第九章 气态污染物的治理

1、第九章 气态污染物的治理 Chen Shuixia/ZSU 第一节 吸收法 吸收是利用气体在液体中溶解度的不同来分离和净化气体混 合物的一种操作过程 可分为物理吸收和化学吸收两大类 ： l物理吸收 吸收时所溶解的气体与吸收液不发生明显的化学反应，仅 仅是被吸收的气体组分溶于液体的过程 l化学吸收 被吸收的气体组分与吸收液发生明显化学反应的吸收过程。 如用碱液吸收烟气中的 SO2。有较高的选择性和吸收速率，它能较彻 底地除去气相中很少量的有害气体。 Chen Shuixia/ZSU 吸收液 吸收液的选择。从以下几个方面来考虑 l溶解度溶解度 对有害组分要有较大的溶解度。 l选择性选择性 对混合气

2、体中有害组分溶解度应尽可能大，而对其余组分则 应尽可能小 l挥发性挥发性 挥发性低以减少吸收液的损失。 l粘度粘度 操作温度下粘度要低，以改善吸收塔内流动状况，提高吸收速 率。 l无毒、 难燃，化学稳定性好，不发泡、冰点低、价廉易得 1.对易溶于水的气体通常用水做吸收液；酸性气体可用碱性吸收液； 轻烃类气体多用洗油为吸收液 Chen Shuixia/ZSU 吸收液 吸收液的种类 l水 用于吸收易溶的有害气体 l碱性吸收液 氢氧化钠氢氧比钙、氨水等。可用于吸收如SO2、 NOx、H2S、HCl、Cl2等。 l酸性吸收液 可以增加有害气体在稀酸中的溶解度或是发生化学反应。 如NO和NO2气体在稀硝

3、酸中的溶解度比在水中大得多。浓硫酸也可 以吸收NO气体 l有机吸收液 一般用于有机废气的吸收。如洗油吸收苯和沥青烟。聚 乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺等均可作为有机吸收液，能除去一部分 有害酸性气体。 Chen Shuixia/ZSU 吸收没备 列管式液膜吸收器 l吸收液自上部进入吸收器均匀分配到各个管口， 然后沿列管的内壁形成液膜自上而下流动，要处 理气体自下面上从管内流过与液膜接触发生吸收 作用。净化后气体从顶部排出 填料塔 填料塔是气态污染物处理中应用最普遍的设备之 一，塔内装有不同形状、不同材质的填料。吸收 液沿填料表面流动、基本上带有液膜吸收性质 Chen Shuixia/ZSU 吸收没备

4、 板式塔 l板式塔的基本结构是在塔内设置若干层某种型式的塔板，气液两相 在塔板上进行逐级的多次接触使气态污染物被吸收而除去 Chen Shuixia/ZSU 吸收法在SO2处理中的应用氨酸法脱除SO2 吸附塔 循环槽 高浓 母液 硫酸 高浓母液 分解塔 中和槽 废气 排气 氨气 硫酸铵 空气 去制酸系统 液态SO2 Chen Shuixia/ZSU 第二节 吸附法 吸附法净化气体污染物的设备与废水处理中的设备类似，也 可分为固体床，移动床、流动床三类 固定床吸附器： l有立式、卧式两种形式，内设吸附层可以是单层、双层或四层 l固定床床层厚度一般为lm左右，适于高浓度废气的净化；其他形式 的固定

5、床床层厚度为0.5m左右，适用于低浓度废气的净化 l空塔气速一般可控制在0.20.55m/S，空塔气速过小，则处理能力低， 若气速过大，则阻力损失明显增大，还可能影响吸附层的气流分布， 吸附效率也会下降 l固定床的操作是间歇操作过程。对连续生产，常用双塔式装置。 l固定床的再生方式有多种，如用清洁气体或溶剂冲洗床层、加热床 层。降低系统压力进行真空脱附等。最常用的方法是通入水蒸汽将 吸附质赶走 Chen Shuixia/ZSU 吸附法 移动床吸附器 l是气固两相均以恒定速度通过的设备。气体与吸附剂保持连续接 触，般采用逆流操作，亦可采用错流操作 l优点是操作连续进行，处理能力大。适用于稳定、连

6、续、量大的气 体净化。 l缺点是吸附剂磨损大，动力消耗也大。 1. 吸附器；2. 脱附器； 3. 筛分机 4. 活性炭冷却器； 5. 活性炭提升装置 6. 皮带运输机； 7. 燃烧炉； 8. 沙子提升立管 1 2 5 3 8 热沙 用于活 性炭的 再生 7 6 4 Chen Shuixia/ZSU 吸附法 流化床吸附器 l为塔式设备。内设若干层筛板，吸附 剂在筛板上呈沸腾状态，故称流化床。 l特点是气固两相达到充分接触，因而 吸附速度快，处理能力大，特别适于 连续性，大气流量的污染源治理。 l和固定床相比，流化床所用的吸附剂 粒度较小，空塔气速也比固定床大得 多(一般为34倍)，装置较为复杂，

