七章节气态污染物控制技术基础ppt课件.ppt

第七章 气态污染物控制技术根底o气体吸附气体吸附o吸附剂吸附剂o吸附机理吸附机理o吸附工艺与设备计算吸附工艺与设备计算第三节 气体吸附o吸附吸附o利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点，实现净化废气的一种方法或多种有害组分的特点，实现净化废气的一种方法o吸附质－被吸附物质吸附质－被吸附物质o吸附剂－附着吸附质的物质吸附剂－附着吸附质的物质o优点：效率高、可回收有用组分、设备简单，易实优点：效率高、可回收有用组分、设备简单，易实现自动化控制现自动化控制o缺陷：吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往缺陷：吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往有限，需频繁再生有限，需频繁再生o适用范适用范围o ①①常用于常用于浓度低，毒性大的有害气体的度低，毒性大的有害气体的净化，但化，但处置的气体量不宜置的气体量不宜过大；大；o ②②对有机溶有机溶剂蒸汽具有蒸汽具有较高的高的净化效率；化效率；o ③③当当处置的气体量置的气体量较小小时，用吸附法灵敏方便用吸附法灵敏方便o详细运用运用o 废气治理中脱除水分、有机蒸汽、气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、臭、HF 、、SO2、、NOX等。

等o 胜利的例子：用利的例子：用变压吸附法来吸附法来处置合成氨放气，置合成氨放气，可回收可回收纯度很高〔度很高〔>98%〕的〕的氢气，气，实现废物物资源化吸附机理物理吸附和化学吸附物理吸附化学吸附1.吸附力－范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力－化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；物理吸附和化学吸附•同一污染物能够在较低温度下发生物理吸附•假设温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附吸附剂o吸附剂需具备的特性o内外表积大o具有选择性吸附作用o高机械强度、化学和热稳定性o吸附容量大o来源广，造价低o良好的再生性能2、工业常用吸附剂o活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱，催化脱 除除尾气中尾气中SO2、、NOX等等恶臭物臭物质的的净化；化；优点：性能点：性能稳定、抗腐定、抗腐蚀 缺陷：可燃性，运用温度不超越缺陷：可燃性，运用温度不超越200℃℃o活性氧化活性氧化铝：用于气体枯燥，石油气脱硫，含氟：用于气体枯燥，石油气脱硫，含氟废气气净化〔化〔对水有水有强吸附才干〕。

吸附才干〕o硅胶：硅胶：亲水性，吸附水份量可达本身水性，吸附水份量可达本身质量的量的50%，而，而难于吸附非极性物于吸附非极性物质常用于处置含湿量置含湿量较高的气体枯高的气体枯燥，燥，烃类物物质回收等o沸石分子沸石分子筛：是一种人工合成沸石，：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立微孔型、具有立方晶体的硅酸方晶体的硅酸盐常用吸附剂特性吸附剂类型吸附剂类型活性炭活性炭活性氧化活性氧化铝铝硅胶硅胶沸石分子筛沸石分子筛4A5A13x堆堆 积 密密 度度 /kg·m-3200～～600750～～1000800800800800热容容/kJ(kg·K)-10.836～～1.2540.836～～1.0450.920.7940.794——操操作作温温度度上上限限/K423773673873873873平均孔径平均孔径/Å15～～2518～～48224513再生温度再生温度 /K373～～413473～～523393～～423473～～573473～～573473～～573比比外外表表积 /㎡㎡·g-1600～～1600210～～360600——————气体吸附的影响要素o操作条件操作条件o温度、气相压力、气流速度。

温度、气相压力、气流速度l 吸附吸附剂性性质l比外表比外表积〔孔隙率、孔径、粒度等〕〔孔隙率、孔径、粒度等〕气体吸附的影响要素o典型吸附质分子的横截面积气体吸附的影响要素o吸附质性质、浓度吸附质性质、浓度o临界直径－吸附质不易渗入的最小直径临界直径－吸附质不易渗入的最小直径o吸附质的分子量、沸点、饱和性吸附质的分子量、沸点、饱和性o例：同种活性炭做吸附剂，对于构造类似的有机物例：同种活性炭做吸附剂，对于构造类似的有机物分子量和不饱和性越高，沸点越高，吸附越容易分子量和不饱和性越高，沸点越高，吸附越容易o吸附剂活性吸附剂活性o单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的分单位吸附剂吸附的吸附质的量以被吸附物质的分量对吸附剂的分量或体积分数表示量对吸附剂的分量或体积分数表示n静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附到达饱和时的吸附量到达饱和时的吸附量n动活性：气体经过吸附层时，当流出吸附层的气体中动活性：气体经过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即以为此吸附层已失效。

