第九章 气态污染物控制技术.ppt

第九章 气态污染物控制技术基础(1) 气体扩散 气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散 气体吸收 吸收机理 气液平衡 物理吸收 化学吸收 第一节 气体扩散 气态污染物脱除过程的单元操作 流体输送 热量传递 质量传递 气体扩散 在气相中的扩散（Gilliland 方程） 气体在气相中的扩散 扩散系数 物质的特性常数之一 影响因素： 介质的种类 温度 压强 浓度 气体在气相中的扩散 部分气体在空气中的扩散系数（0oC，101.33kPa） 气体在液相中的扩散 在液相中的扩散系数 估算方程 扩散系数随溶液浓度变化很大 上式只适用于稀溶液 气体在液相中的扩散 某些物质在水中的扩散系数（20oC，稀溶液） 第二节 气体吸收 吸收机理 1.双膜模型（应用最广） 吸收机理 2.渗透模型 吸收机理 3.表面更新模型 双膜理论 双膜模型 气相分传质速率 液相分传质速率 总传质速率方程 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 气液平衡 常见气体的平衡溶解度 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 参数换算 吸收系数 吸收系数的不同形式 传质阻力 传质阻力—吸收系数的倒数 传质过程 吸收系数的影响因素 吸收质与吸收剂 设备、填料类型 流动状况、操作条件 吸收系数的获取 实验测定；经验公式计算；准数关联计算 常用吸收系数经验式 界面浓度的计算 作图法 物理吸收 操作线方程 操作线、平衡线和吸收推动力 物理吸收 最小液气比 物理吸收 填料塔高度计算 化学吸收 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 化学吸收 化学吸收的气液平衡 化学吸收速率 吸收速率 物理吸收时 化学吸收时 吸收设备 吸收设备 喷淋塔 吸收设备 吸收设备 填料塔 第九章 气态污染物控制技术基础(2) 气体吸附 吸附剂 吸附机理 吸附工艺与设备计算 第三节 气体吸附 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 吸附机理 物理吸附和化学吸附 物理吸附和化学吸附 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，则发生化学吸附。 吸附剂 吸附剂需具备的特性 内表面积大 具有选择性吸附作用 较高的机械强度、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 常用吸附剂特性 分子筛特性 气体吸附的影响因素 操作条件 低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附 增大气相压力有利于吸附 气体吸附的影响因素 典型吸附质分子的横截面积 气体吸附的影响因素 吸附质性质、浓度 临界直径－吸附质能够渗入的最小直径 吸附质的分子量、沸点等 吸附剂活性 单位吸附剂吸附的吸附质的量 静活性－吸附达到饱和时的吸附量 动活性－未达到平衡时的吸附量 常见分子的临界直径 气体吸附的影响因素 吸附剂再生 吸附剂再生 吸附平衡 当吸附速度＝脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线 Ⅰ型等温线：Langmuir 等温线 　　 相应于朗格缪单层可逆吸附过程，是窄孔进行吸附，而对于微孔来说，可以说是体积充填的结果。样品的外表面积比孔内表面积小很多，吸附容量受孔体积控制。平台转折点对应吸附剂的小孔完全被凝聚液充满。微孔硅胶、沸石、炭分子筛等出现这类等温线。这类等温线在接近饱和蒸气压时，由于微粒之间存在缝隙，会发生类似于大孔的吸附，等温线会迅速上升。 注：大孔吸附树脂是一类不含交换基团且有大孔结构的高分子吸附树脂，具有良好的大孔网状结构和较大的比表面积，可以通过物理吸附从水溶液中有选择地吸附有机物，是20世纪60年代发展起来的新型有机高聚物吸附剂 。 　　 Ⅱ型等温线：S 型等温线 　　 相应于发生在非多孔性固体表面或大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程。在低压力处有拐点B，是等温线的第一个陡峭部，它指示单分子层的饱和吸附量，相当于单分子层吸附的完成。随着相对压力的增加，开始形成第二层，在饱和蒸气压时，吸附层数无限大。 　　 Ⅲ型等温线： 在整个压力范围内凸向下，曲线没有拐点 B ，在憎液性表面发生多分子层，或固体和吸附质的吸附相互作用小于吸附质之间的相互作用时，呈现这种类型。例如水蒸气在石墨表面上吸附或在进行过憎水处理的非多孔性金属氧化物上的吸附。在低压区的吸附量少，且不出现 B