第七章 气态污染物控制技术基础.ppt

第七章气态污染物控制技术基础 本章内容 气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 气体在气相中的扩散Gilliland方程 第一节气体扩散 Stephan过程 气体在液相中的扩散估算方程扩散系数随溶液浓度变化很大上式只适用于稀溶液 第二节气体吸收 一 吸收机理1 双膜理论模型 应用最广 假定 界面两侧存在气膜和液膜 膜内为层流 传质阻力只在膜内气膜和液膜外湍流流动 无浓度梯度 即无扩散阻力气液界面上 气液达溶解平衡即 CAi HPAi膜内无物质积累 即达稳态 双膜理论 双膜理论模型气相分传质速率液相分传质速率总传质速率方程 xAL 气液平衡 平衡 吸收过程的传质速率等于解吸过程溶解度每100kg水中溶解气体的kg数 气液平衡 常见气体的平衡溶解度 亨利定律 亨利定律一定温度下 稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比参数换算 吸收系数 吸收系数的不同形式 传质阻力 传质阻力 吸收系数的倒数 常用吸收系数经验式 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液膜扩散阻力降低填料表面的停滞层仍为有效湿表面 化学吸收 两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布 化学吸收的气液平衡 平衡浓度计算 化学吸收速率 吸收速率物理吸收时化学吸收时 K1 未发生化学反应时的液相传质分系数 由于化学反应使吸收速率增强的系数 相当于选取相同的推动力 C 选用不同的传质系数 引入增强系数 第三节气体吸附 吸附用多孔固体吸附剂将气体 或液体 混合物中的组分浓集于固体表面吸附质 被吸附物质吸附剂 附着吸附质的物质优点 效率高 可回收 设备简单缺点 吸附容量小 设备体积大 吸附机理 物理吸附和化学吸附 吸附剂 吸附剂需具备的特性内表面积大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 常用吸附剂特性 气体吸附的影响因素 操作条件低温有利于物理吸附 高温利于化学吸附增大气相压力利于吸附 吸附剂性质比表面积 孔隙率 孔径 粒度等 气体吸附的影响因素 吸附质性质 浓度临界直径 吸附质不易渗入的最大直径吸附质的分子量 沸点 饱和性吸附剂活性单位吸附剂吸附的吸附质的量静活性 吸附达到饱和时的吸附量动活性 未达到平衡时的吸附量 气体吸附的影响因素 吸附剂再生 溶剂萃取活性炭吸附SO2 可用水脱附 置换再生脱附剂需要再脱附 降压或真空解吸 吸附平衡 当吸附速度 脱附速度时 吸附平衡 此时吸附量达到极限值极限吸附量受气体压力和温度的影响吸附等温线 NH3在活性炭上的吸附等温线 吸附等温线 m 单位吸附剂的吸附量P 吸附质在气相中的平衡分压K n 经验常数 实验确定 吸附方程式 弗罗德里希 Freundlich 方程 I型等温线中压部分 lgm对lgP作图为直线 吸附方程式 朗格缪尔 Langmuir 方程 I型等温线 吸附方程式 BET方程 I II III型等温线 多分子层吸附 吸附速率 吸附过程 吸附 吸附速率 外扩散速率内扩散速率总吸附速率方程 吸附工艺 固定床 吸附工艺 移动床 吸附工艺 流化床 第四节气体催化净化 含尘气体通过催化床层发生催化反应 使污染物转化为无害或易于处理的物质应用工业尾气和烟气去除SO2和NOx有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化 催化净化工艺 催化剂 Pt Pd 过渡金属 稀土 Al2O3等 VOCs的催化氧化 催化净化工艺 催化净化工艺 车用催化转化器 气体催化净化 催化作用改变反应历程 降低活化能提高反应速率 阿累尼乌斯方程 显著特征对于正逆反应的影响相同 不改变化学平衡选择性 催化剂 加速化学反应 而本身的化学组成在反应前后保持不变的物质组成活性组分 助催化剂 载体 催化剂的性能 活性 W 产品质量WR 催化剂质量t 反应时间 催化剂的性能 稳定性热稳定性 机械稳定性和化学稳定性表示方法 寿命老化活性组分的流失 烧结 积炭结焦 机械粉碎等中毒对大多数催化剂 毒物 HCN CO H2S S As Pb 气固催化反应动力学 反应过程 1 反应物从气流主体 催化剂外表面 2 进一步向催化剂的微孔内扩散 3 反应物在催化剂的表面上被吸附 4 吸附的反应物转为为生成物 5 生成物从催化剂表面脱附下来 6 脱附生成物从微孔向外表面扩散 7 生成物从外表面扩散到气流主体 1 7 外扩散 2 6 内扩散 3 4 5 动力学过程 催化剂反应动力学 催化剂中的浓度分布 内外扩散的影响 外扩散控制降低催化剂表面反应物浓度 从而降低反应速度表现因数 KG消除方法提高气速 以增强湍流程度 减小边界层厚度气速提高到一定程