这时刚刚出现被吸附物质时即以为此吸附层已失效这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性n其它其它n 接触时间、吸附器性能等接触时间、吸附器性能等气体吸附的影响要素o吸附剂再生Ø 溶剂萃取Ø活性炭吸附SO2，可用水脱附Ø 置换再生Ø脱附剂需求再脱附Ø 降压或真空解吸l 吸附作用吸附作用 ，再生温度，再生温度Ø 加热再生吸附平衡o当吸附速度＝脱附速度当吸附速度＝脱附速度时，吸附平衡，此，吸附平衡，此时吸附量到吸附量到达极限达极限值—静吸附量分数静吸附量分数XT 〔〔m吸附吸附质/m吸附量〕吸附量〕o极限吸附量受气体极限吸附量受气体压力和温度的影响力和温度的影响o吸附等温吸附等温线o o 吸附等温线XT－单位吸附剂的吸附量P－吸附质在气相中的平衡分压K,n－阅历常数, 实验确定吸附方程式o弗罗德里希〔弗罗德里希〔Freundlich〕方程〔〕方程〔I型等温线中压部分型等温线中压部分〕〕olgXT对对lgP作图为直线作图为直线1916年导出，较好适用于I型的实际公式设：吸附质对吸附外表的覆盖率为θ，那么未覆盖率为〔1-θ〕 。

假设气相分压为P，那么吸附速率为k1P(1-θ)解吸速率为k2θ，当吸附达平衡时： k1P(1-θ)= k2θ 朗格缪尔〔Langmuir〕方程式式中：式中：k1, k2分别为吸附，解吸常数分别为吸附，解吸常数令令 B= k1/k2，那么，那么 假假设设A为为饱饱和和吸吸附附量量，，那那么么单单位位量量吸吸附附剂剂所所吸吸附附的的吸吸附附质质量量XT为：为： 〔朗氏方程〕〔朗氏方程〕其中：其中：A，，B为常数当压力当压力P很小时很小时BP<<1，那么：，那么：当当压压力力P很很大大时时BP>>1，，那那么么 XT=A，，即即此此时时吸吸附附量量与与气气体体压压力无关，吸附到达饱和。

力无关，吸附到达饱和假设θ= V/Vm 其中：V—气体分压为P时被吸附气体在规范形状下的体积； 阐明：〔1〕P/V对P作图，得不断线；〔2〕由斜率1/Vm 和截距1/(B Vm)，可算出B，Vm指明：朗氏方程式是目前常用的根本等温吸附方程式，但θ较大时，吻合性较差n知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下n例题例题n试绘制等温吸附线，假设该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式，试求A、B值解：依数据，绘图如下 图：活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线显然，该等温吸附线符合朗氏等温吸附线，从而可用朗氏方程式描画结合曲线横、纵坐标参数，将朗氏方程式变换成以下方式：任取曲线上两点q (400，0.205) 和s (4000，0.290) 代入上式，于是有： 解之得： 吸附方程式oBET方程〔I、II、III型等温线，多分子层吸附〕吸附速率o吸附过程Ø 吸附Ø 外分散〔气流主体 外外表〕Ø 内分散〔外外表 内外表〕吸附速率o外分散速率o内分散速率o总吸附速率方程吸附工艺o固定床吸附工艺o挪动床吸附工艺o挪动床吸附工艺o流化床o流化床吸附工艺固定床吸附计算固定床吸附计算固定床吸附计算固定床吸附计算o维护作用时间τ－L实践曲线与实际曲线的比较1－实际线 2实践曲线固定床吸附计算o同样条件下o定义－动力特性固定床吸附计算o吸附床长度o假定条件o等温吸附o低浓度污染物的吸附o吸附等温线为第三种类型o吸附区长度为常数o吸附床的长度大于吸附区长度固定床吸附计算o吸附床长度L0L0－吸附区－吸附区－吸附区－吸附区长长度度度度WAWA－穿透至耗竭的惰性气体－穿透至耗竭的惰性气体－穿透至耗竭的惰性气体－穿透至耗竭的惰性气体经过经过量量量量WEWE－耗竭－耗竭－耗竭－耗竭时时的的的的经过经过量量量量1-f1-f－吸附区内的－吸附区内的－吸附区内的－吸附区内的饱饱和度和度和度和度吸附器的压力损失1〕图解计算挪动床计算o操作线o吸附速率方程例：用延续挪动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。

吸附剂为分子筛空气中H2S的浓度为3％〔分量〕，气相流速为6500kg/h，假定操作在293K和1atm下进展，H2S的净化率要求为95％，试确定： (1) 分子筛的需求量〔按最小需求量的1.5倍计〕； (2) 需求再生时，分子筛中H2S的含量； (3) 需求的传质单元数解：(1) 吸附器进口气相组成： H2S的流量＝0.03×6500＝195kg/h 空气的流量＝6500－195＝6305kg/h 吸附器出口气相组成： H2S＝0.05×(195)＝9.75 kg/h 空气＝6305 kg/h 挪动床计算挪动床计算实验得到的平衡关系如右图假定X2＝0，从图得〔X1〕最大＝0.1147所以实践需求的分子筛 ＝0.372×6305＝2345.5kg/h(2)分子筛吸收分子筛吸收H2SH2S的平衡数据的平衡数据挪动床计算(3)图解积分法计算NOGNOG＝3.127。