大气污染控制工程第七章课后习题答案

第七章气态活染物控制技术基础一、填空题1、吸收法净化气态污染物是利用混合气体中各成分在吸收齐剂中d不同，或与吸收剂中的组分发，从而将有害组分从气流中分离出来。【答】溶解度，化学反应2、用水吸收HC1气体属，用NaOH溶液吸收S02属，用酸性溶液吸收TOC\o"1-5"\h\zNH3属。【答】物理吸收，化学吸收，化学吸收3、目前工业上常用的吸收设备可分为、和三大类。【答】表面吸收器，鼓泡式吸收器，喷洒式吸收器4、气体扩散同时发生在气相和液相中，扩散过程既包括，也包扌。【答】分子扩散，湍流扩散5、吸收操作线斜率Ls/G称为吸收操作的液气比，物理含义为。【答】处理单位惰性气体所消耗的纯吸收剂的量6、常用的吸收剂和。【答】水，碱金属钠、钾、铵或碱土金属钙、镁等的溶液7、防治S02污染的方法主要有清洁生产工艺、采用低硫燃_、及等。Mg2+,S二酸，氨【答】燃料脱硫，燃料固硫，烟气脱硫8、湿式石灰石灰石石膏法存在结垢和堵塞问题，通过在吸收液中加入C12、、、等添加剂可解决此问题。【答】浆液的dH值，吸收温度，石灰石的粒度9、影响湿式石灰石灰石石膏法吸收效率的主要因素有，，，流体力学状态，控制溶液过饱和，吸收剂种类等。【答】石灰/石灰石法，氧化镁法，钠碱法10、目前应用较多的脱硫方法有、、、氨吸收法、亚硫酸钠法、柠檬酸钠法等。【答】催化还原法（选择性、非选择）性，吸收法，吸附法11、吸附设备主要、和三种类型。【答】固定床吸附器，移动床吸附器，流化床吸附器TOC\o"1-5"\h\z12、影响吸附容量的因素、、、和。【答】吸附剂表面积、吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性、吸附剂分子上官能团性质13、吸附区高度的计算方法—法和法。【答】穿透曲线法；希洛夫近似法14、希洛夫方程式。【答】x=KL-t015、进入催化燃烧装置的气体首先要除去粉尘、液滴等有害组分，其目的为。【答】防止中毒16、催化剂的组成、和。【答】主活性组分；助催化剂；载体17、催化剂的性能主要指—、和。【答】活性；选择性；稳定性18、催化剂的稳定性包、和。【答】热稳定性；机械稳定性；化学稳定性19、影响催化剂寿命的因素主要是和。【答】催化剂的老化；催化剂的中毒20、流化床反应器属型反应器，连续釜反应器属于一型反应器，固定床反应者属型反应器。【答】理想混合型；理想混合型；活塞流型二、选择题单项选择题1、控制热力型NOx的措施有(D)A、提高燃烧温度B、提髙气体在髙温区的停留时间、提高过量空气率D、降低燃烧温度【解析】通过降低燃烧温度、减少过量空气，缩短气体在髙温区的停留时间，可减少热力型勺产生量。2、为了同时降低NOx和碳氢化合物及CO的生成量，煤电锅炉过剩空气系数适宜的设计值为(A)A、1.1〜1.2B、1.4〜1.5C、1.6〜1.7D、1.7〜2.03、采用烟气循环技术可降低O二的生成量，适宜的烟气循环率为()。A、10%〜20%B、50%〜60%C、25%〜40%D、60%〜80%4、气体的质量传递是借助于气体扩散来完成的，扩散的两种形式是。(A、分子扩散和涡流JB、分子扩散和布朗运动C、颗粒扩散和分子扩散D、布朗运动和涡流扩散5、目前对气体吸收最简明、直观、接受度最高的理论是A、布朗理论B、双膜理论C、分子理论D、表面更新理论6、下面主要受液膜控制的过程有A)。A、水吸收氯气B、水吸收氨C、碱液吸收流化氢D、水吸收S027、当气体溶解度很小时，吸收效果主要受A()控制。A、液膜B、气膜和液膜C、气相分压D、气膜8、文丘里管的结构组成是B)A、渐缩管、喷管、渐扩管B、渐缩管、喉管、渐扩管C、渐缩管、喷管、喉管D、渐缩管、喉管、进气管9、在吸收设备里，用的较少的操作是A()。A、顺流操作B、逆流操作C、逆流与错流结合D、错流操作10、动活性与静活性的关系是B)A、大于B、小于C、相等D、很复杂11、当影响吸附的因素主要是温度时，最好选拠)吸附剂再生方法。