气态污染物的催化净化 大气污染控制工程 课件.docVIP

课程名称 大气污染控制工程 年级 2000 班级 环境工程（1-4）+专接本 第 16 周 第 49-50 学时 2003 年 12 月 9 日 旧课复习： 本次课程（或教材章节题目）：第一节：催化作用和催化剂 第二节：气固催化反应动力学 教学目的：了解催化作用机理和催化剂的特点；理解并掌握气固催化反应动力学。 重点：气固催化反应动力学 难点：气固催化反应动力学方程式 教学方法：多媒体教学 讲课内容及时间分配： 第一节：催化作用和催化剂 0.5学时 第二节：气固催化反应动力学 1学时 作业布置： 系主任签字： 教 学 内 容 第十一章 气态污染物的催化净化 学时安排： 总学时：4 第一节：催化作用和催化剂 2学时 第二节：气固催化反应动力学 第三节：气固催化反应器及计算 2学时 第四节：气态污染物的催化净化工艺 本章重点与难点： 气固催化反应动力学； 气态污染物的催化净化工艺； 选择性催化还原和非选择性催化还原法。（以NOx的催化净化为例） 第十一章 气态污染物的催化净化 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。 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。 第一节 催化作用和催化剂基本知识 一、催化作用 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。（此部分内容，结合曾学过的物化知识进行阐述） 因为活化能的大小直接影响到反应速度的快慢，Arrhenius方程：表明反应速度是随活化能的降低而呈指数加快的。 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。  教 学 内 容 二、催化剂 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。 （一）组成 （1）按物质组成分：一种物质组成、几种物质组成。 （2）按存在状态分：气态、液态、固态（工业上应用最广泛，最重要）。 主活性组分：催化剂主体，可单独作为催化剂； 助催化剂：（1）本身无活性(2)具有提高活性组分活性的作用； 载体：起支撑活性组分的作用，使催化剂具有合适形状与粒度，从而有大的比表面积，增大催化剂活性，节约活性组分用量，并有传热、稀释和增强机械强度作用，可增加延长催化剂使用寿命。 常用的载体材料：硅藻土、硅胶、活性炭、分子筛以及某些金属氧化物（如Al2O3、MgO等）多孔性惰性材料。见书P277，表11-1，列出了净化气态污染物的几种常用催化剂。 （二）催化剂的性能 主要指：其活性、选择性和稳定性 1．催化剂的活性 意义：衡量催化剂效能大小的标准。 公式表示为： 式中：A--------催化剂活性， kg/(h.g)； W--------产品质量， kg； t----------反应时间， h； WR-------催化剂质量， g。 工业中，常把产品量换算为转化率X表示 2．催化剂的选择性 选择性是指若化学反应在热力学上有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下只对其中的一个反应起加速作用的特征，表示为： 活性与选择性是催化剂本身最基本的性能指标，是选择和控制反应参数的基本依据，二者均可度量催化剂加速化学反应速度的效果，但反映问题的角度不同。 活性--------催化剂对提高产品产量的作用； 选择性-----表示催化剂对提高原料利用率的作用；  教 学 内 容 3．催化剂的稳定性 （1）定义：催化剂在化学反应过程中保持活性的能力。 （2）包括：①热稳定性；②机械稳定性：③抗毒稳定性；三者决定了使用寿命（使用寿命表示了催化剂的稳定性）。 （3）影响催化剂寿命的因素主要有：催化剂的老化和中毒。 催化剂的老化：是指催化剂在正常工作条件逐步失去活性过程。 引起失活的因素有： ①低熔