环境工程原理pp第08章吸收.ppt

提 问 大气污染物： SO2，H2S, HF和NOx 什么污染物可以直接用水吸收？ 什么污染物需要用酸或碱液吸收？ 为什么？ 包括气膜阻力和液膜阻力两部分： 在通常的吸收操作条件下，kG和kL的数值大致相当，而不同溶质的亨利系数值却相差很大。 （以气相分压差为推动力时） （四）传质阻力分析 第二节 物理吸收 （8.2.29） 用水吸收NH3、HCl等属于气膜阻力控制的传质过程。 称为气膜控制 对于易溶气体：H值很大，液膜阻力相对很小 第二节 物理吸收 对于难溶气体：H值很小, 液膜阻力相对很大 称为液膜控制 如果气膜、液膜传质阻力相当：两者都不可忽略，总传质速率由双膜阻力联合控制，比如，用水吸收SO2就属于这种情况。 比如，用水吸收CO2, O2就属于液膜阻力控制的传质过程。 第二节 物理吸收 (1)亨利定律有哪些表达形式，意义如何，常数之间的关系如何？ (2)如何通过相平衡曲线判断传质方向，其物理意义何在？ (3)举例说明如何改变平衡条件来实现传质极限的改变。 (4)吸收过程有哪几个基本步骤？ 本节思考题 第二节 物理吸收 (5)双膜理论的基本论点是什么？ (6)吸收速率与传质推动力和传质阻力的关系，有哪些表达形式？ (7)吸收的传质阻力由哪几个部分组成，如何表示，关系如何？ (8)简要说明气体性质对传质阻力的影响，并举例说明。 本节思考题 第二节 物理吸收 第三节 化学吸收 一、化学吸收的特点 二、化学吸收的平衡关系 三、化学吸收的传质速率 本节的主要内容 采用吸收法处理气态污染物时，通常采用化学吸收。 湿式脱硫：石灰/石灰石洗涤烟气脱硫 干法脱硫：喷雾干燥烟气脱硫：SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 水、酸、碱吸收净化含NOx废气（硝酸生产过程） 水、碱液吸收净化含氟废气（磷酸生产中） 第三节 化学吸收 溶质A被吸收剂吸收后，继续与吸收剂或者其中的活性组分B发生化学反应。 气液相际传质和液相内的化学反应同时进行。 一、化学吸收的特点 第三节 化学吸收 相界面 溶质A pA pAi 气相主体 液相主体 A+B?M 反应区位置影响因素： 反应速率 扩散速率 溶质从气相主体?相界面的过程与物理吸收完全相同 活性组分B 产物M cAi 第三节 化学吸收 如果反应速率很快，活性组分B的扩散速率也比较快： 溶质A达到相界面后，立即被反应消耗，相界面上液相中的溶质A的浓度就很低。 如果反应速率比较慢，或者活性组分B的扩散速率慢： 溶质A可能扩散到液相主体之后仍有大部分未能反应。 第三节 化学吸收 溶质A的化学吸收速率的影响因素： 溶质的扩散速率 活性组分的扩散速率、化学反应速率 反应产物扩散速率 化学吸收过程可以加快溶质的传质速率，增加吸收剂的吸收容量。 已经反应的溶质不再影响气液平衡关系。 溶质在液相扩散中途即发生反应而消耗，增加了传质推动力。 第三节 化学吸收 化学吸收涉及的过程： 溶质在气液两相之间的相平衡 溶质在液相中的化学反应平衡 亨利定律 稀溶液下 液相中物理溶解态的溶质浓度 溶质气相分压 化学反应的平衡条件 二、化学吸收的平衡关系 第三节 化学吸收 假设溶质A仅与一种活性组分反应（单一组分）， 反应关系式为： 化学反应平衡常数： [A]——液相中未反应的，以物理溶解态存在的溶质浓度 ——与气相中溶质分压相对应的溶质浓度 此浓度可表示为： 第三节 化学吸收 （8.3.1） （8.3.2） 再根据亨利定律，就可以得到化学吸收溶质气液两相的平衡关系： 可知[A]低于液相中溶质A的总浓度。 H一定时， 低于仅有物理吸收时溶质在气相中的平衡分压。 因此溶剂的吸收率是大于物理吸收的。 第三节 化学吸收 （8.3.3） 1.溶质与吸收剂反应： 如用水吸收氨。 假设溶质在溶剂中的总浓度为cA， 化学反应平衡关系可表示为： 进而可得 第三节 化学吸收 （8.3.4） （8.3.5） （8.3.6） 将此浓度代入亨利定律，可得溶质的气液相平衡关系： 在稀溶液条件下： 溶剂量大，[B]=常数；反应条件一定时，K=常数 上述气液相平衡在形式上仍然符合亨利定律。 溶解度系数增加了(1+K[B])倍。 第三节 化学吸收 （8.3.7） 如果吸收过程还涉及其他反应，那么整个吸收过程的溶质平衡关系就会更为复杂。 比如，反应产物发生解离反应： 则相应的解离反应平衡关系为： 第三节 化学吸收 （8.3.8） （8.3.9） 则溶质A在液相中的总浓度为 而 再根据化学反应平衡关系 第三节 化学吸收 （8.3.10） 可解得： 相平衡关系式： 此时，pA*与cA不再是亨利定律的正比关系。