大气污染控制工程第07章 气态污染物控制技术1.ppt

第七章 气态污染物控制技术基础 气体扩散 气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散 吸收法净化气态污染物 吸收机理 气液平衡 物理吸收 化学吸收 第一节 气体扩散 分子扩散－气态污染物在静止的或垂直于浓度梯度方向作层流流动的流体中传递，气态污染物的扩散是由分子运动引起的。 湍流扩散－气态污染物在湍流流体中的传递，除了分子运动外，更主要的是由于流体质点运动而引起的。 扩散的结果：会使气体从浓度较高的区域移到浓度较低的区域。 一、气体在气相中的扩散 扩散系数 物质的特性常数之一，同一物质（特定气态污染物）的扩散系数随介质的种类、温度、压强、浓度的不同而变化。 影响因素： 介质的种类 温度 压强 浓度 第二节 吸收法净化气态污染物 吸收净化法：是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将气态污染物从废气中分离出来，净化废气的目的的一种方法。 物理吸收：较简单，可看成是单纯的物理溶解过程 吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度； 吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度 化学吸收：吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。 吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件； 吸收速率同时取决于扩散速度和化学反应速度。 第二节 吸收法净化气态污染物 一、吸收机理 气体吸收过程：是气态污染物由气相转入液相的传质过程。 气液间的传质理论主要有： 双膜理论 (又称滞留膜理论) 表面更新理论 溶质渗透理论 目前仍以双膜理论为基础来解释气体吸收机理。 第二节 气体吸收 吸收机理 1.双膜理论（应用最广） 双膜理论假定： 在气、液两相接触处有一随时保持平衡状态的相界面； 在气液相界面附近，分别存在一个无对流作用，非常稳定的层流（滞流）薄膜，即气膜和液膜，薄膜内存在浓度梯度，气态污染物传递主要依靠分子扩散； 薄膜外气液两相各自的主体为湍流，不存在浓度梯度，气态污染物传递主要依靠对流扩散； 双膜理论假定： 稳态吸收操作：从气相主体传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体吸收质的通量，在界面上无吸收质积累和亏损。膜内无物质积累。 气体吸收的传质过程： 被吸收组分从气相主体对流扩散到气膜表面，再以分子扩散通过气膜到达相界面。 进入液膜后又以分子扩散通过液膜，最后以对流扩散进入液相主体，直到气液两相完全平衡后传质停止。 如果此时再增加被吸收组分的气相分压，或降低液相中该组分的浓度，气体吸收传质过程继续进行。 吸收传质速率方程式 吸收传质速率方程一般表达式为： 吸收速率＝吸收系数×吸收推动力 吸收速率＝吸收推动力/传质阻力 吸收系数与传质阻力互为倒数； 吸收推动力表示方法很多，因而吸收速率方程的也有多种表示方法。 气液相平衡关系式 （1）气体在液体中的溶解度 定义：气体的溶解度是每100kg水中溶解气体的kg数。 影响因素： 与气体和溶剂的性质有关。 温度和压力（组分的溶解度与该组分在气相中的分压成正比） 溶解度可用组分在气相中的分压表示。 四、化学吸收 化学吸收的优点 溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多； 由于吸收质与吸收剂发生化学反应，液膜扩散阻力降低； 填料表面有一部分液体停滞不动或流动很慢，在物理吸收中这部分液体往往被溶质饱和不能再进行吸收；在化学吸收中则要吸收比物理吸收中更多的溶质才能达到饱和。 第七章 气态污染物控制技术基础(2) 气体吸附 吸附剂 吸附机理 吸附工艺与设备计算 引 言 第三节 气体吸附 气体吸附 定义：用多孔性固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的一种或数种组分浓集于固体表面，而与其他组分分离的过程。 吸附质－被吸附物质 吸附剂－附着吸附质的物质 1、气体吸附分类 2、吸附剂 吸附剂需具备的特性 具有巨大的内表面积 具有选择性吸附作用 高机械强度、化学和热稳定性 吸附容量大 来源广泛，造价低廉 良好的再生性能 4、吸附剂的再生 吸附平衡 吸附平衡：吸附质与吸附剂接触后，当吸附速度＝脱附速度时，达到吸附平衡。 吸附平衡量：当达到吸附平衡时，吸附剂对吸附质达到极限吸附量，也称为静吸附量分数，XT 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附速率 吸附速率：单位重量的吸附剂（或单位体积的吸附层）在单位时间内所吸附的吸附质的量。 吸附速率的变化范围很大，可从百分之几秒到几十小时。 吸附过程可分为以下三步： 第七章 气态污染物控制技术基础(3) 气体催化净化 催化作用和催化剂 气固催化反应动力学 气态污染物的催化净化工艺 第四节 气体催化净化 催化净化：是指废气通过催化剂床层的催化反应，使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