吸附法净化气态污染物.ppt

大气污染控制工程 李广超 11 吸附法净化气态污染物 教学内容 §11.1 概述 §11.2 吸附理论 §11.3 吸附反应设备及计算 §11.4 应用 §11.1 概述 §11.1 概述 §11.1.1 吸附法基本原理 （1）吸附的概念 吸附(Adsorption) :由于固体表面上存在着分子引力或化学键力，能吸附分子并使其浓集在固体表面上的现象。 吸附剂(Adsorbent)：具有吸附作用的固体物质。 吸附质：被吸附的物质。 §11.1 概述 物理吸附：吸附剂和吸附质之间的作用力是范德华力（或静电引力） 。 特点： ①吸附剂和吸附质之间不发生化学反应； ②吸附过程进行较快，参与吸附的各相之间迅速达到平衡； ③物理吸附是一种放热过程，其吸附热较小，相当于被吸附气体的升华热，一般为20kJ/mol左右； ④吸附过程可逆，无选择性。 §11.1 概述 化学吸附：吸附剂和吸附质之间的作用力是化学键 。 特点： ①吸附剂和吸附质之间发生化学反应，并在吸附剂表面生成一种化合物； ②化学吸附过程一般进行缓慢，需要很长时间才能达到平衡； ③化学吸附也是放热过程，但吸附热比物理吸附热大得多，相当于化学反应热，一般在84～417kJ/mol； ④具有选择性，常常是不可逆的。 §11.1 概述 （2）吸附过程 外扩散：吸附剂外围空间的气体吸附质分子穿过气膜，扩散到吸附剂表面的过程 内扩散：吸附质分子进入吸附剂微孔中并扩散到内表面的过程。 吸附：经过外扩散和内扩散到达吸附剂内表面的吸附质分子被吸附在内表面的过程。 脱附：部分被吸附的分子离开吸附剂的内表面和外表面，进入气膜层，并反扩散到气相主体中的过程。 §11.1 概述 §11.1 概述 （3）影响气体吸附的因素 ①操作条件的影响 温度、压力、气体流速 对物理吸附而言，在低温下对吸附有利；而对于化学吸附过程，提高温度对吸附有利。 从理论上讲，增加压力对吸附有利，但压力过高不仅增加能耗，而且在操作方面需要更高的要求，在实际工作中一般不提倡。 当气体流速过大时，气体分子与吸附剂接触时间短，对吸附不利。若气体流速过小，处理气体的量相应变小，又会使设备增大。因此气体流速要控制在一定的范围之内，固定床吸附器的气体流速一般控制在0.2～0.6m3/s范围内。 §11.1 概述 ②吸附剂性质的影响 被吸附气体的总量随吸附剂表面积的增加而增加。吸附剂的孔隙率、孔径、颗粒度等均影响比表面积的大小。 ③吸附质性质的影响 除吸附质分子的临界直径外，吸附质的分子量、沸点和饱和性等也对吸附量有影响。如用同一种活性炭吸附结构类似的有机物时，其分子量愈大、沸点愈高，吸附量就愈大。而对于结构和分子量都相近的有机物，其不饱和性愈高，则越易被吸附。 ④吸附质浓度的影响 §11.1 概述 （4）吸附法的特点 吸附法净化气态污染物的优点： ①净化效率高； ②能回收有用组分； ③设备简单，流程短，易于实现自动控制； ④无腐蚀性，不会造成二次污染。 可以使用吸附法净化的气态污染物有：低浓度的SO2烟气、NOx、H2S、含氟废气、酸雾、含铅及含汞废气、恶臭、沥青烟及碳氢化合物等。 §11.1 概述 §11.1.2 吸附剂 （1）吸附剂的种类和性质 ①活性炭 活性炭是一种具有非极性表面、疏水性和亲有机物的吸附剂，常常被用来吸附回收空气中的有机溶剂（如苯、甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛等），还可以用来分离某些烃类气体，以及用来脱臭等。活性炭的主要缺点是具有可燃性，使用温度一般不超过200℃。 §11.1 概述 炭分子筛是必威体育精装版发展的一种孔径均一的新品种，具有良好的选择性。 活性炭纤维是一种新型的高效吸附剂，它是用超细的活性炭微粒与各种纤维素、人造丝、纸浆等混合制成各种不同类型的纤维状活性炭。微孔范围在0.5～1.4nm，比表面积大，有较大的吸附量和较快的吸附速率。主要用于吸附各种无机和有机气体、水溶性的有机物、重金属离子等，特别对一些恶臭物质的吸附量比颗粒活性炭要高出40倍。 §11.1 概述 ②活性氧化铝 活性氧化铝是由氧化铝的水合物加热脱水而形成的多孔物质，其晶格构型分为α型、γ型和中间型，其中起吸附作用的主要是γ型。活性氧化铝吸附极性分子，无毒，机械强度大，不易膨胀，比表面积大，宜在200～250℃下再生，常用于石油气的脱硫及含氟废气的净化。 §11.1 概述 ③硅胶 硅胶是用硅酸钠与酸反应