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城市空气污染防治之研究

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城市空气污染防治之研究

一、空气污染之处理方式

空气污染带有区域性和整体性的特征。污染的程度要受到该地区的自然条件、能源构成、工业结构和布局、交通状况以及人口密度等多种因素的影响。凡使用的燃料、原料或生产过程不适当，皆可能导致空气污染，因此纠正错误的能源使用及过程，是解决空气污染最简单的方法。除了原料使用可以改变外，操作过程的修正亦可达到理想效果。假若无法避免空气污染物的产生，则必须靠防治设备进行净化处理，兹以粒状污染物、硫氧化物、氮氧化物及恶臭物质等硫氧化物、氮氧化物及恶臭物质污染物，列举其处理方式说明如下：

植物是空气的天然过滤器。植物有吸收各种有毒有害气体和净化空气的功能。绿化造林是大气污染防治的一种经济有效的措施。此外去除空气中颗粒污染物及、硫氧化物、氮氧化物及恶臭物质等硫氧化物、氮氧化物及恶臭物质污染物的方法很多，根据它的作用原理，可以分为下列类型：

1、粒状污染物：

主要以过滤、沉降、吸附等物理作用加以拦截去除之。可采用集尘设备进行处理。如重力除尘、惯性除尘和离心除尘。

2、硫氧化物：

主要以中和、氧化等化学作用进行处理及回收副产品，可采用湿式吸收法、干式吸收法及半干式吸收法等进行处理。如气体洗涤、吸附等。

3、氮氧化物：

此污染物可利用还原反应或氧化反应形成无毒的氮气或是销酸盐加以去除之。可行的处理方法有氨及触媒减氮法、氨气高温减氮法、活性碳减氮法、燃烧调整法及碱洗法。

4、恶臭物质：

主要以吸附、氧化等化学作用加以去除，可行的处理方法有湿式洗涤法、直接燃烧法、触媒氧化法、吸附法、臭氧氧化法及遮蔽法等。

二、物理吸附

物理吸附力可分为范德瓦尔及静电力。一般而言，范德瓦尔力是藉固体吸附剂与吸附物间之分子引力，使吸附物附著于固体表面。不过，此时固体对吸附物之引力必大于吸附物本身分子间之引力。而静电力则是由偶极性造成的，由于大部份沸石之表面为极性（与表面阳离子相关），因此静电力是与阳离子的价数成正比并与阳离子之半径成反比。

所以静电吸引力之大小与固体表面电场强度及分子被极化程度有关。实际上，物理吸附係一种可逆现象，吸附物（adsorbate）之分子仅停留在吸附剂（adsorbent）之表面上而不介入固体之晶格内，使附著在固体表面之吸附物分子与在气体中之分子形成一平衡状态存在。若将压力降低或升高温度时即会破坏此平衡状态，此时部份吸附物（adsorbate）之分子会获得较大之能量而纷纷脱离吸附剂（adsorbent）表面；反之，当降低温度或增高压力时，吸附剂（adsorbent）表面之吸附物（adsorbate）亦随之递增。工业上常利用此种升高或降低温度之可逆过程来回收吸附剂，藉以减轻操作成本。

三、化学吸附

3.1作用

化学吸附（或称活性吸附）係赖吸附剂（adsorbent）与吸附物（adsorbate）间因亲和力而产生分子轨域重叠作用，使得吸附物与吸附剂之间产生化学键结，使吸附物牢固地附著在吸附剂表面。一般而言，化学吸附力较物理吸附力强，且因在化学吸附时，吸附物分子係处于更稳定之状态下，故所放出之能量亦较高。因为化学吸附键结会随著吸附物与吸附剂间距离增加而降低，因此仅能形成单层吸附，不过也由于其活化能较高，使其反应效率较慢。值得注意的一点是，化学性吸附因为彼此间产生化学键之作用，导致在脱附时无法百分之百将吸附剂脱出。

3.2典型吸附之型态

如果对于一多孔隙之固体物质，想预先了解内部孔隙结构概况，可由其等温下之吸附曲线来加以判断。所谓等温吸附曲线係指定温下，某气体之吸附量与压力（或平衡浓度）达到平衡时（P为吸附物分压，而P0为在相同温度下之饱和压力），将吸附量Vads对正常化压力P/P0（NormalizedPressure）之关係所绘制成曲线图。不过等温线的型式也随吸附剂性质不同而有异，大致上可将其区分为五大类，这种区分法称之为BDDT分类法，因为它是由Brunauer、Deming、Deming和Teller所提出（如图1所示）。不过无论是哪一种型式，其蒸气吸附量是随著蒸气分压上升而增加，然后在某一点达到单层完全吸附之量，再渐渐成为多层覆盖，终至转变成为凝结相。

以下简述五大类等温吸附型式：

（1）第一种吸附型式（TypeI）

这种为Langmuir等温吸附曲线，此种型式是针对那些具有微孔性固体而言，例如沸石（Zeolite）、活性碳等均属于此类。会产生此种现象乃是由于相对压力值远小于1时，已将所有孔隙填满，故渐近线所代表之值是相对于微孔隙的体积，而不是单层吸附量。一般来说，化学吸附会产生此类型之等温吸