7、 吸附剂的损耗也较大。 Chen Shuixia/ZSU 吸附法吸附法的工艺设计 污染源的调查 l弄清气态污染物的排放量、废气的成份、浓度、温度、排放规律等 吸附剂的选择 l活性炭可用于有机气体的吸附，如苯、甲苯、二氯乙烷等；合成分 子筛可用于无机气体如SO2，NOx的吸附 工艺方法的确定 l 工艺方法的确定包括吸附装置的选择。操作条件的确定、再生方法 的选择等几个方面。 注意防止二次污染 Chen Shuixia/ZSU 第三节 冷凝法 冷凝法：采用降低系统温度或提高系统压力的方法使气态污染物冷凝并 从废气中分离出来的过程。它尤其适用于处理含高浓度(一般在 10000ppm以上)有回收价值的

8、有机气态污染物的气体 基本原理：气态污染物在不同的压力和不同的温度下具有不同的饱和蒸汽压。 因此降低温度和加大压力就可以使某些气态污染物凝结成液体，从而达到净化或 回收的目的 冷凝工艺和设备：分为接触冷凝器和表面冷凝器两种 接触冷凝器： l被冷凝的有机污染物和冷却水混在一起，不易分离，易造成二次污染。 多用于不回收有机物的场合。它的优点是有利于传热，防腐问题易解 决 表面冷凝器： l也称间接冷凝器冷却壁面把废气和冷却介质隔开，因而被冷凝的液 体很纯，可以直接回收利用，常用的表面冷凝器有列管冷凝器，翅管 空冷冷凝器及螺旋板冷凝器 Chen Shuixia/ZSU 冷凝工艺和设备 Chen Shu

9、ixia/ZSU 冷凝法的应用实例 冷凝水同时吸收各种酸性污染物(大量HCl、部分SO2，NOx及除去重金属蒸气(如 Cd，Hg)，在后段洗涤塔中，烟气直接与呈微粒状的可溶性溶剂雾化层接触，使 酸性污染物有机物及重金属被进一步分离 Chen Shuixia/ZSU 第四节 催化转化 催化转化：是使待处理气态污染物通过催化剂床层，在催化剂的作用下 发生催化反应，使之转化为无害物质或易于处理和回收利用物质的方法 Chen Shuixia/ZSU 催化转化工艺及设备 催化转化工艺流程一般包括预处理、预热、反应、余热回收等几个步骤 l预处理： 一是去除固体杂质或液体颗粒，防止它们覆盖在催化剂表面而使

10、活性降低；二是去除所含的催化剂毒物 l预热： 是体系加热至活性温度 l反应： 催化反应的主体，反应器多为固定床 过滤 风机 热交换 预热 反应 Chen Shuixia/ZSU 催化转化法的应用实例 催化氧化法脱除SO2 l以V2O5为催化剂，将SO2转化为SO3，并进一步制成硫酸 催化还原法去除NOx l是利用还原剂在一定的温度和催化剂作用下将NOx还原为无害的N2和 H2O l 以H2和CH4为还原剂，在Pt催化下反应 l或以NH3、H2S等为还原剂，在Pt、Cu、Cr、V、Co、Ni等催化下反 应 VOC催化燃烧 汽车尾气催化净化 4223 322 22 52 SOHOHSO SOOSO

11、 OV Chen Shuixia/ZSU 第五节 燃烧法 燃烧法是利用燃烧过程将废气中可燃性气体、有机蒸气、微细的尘粒等 转变为无害或易除去物质的方法。 燃烧法可分为三类 l直接燃烧法：将废气直接点火，在炉内或露天燃烧。该法所处理的废气必须 含有足够量可以自身燃烧的可燃性废气。如高浓度VOC的处理 l焚烧法：也称热力燃烧，它是利用燃料燃烧产生的热量将废气加热至高温， 使其中所含的污染物分解、氧化。此法必须保证燃烧完全，否则形成的燃烧 中间产物危害可能更大。因此，必须有充足的氧，足够高的温度和适当的停 留时间 l催化燃烧法：在催化利存在下使燃烧在较低温度下进行，一般200400即 可，这样可使燃

12、烧过程所需热量自给或只需少量补充。催化剂多用贵金属。 适宜低浓度废气处理，以免温度超过催化剂的承受温度。含油漆溶剂的气体， 化工厂的恶臭气体部可用催化燃烧法，但不能处理含有机氯化物或含硫化合 物的废气，因为它们会形成有毒的HCl和SO3气体同时电使催比剂中毒 Chen Shuixia/ZSU 第六节 生物净化法 气态污染物的生物净化法主要有两种，即生物吸收法和生物 过滤法。 生物吸收法是先把气态污染物用吸收剂吸收，使之从气相转 移到液相，然后再对吸收液进行生物化学处理的办法。 生物过滤法是利用附着在固体过滤材料表面的微生物的作用 来处理污染物的方法 Chen Shuixia/ZSU Chen Shuixia/ZSU 生物法的应用实例微生物脱硫 该法常用的微生物是硫杆菌属中的氧化亚铁硫杆菌，这是一 种典型的化能自养细菌它可利用一种或多种还原态或部分 还原态的硫化物为能源，并且还具有通过氧化Fe2+为Fe3+ 、 和不溶性金属硫化物而获得能量的能力，碳源为CO2. 在含FeSO4的培