A、升温再生B、化学转化脱附C、置换脱附D、吹扫脱附12、分子筛的吸附分子直径范围是D)。A、平均分子直径大于.4nm的分子物质B、平均分子直径小于.4nm的分子物质C、平均分子直径等于.4nm的分子物质D、平均分子直径小于等于4nm的分子物质13、属于化学吸附的特征过程是B)。A、外扩散过程B、化学反应过程C、内扩散过程D、表面吸附过程，14、二氧化硫催化转化为三氧化硫时，多用C()做主活性物质。A、硅胶B、A1203C、V205D、Pt金属氧化物15、用冷凝法净化有机废气时，通过A)措施可以提高净化效果。A、降低温度B、降低气体速度C、提髙温度D、降低压力16、对于吸收过程，下面关于吸收操作线和平衡线的关系，其正确表述是）。（A、吸收操作线与平衡线相交B、吸收操作线与平衡线相切C、吸收操作线总位于平衡线上方D、吸收操作线总位手平衡线下方17、目前应用最广且技术最成熟的烟气脱硫技术是（A、石灰石膏湿法B、钠碱吸收法C、循环流化床法D、旋转喷雾干燥法18、在石灰石膏湿法中，为防VCaCO3和Ca（OH）2和沉积造成设备堵塞，下列那种方法无效（D）A、选用内部构件少，阻力小的设备、加入己二酸C、加入硫酸镁D、提髙烟气温度19、属于终端控制NOx污染的方法是（D）A、改革工艺设备B、改进燃料C、清洁生产D、排烟脱氮20、沸石分子筛具有很高的吸附选择性，是因为V（）A、具有许多孔径均一的微孔B、分子筛是强极性吸附剂C、化学稳定性高D、热稳定性高21、当影响吸附的因素主要是吸附质的性质和气相组成或吸附剂的化学组成和结构等时，附对剂吸进行再生通常可采用发的方法为（）A、升温再生法B、降压再生法C、吹扫再生法D、置换再生或化学再生法22、特别适宜于大气量污染废气的吸附器是B）A、固定床吸附器B、移动床吸附器C、流化床吸附器D、三者皆可23、易使催化剂中毒的气体物质A）A、H2SB、S02C、NOxD、Pb24、非选择性还原法净依0X常使用的还原剂为C），选择性还原法净彳NO常使用的还原剂为Xx（B）。A、H2SB、NH3C、CH4D、碳25、利用不同的还原剂，在一定湿度和催化剂作用下将x还原为无害的N2和H20，通称为（C）。A、非选择性催化还原法B、选择性催化还原法C、催化还原法D、气相反应法26、以氨作还原剂，在含有催化剂的反应器内NO还原为无害的N2和H20，被称为（B）。A、非选择性催化还原法B、选择性催化还原法'C、催化还原法D、气相反应法27、将S02氧化为S03时，在V205催化剂中，加/K2S04的作用是（B）A、活性物质B、助催化剂C、载体D、增强催化剂的机械强度28、工业上用来衡量催化剂生产能力大小的性能指标是（）A、催化剂的活性B、比活性C、选择性D、稳定性29、在NOX的催化转化、有机溶剂和汽车排放气的净化工艺中，大多采用的催化反应器的类（A）A、单段绝热式反应器B、多段绝热式反应器C、管式固定床反应器D、径向固定床反应器多项选择题1、下列说法正确的是（BD）A、相平衡前，只存在吸收过程、气相中溶质分压比其平衡分压越大，越利于吸收C、相平衡时，吸收与解吸停止、气相中溶质分压与其平衡分压相差越大，传质推动力越大2、下列属于亨利定律表达式的是ABCD)A、P*=HCB、y*=mxC、p*=mxD、C=EP*3、下面关于双膜理论说法正确的是BCD)A、气液两相主体内不存在浓度梯度B、气液两相界面处，气液两相处于平衡状态C、吸收传质阻力存在于两薄膜层内D、吸收质以分子扩散方式通过两薄膜层4、含尘量较高的烟气处理适合用BCD)吸收设备。A、填料塔B、湍球塔C、文丘里吸收器D、喷淋塔【解析】填料塔易堵塞，且堵塞后不易清除，故不适于含尘量大的气体的吸收。湍球塔适尘于量含大的气体的吸收。文丘里吸收器、喷淋塔都可兼做除尘设备，故适于含尘量大的气体的吸收。5、当气体溶解度很大时，吸收效果主要受CD)控制。