 如将SO2氧化为SO3时用的V2O5。 净化气态污染物常用的催化剂：钒、铂、钯等。 载体：用来承载活性物质和助催化剂。提供大的比表面积；增强催化剂的机械强度、热稳定性及导热性，延长催化剂的寿命。 常用载体：硅藻土、硅胶、分子筛、氧化铝等。 助催化剂： 属于添加剂，单独使用没有催化活性，与活性组分共存时能显著增强催化剂的催化活性，又称促进剂。 例如：SO2氧化为SO3时，在所用的V2O5催化剂中加入K2SO4，V2O5的催化活性大大提高。 2）催化剂的性能 活性：催化剂加速化学反应速率的能力。 活性A=产品质量m1/（反应时间t·催化剂质量m2） 选择性：如果化学反应可能同时向几个平行方向发生，催化剂只对其中的某一个反应起加速作用。 稳定性：保持活性的能力。 稳定性包括热稳定性、机械稳定性和抗毒性，通常用使用寿命来表示。 影响催化剂寿命的主要因素 催化剂的老化：温度 中毒：毒性物质，如HCN、CO、H2S、Hg、Pb等。 3、催化法在大气污染治理中的应用 废气中去除NOx； 燃料燃烧废气中的脱