室内污染控制与洁净技术课件5章[气态污染控制机理及方法].ppt

第五章： 空气中气态污染控制机理及方法;; 吸附作为工业上的一种分离过程，已经广泛地应用在化工、石油、食品、轻工业及高纯气体的制备等工业部门。由于吸附具有很高的选择性和高分离效果，能脱除痕量（10-6级）物质，所以在空气污染控制中吸附净化法日益受到重视，特别是用于去除其它方法难以分离的低浓度有害物质和处理排放标准要求严格的废气效果更好。 ;1）物理吸附;2）化学吸附 ;5.1.2 吸附剂及其选择;(1)活性炭 ;表5.2 常用吸附剂的特性;(2)树脂吸附剂; 有关资料报道，活性炭纤维的外表面积比粒状活性炭大100倍以上．两者的体积密度相差10倍，与粒状活性炭相比，活性炭纤维有更多的微孔直接与吸附质接触，而且吸附质直接暴露于纤维表面进行吸附和解析，因而也能更快达到吸附平衡而更有效地利用微孔。比表面积相同时，活性炭纤维比粒状活性炭吸附质的吸附能力更高，而吸附低浓度的以及痕量的吸附质时也更有效。 　　由于活性炭纤维具有优异的结构特征以及良好的吸附性能，在室内空气净化方面也取得了较好的效果，活性炭纤维不仅能广泛用于有机物的吸附与清除，而且能够有效地去除异味。 ;;或 ;或 ; 现分析填充密度为 ,吸附剂粒子的外表面为 ,填充层长度为 的吸附剂填充层上产生的吸附过程。可以认为,在气相与吸附剂粒子的界面上存在着双层界膜,如图5.1所示的。; 由于式中CB ,qB 往往是很难实际测定和判断的,所以还是把吸附的整个过程归并到气相或固相部分,综合表示比较方便。如图5.2所示,如果C和q分别取平衡点q*和 ,则可用下式表示： ; 假设吸附平衡为已知条件,则根据式(5.6)和式(5.7)求出物质移动系数之间的关系,令 , ;5.1.4 吸附技术在空气净化中的应用; 与粒状活性炭相比，活性炭纤维除具有大得多的比表面积外，同时还具有大量的微孔结构的特征，致使吸附质在活性炭纤维内扩散阻力减小，吸附速度加快。由于活性纤维具有更多的微孔直接与吸附质接触，而且吸附质直接暴露于纤维表面进行吸附和解吸，因此也能更快达到吸附平衡，能有效地利用微孔。在同样的比表面积时，活性炭纤维比粒状活性炭对吸附的能力更高，而吸附低浓度的吸附质时也更有效。; 光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有氧化还原能力而净化污染物的。即:; 该项技术是当前国内外研究者们十分关注研究与开发的重要课题之一，纳米光催化净化技术还在其他领域中占有重要研究价值（如航天、航海、医疗业）。;1、光催化材料处理VOC作用原理：;2.净化原理 ;3.特点： ;研究表明,TiO2光催化反应动力学符合兰缪尔-欣伍德Langmiur-Hinshelwood(LH)模型,最具有代表性,其表达式为： ;对上式求积分后化简可得： ;5.2.2 纳米过滤材料与光催化反应器的设计;; ;2. 光催化反应器的设计 1）光催化反应器的模拟与设计 光催化反应器可以分解为反应、传质、传热、动量传递来进行处理。影响反应器内辐射能量分布的主要因素包括：①反应器的几何尺寸；②反应器的光学厚度；③光源与反应器的相互位置；④辐射波长；⑤反应体系中多相共存的影响；⑥反应器的混合特征。 对于光催化反应过程，反应速率取决于局部体积能量吸收速率（LBREA），而LBREA取决于反应器内辐射能分布，因此确定反应器内辐射能分布是建立光催化反应器模拟所必须解决的关键问题。光催化反应器设计的原则就是尽可能的激活光催化剂，或者提供尽可能大的能被光照射的催化剂比表面积。 空气净化装置设计中，光催化反应器的设计必须解决的问题是气固的良好接触与气阻见的矛盾、光能传播到所有的催化剂表面以及光的利用率。;;反应条件的影响 A：气体流量的影响 流量改变，催化剂表面的流速也随之改变，催化剂固定化后存在传质的影响。流量的大小决定了丙酮以及氧向TiO2表面的迁移速度，也影响着丙酮在TiO2表面的停留时间和产物脱附的速度。图5-11显示了循环流量对光催化氧化丙酮净化效率的影响。 图5-11流量/流速对丙酮净化效率的影响 图5-12 TiO2 质量与面密度对丙酮净化效率的影响 结果表明，丙酮净化效率随流量的增加而增大。;B：TiO2用量的影响 其他条件同上，控制流量为1.5 L/min，改变催化剂用量。图5-12为TiO2用量及面密度对丙酮净化效率的影响[ 6]。开始时随着催化剂用量的增加，丙酮净化效率增大，达到一定值后，再增加TiO2的量，丙酮净化效率反而减小。 分析：随着用量的增加，系统中催化剂粒子的质量浓度增加，对丙酮的吸附能力加强，光催化活性提