A、液膜B、气膜和液膜C、气相分压D、气膜6、下面受液膜和气膜控制的过程有BD)A、水吸收氯气B、碱液吸收流化氢C、水吸收氨D、水吸收S027、下面主要受气膜控制的过程有AC)A、NaOH吸收氯化氢B、碱液吸收流化氢C、水吸收氨D、水吸收S02，8、化学吸收的优点有(ABCD)A、化学反应导致单位体积吸收剂的吸收量增为、化学反应导致液膜阻力降低C、化学反应导致总传质系数加大D、化学反应导致传质推动力加大9、当影响吸附的因素主要是压力时，可以选择ACD)吸附剂再生方法。A、降压脱附B、化学转化脱附C、真空脱附D、吹扫脱附10、当影响吸附的因素主要是吸附质的性质和气相组成或吸附剂的性质和组成时，可以选择(BD)吸附剂再生方法。A、降压脱附B、化学转化脱附C、真空脱附D、置换脱附11、燃烧过程按照是否使用催化剂分为AD)两类。A、催化燃烧B、热力燃烧C、直接燃烧D、非催化燃烧12、燃烧过程按照燃烧温度及燃烧状态分为ABC)三类。A、催化燃烧B、热力燃烧C、直接燃烧D、非催化燃烧13、下面可用生物法处理的物质有BCD)。A、甲烷B、苯C、乙烷D、三氯乙烷14、在废气处理工艺中，根据系统中微生物的存在形式，可将生物处理工艺分为C()两类。A、悬浮生长系统B、生物洗涤系统C、附着生长系统D、生物滴滤系统15、在废气的生物处理中，常用的三种气相生物反应器是A铠D)。A、生物洗涤塔B、生物过滤塔C、生物净化器＞D、生物滴滤塔16、可净化挥发性有机物的方法有ABCD)A、冷凝B、燃烧C、吸附D、生物法综合题1、已知浓度为).03(摩尔分数)的稀氨水，在0°C时氨的平衡分压为.124kPa，氨水上方的总压为101.3kPa，其相平衡关系服从亨利定律。稀氨水密度近似取00kg/m3。溶解度系数H及相平衡常数。(1)亨利系数E为(A)kPa。A、70.8B、708C、7080D、70800(2湘平衡常数m为(B)A、7B、0.7C、70D、700溶液的摩尔浓度、溶质的摩尔浓度分别为：)(mol/m3oA、555.556；166.667B、5555.556；16.667C、5555.556；166.667D、55.556；16.667溶解度系数H为(D)mol/(Pa•m3)A、785B、78.5C、7.85D、0.785【解析d)】由亨利定律P*=Ex*，得E=P*/x*又由已知条件知:x*=0.03(摩尔分数，P*=2.124kPa,所以E=2.124/0.03kPa=70.8kPa【解析Q)】由亨利定律y*=mx*，得m=y*/x*又由已知条件知:y*=P*/P=2.124/101.3=0.021，所以：m=0.021/0.03=0.7【解析(3)】由C*=Cx*，所以H=Cx*/P=C/E溶液摩尔浓度2=溶液密度溶液平均分子量溶液平均分子量溶剂分子量x(1-x*)+溶质分子量x*=(18x0.97+17x0.03)g=18g所以xC=1000x1000/18=5555.556(mol/m3)；由C*=Cx*得溶质摩尔浓度C*=5555.556x0.03=166.667(mol/m3)【解析：4)】由亨利定律C*=HP*得H=C*/P*=Cx*/P*=C/E所以H=5555.556/70.8=0.785mol/(Pa・m3)2、在温度为300C,压力为101.3kPa的条件下，用水逆流吸收混和气中的氨，操作条件下液关系式为y=l.21x，已知气相传质系数为y=0.0005kmol/(ml•s),液相传质系数为kx=0.006kmol/(Srs)，则:气相传质阻力、液相传质阻力分别为A)m2・s/kmoLA、2000；166.667B、200；1667.667C、20000；16.667D、20；16.667该结果说明B)A、什么也说明不了B、水吸收氨主要受气相控制C、水吸收氨主要受液相控加、气相、液相的影响都挺大气相总传质阻力液相总传质阻力分别为C)m2•s/kmoLA、2000；180.667B、220.167；181.956C、2201.667；1819.560D、22.017；18.196气相总传质系数、液相总传质系数分别为))kmol/(m2•s)。