有害气体控制工程第三篇.pptVIP

第三章 吸附法净化气态污染物 吸附法可有效捕集浓度很低的有害物质, 在环境工程中已得到广泛的应用。 吸附法优于竞争性湿法工艺之处：（1）干床层、非腐蚀系统；（2）良好的控制和对过程变化的敏感；（3）没有化学品的处理问题；（4）可实现全自动运行；（5）可将污染物除到极低含量，达到排放标准，又可回收污染物，实现废物资源化。 吸附法不足：（1）吸附剂吸附容量小，用量大，设备体积庞大；（2）吸附剂是固体，在工业装置上固相处理较困难，设备结构复杂，给连续化、自动化生产带来一定的困难。 第一节 吸附与吸附剂 吸附定义：固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，因此固体会把所接触的气或液体溶质吸引到自己表面上，使残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象称为吸附。工业上采用多孔物质处理流体混合物，使其中部分组分浓集在固体表面，与其他组分分开的过程称为吸附操作。被吸附到固体表面的物质叫吸附质，吸附所依附的物质称吸附剂。 物理吸附 一、吸附的分类 化学吸附 对工业吸附剂的要求 二、吸附剂 常用工业吸附剂 影响气体吸附的因素 一、吸附的分类 物理吸附 产生物理吸附的力是分子间引力（范德华力）。固体吸附剂与气体分子间普遍存在着分子间引力，当固体和气体分子引力大于气体分子间引力时，即使压低于与操作温度相对应的饱和蒸气压，气体分子也会冷凝在固体表面上。这种吸附速度极快。 物理吸附有很大的可逆性，改变吸附条件，如降低气体的分压或升高系统的温度，可使被吸附气体逸出，此种现象称为“脱附”或“脱吸”。工业上的吸附操作就是根据这一特性进行吸附剂的再生，同时回收被吸附的物质。 物理吸附是靠分子间引力产生的，当吸附物质的分压升高时，可以产生多分子层吸附。这是与化学吸附不同的。 化学吸附 化学吸附亦称活性吸附,是因固体表面与吸附气体分子间化学键力造成的，是固体与吸附质间化学作用的结果，有时它并不生成平常含义的可鉴别化合物。化学吸附的作用力大大超过物理吸附的范德华力。 第二节 吸附原理 一、吸附平衡 二、吸附速率 三、吸附剂的脱附与劣化现象 一、吸附平衡 吸附过程是吸附质分子不断从气相往吸附剂表面凝聚，同时又有分子从固体表面返回气相主体的蒸发过程。当单位时间内被固体表面吸附的分子数量与逸出的分子数量相等时，我们就称吸附达到了平衡。这种平衡是动态平衡。达到平衡时，吸附质在气相中的浓度称为平衡浓度，吸附质在吸附剂中的浓度称为平衡吸附量。平衡吸附量是吸附剂对吸附质吸附数量的极限，其数值对吸附设计、操作和过程控制有着重要的意义。 在研究工作中，选取一个变量作参数，只考虑另两个变量关系： （1）固定温度T，则平衡吸附量y只是压力p的函数，即 y = f ( p ) （3-2） 式（3-2）称等温吸附方程。 （2）固定压力p，则平衡吸附量只是温度T的函数，即 y = f ( T ) （3-3） 式（3-3）为等压吸附方程。 同样，若固定平衡吸附量，则会出现一个等量吸附方程。因吸附过程中吸附温度一般变化不大，吸附等温方程对吸附过程的研究最有实际意义。 二、吸附速率 吸附速率是动力学问题。吸附平衡只是表达了吸附过程进行的极限，但要达到平衡，往往两相要经长时间接触才能建立，这在实际生产中是不允许的。在实际中，两相接触的时间有限，因此吸附量乃决定于吸附速率。而吸附速率又依吸附剂和吸附质性质的不同而有很大差异。所以，工业所需吸附速率数据往往从理论上很难推导。目前吸附器的设计或凭经验，或利用模拟装置实验求得. 对于低浓度体系，可假定平衡关系为y*=mx* 则： 由上式可知，当kG＞＞ ks/m时，则KG≈kS／m，即外扩散阻力可以忽略，过程受内扩散控制；当kG＜ KG ＜ ks/m时，KG≈