A、0.454；0.550B、0.00454；0.00550C、0.000354；0.000450D、0.000454；0.000550【解析(3)】气相总传质阻力为:：-=丄+m=——1+1.21=2201.667m2-s/kmolkkk0.00050.006yyx液相总传质阻力为=―1—+丄=-+-=1819.560m2-s/kmolKmkk1.21x0.00050.006yyx3、在温度为293K,压力为1.013X105Pa的条件下，填料塔中用水洗涤含有5%(体积含量S02的低浓度烟气，每小时净化烟气量为000m3(折合成标态下的纯空气塔顶喷淋水量为30m3/h，S02吸收率为98%。已知该操作条件下该系统平衡关系式为=1.21x，填料塔塔径为2000mm,填料为拉西环，气相体积总吸收因数为0kmol(S02)/(m3・h)。(1)进塔的废气及水的摩尔流量分别为A0kmol/h。A、669.643；1666.667B、779.643；1666.667C、669.643；166.667D、6696.643；1666.667进、出塔废气^S02气体与惰性气体的摩尔比分别为BO。A、0.00256；0.0512B、0.0256；0.000512C、0.256；0.00512D、0.00256；0.00512填料层高度约为C)m。A、11B、28C、18D、30【解析：］)】摩尔流量=体积流量:密度平均分子量【解析(3)】由于采用清水作吸收剂，因此开始吟吸收剂中二氧化硫浓0度。为又因为操作线为一直线故可用解析法求填料层高度，计算过程如：下第一步，求脱吸因数：.21X669.643/1666.667=0.486第二步，求传质单元数:：1一(1-0.486)x0.0256-1.21%0+0.486I=6.720.486L0.000512-1.21x0_第三步，求传质单元高度一669.643m=2.67m(2)280xnx一12丿第四步，填料层髙度672X2.67m=17.94m4、某厂用活性炭立式圆筒吸附器吸附废气中的14,气量为1000m3/h,废气以20m/min的速度穿过床层，活性炭填充密度30kg/m3,CC14的初始浓度为36g/m3。设CC14完全被吸附，假设活性炭对CC14的静活性为36%，解析后碳层对2C14的残留活性为2%假设吸附层中未被利用的长度为).lm。吸附层保护系数C为(A)min/m。A、108.611B、180.611C、98.611D、95.8吸附器直径为B)m。A、2B、1C、1.5D、3保护作用时间损失肠约为(！)min，A、6B、20C、11D、30若穿透时间为120min,则吸附器床层髙度约为D)m，A、1.5B、2、C、3D、1aPG.36—0.02)x230【解析(1)】K=b=min/m=108.611mm/mvP20x36x10—30【解析(2)】D=(4x【解析(2)】D=二1mInx20x60丿【解析(3)】保护作用时间损失0=108.611x0.1=10.86min【解析(4)】床层高度(120-10.86)/108.611=lm三、问答题气态污染物的吸收净化技术:1、吸收法净化气体污染物的机理是什么？【答】吸收法净化气体污染物是利用废气中一种或多种污染物(组吸分收质)在吸收剂(液体溶剂，称吸收液)中溶解度的不同或与吸收剂中组分发生选择性化学反应，从而将某种物气质相从中分离出来，达到净化废气的目的。2、吸收法净化气体污染物分为哪几类？【答】依据反应机理不同，可分为物理吸收和化学吸收两种。物理吸收仅是吸收质溶解于剂吸中收，吸收质与吸收剂之间没有显著的化学反;化应学吸收则是吸收质与吸收剂发生化学反应如，用碱性溶液吸收二氧化硫。3、吸收剂应满足哪些要求？【答】吸收剂应满足的基本要求如下。吸收剂应对混合气体中被吸收组分具有良好的选择性和吸收能力；吸收剂的饱和蒸汽压要低(减少挥发损)，失茹性要小(减少传质阻力)，腐蚀性要小；化学稳定性好，沸点和热稳定性要高(不易起)，泡要无毒、不易燃；要价廉易得，易于解吸再生；有利于被吸收组分的回收利用或便于处理，以不形成资源浪费和二次污染。4、如何选择吸收剂？【答】吸收剂的选择方法如下。对于物理吸收，要根据“相似相溶”的原则，即从与吸收质结构相近的物质中去选择吸剂收，从而加大被吸收组分的溶解度。如有机废气一般可用有机吸收剂吸收。对于化学吸收，要选择能与待吸收气体组分快速反应的物质做吸收剂。在水中溶解度较大的气体，水是首选吸收剂。S02.HC1、HF、H2S、N02、C12等气体的吸收，要选用碱性吸收液。碱性吸收液可是碱溶液如NaOH、氨水、Ca(OH)2等，也可以是碱性盐溶液，如a2C03等。碱性气体女DNH3等的吸收，要选用酸性吸收液，如硫酸、硝酸等。5、什么是吸收？什么是解吸？【答】在一定的温度和压力下，当混合气体与液相(吸收剂)接触时，则部分可吸收组(吸收质)向吸收剂进行质量传递，即为吸收过程；同时也发生液相中吸收质组分向气相逸出量的传质递过程，即为解吸过程。6、什么是相平衡？什么是平衡溶解度？【答】在一定的温度和压力下，当混合气体与液(相吸收剂)刚开始接触时，吸收过程是主要的，随着溶液中吸收质浓度的不断增大，吸收速率会不断减而慢解，吸速率会不断增加，当吸收过程的传质速率等于解吸过程的传质速率时，气液两相就达到了动态平简衡称，相平衡。相平衡时，气相中吸收质分压称为平衡分压，液相中所溶解吸收质的浓度称为平衡溶解度，吸它是收的极限，又称最大溶解度，常定义为每100千克溶剂中溶解气体的千克数。7、平衡溶解度的影响因素有哪些？【答】平衡溶解度与气体和溶剂的性质等有关，并受温度和压力等的影响。一般来说，在同同压温的情况下，不同性质的气体在同种溶剂中的溶解度不同；当温度一定时，溶解度随吸分收压质的升高而增大；当压力一定时降，低温度可提高物理吸收过程溶解度，提高温度可增大学化吸收过程溶解度。如果吸收剂中含有电解质和非电解质，则气体的溶解度亦会降低。8、什么是予利定律？予利定律的适用条件是什么？【答】亨利定律是物理吸收过程的气液相平衡规律。在一定温度下，对总压一般约小于5xlO5Pa)的物理吸收，气态吸收质在吸收剂溶液中的溶解度与气相中吸收质的平衡分压成正比。即：P*=f(C)亨利定律适用条件：常压或低压下的稀溶液；吸收质在气相与溶剂中的分子状态应相若同；吸收质与吸收剂发生化学反应，则亨利定律只适用于溶液中未发生化学反应的那部分吸浓收度质，而该浓度决定于液相化学反应的平衡。9、吸收传质速率方程式是什么？【答】吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称为吸收速率。根据双论膜，理在稳定吸收操作中，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。吸收传质速率方程的一般表达式为：吸收速荟吸收推动力X吸收系数，或者吸收速吸收推动力吸收阻力。气相分传质速率方程：设组分从浓度为yA的气相传递到与浓度为Ai呈平衡的液相中，以A—pAi或yA—yAi为气相传质推动力，则气相分传质速率方程式为：NA=ky(yA-yAi)NA=kg(pA—pAi)式中：pA、pAi分别表示被吸收组分(吸收质)在气相主体和相界面上的分压，yA、yAi分别表示被吸收组分在气相主体和相界面上的摩尔分率；kA一以y一yi为推动力的气相分吸收系数kmol/(m2•s)；k一以p一pi为推动力的气相分吸收系数kmol/(m2•s•Pa)；gkg=DAg/ZgDA吸收质A在气相中的扩散系数jkmol/(m2_s_Pa);Zg气膜厚度，m。g液相分传质速率方程：以XAi—XA或CAi—CA为液相传质推动力则液相分传质速率方程勺/na=K(xm-h)NA—人1(CAi~ca)式中：XA、XAi—分别表示被吸收组分在液相主体和相界面上的摩尔分数；cA、cAi—分别表示被吸收组分在液相主体和相界面上的摩尔浓度ol/m3;kx一以XAi—xA为推动力的液相分吸收系数kmol/(m2-s)ki〜以CAi—Ca为推动力的液相分吸收系数,m/s;k!=Dm/Zl,mlDai~吸收质A在液相中的分子扩散系数m2/s;力一液膜厚度，m。总传质速率方程：以一个相的虚拟浓度与另一个相中该组分平衡浓度差为总传质过程的推9/26扬州职业大学生化工程系DepartmentofBiochemicalEngineering,YangzhouPolytechnicCollege动力，则分别得到稳定吸收过程的气相和液相总传质速率方程式。气相总传质速率方程式：NA=KAg(pA-pA)NA=Ky(yA-yA)液相总传质速率方程式：NA=KX{XA〜Xa)AXAaN=K{c：-c)aaia式中：KA~以;人为推动力的气相总吸收系数kmol/(m2-s-Pa);AgKy〜以h为推动力的气相总吸收系数kmol/(m2-s);y*—与液相中吸收质浓度成平衡的气相虚拟浓度；P*—与液相主体中吸收质浓度成平衡的气相虚拟分压，Ka!—以c〗-〜为推动力的液相总吸收系数；Kx〜以x〗-Xj为推动力的液相总吸收系数kmol/(m2-s);＜一与气相中组分浓度相平衡的液相虚拟浓度；c；；一与气相中组分分压成相平衡的液相中被吸收组分的摩尔密度ol/m3。10、吸收设备分为哪几类？【答】吸收设备按照吸收原理分为表面吸收器、鼓泡式吸收器和喷洒式吸收器三大类。凡能使气、液两相在固定的接触面上进行吸收操作的设备均称为表面吸收器，如填料液塔膜、吸收器等。鼓泡式吸收器包括板式塔、鼓泡塔等。板式塔是在塔体内沿塔髙设置一层层的塔板，有板一上定厚度的呈连续相的吸收剂，塔板作为气液接触的基本构件，可分为筛孔、栅条、浮泡阀罩、浮板等不同形式，当气体通过塔板时，被分散成为许多小股气流，这些气流在液层泡中，鼓使气液剧烈湍动，形成气液接触界面，促进传质过程的进行。喷洒式吸收器是用喷嘴将液体喷射成为许多细小的液滴，以增大气、液相的接触面，洒如喷塔、喷射吸收器、文丘里吸收器等。吸收设备按照结构形状分为塔器(类如填料塔、板式塔、鼓泡塔、喷淋塔等和)其他设备(如喷射吸收器、文丘里吸收器等)。11、选择吸收设备的原则是什么？【答】为了强化吸收过程，降低设备投资和运行费用，选择吸收设备时，应本着以下原则选进择行。气液之间应有较大的接触面积和一定的接触时间，扰动强烈，吸收阻力低，净化效率高。结构简单，制作维修方便，造价低，操作费用低，能量消耗低。应具有相应的抗腐蚀和防堵塞能力。气流通过时压力损失小，操作稳定。气液比可在较大幅度内调节，压力损失小。同时应考虑污染物物化性能、污染物浓度、气体组成及含尘浓度等。12、如何处理与处置吸收富液呢？【答】吸收剂使用到一定程度，需要定期更换，使用后的吸收剂或吸收液的处理与处置方以法下有3种。资源化利用。如氨水吸收二氧化硫得到的亚硫酸钱氧化为硫酸按，做化肥使用。解吸再生。解吸再生的方法有很多，如对物理吸收有降压解吸、加热解吸、通惰体性或气贫气解吸、通水蒸气解吸等；对化学吸收，若是可逆反应，类似于物理吸收的解析方若法是，不可逆反应，可针对生成物的特点采用离子交换、化学吸附、沉淀电解等方法。化学后吸的收解吸再生比较复杂，这也是化学吸收的缺点之一，也是选择吸收剂时应考虑的因素之一。妥善处理后达标排放。13、吸收设备的设计程序是怎样的？【答】吸收设备的设计程序如下。(1)选择吸收液(剂)。选定操作温度和压力等，应考虑经济效益，采取优化选择。了解己減件。确定吸收剂用量。吸收剂用量来源于适宜的液气比即操作线斜率，要选定合一适个的液气比，首先要求最小吸收剂用量in，然后确定吸收剂操作用量，经验公式为：X>)*=(u〜2.°)亂nSAX[=(1.1〜2単-为保证填料塔的填料表面能被充分湿润，还需保证最小喷淋密〜度2)m3/(m2.h)，如果按上式计算出来的吸收剂用量，不能满足最小喷淋密度，则应选用更大的液气比。因此，转问化题为最小液气比L/G)的求解。(5)确定wV/1;Vbymin$、液气比可用作图法求取，具体作法分两种情况：A.吸收平衡线下凹，如图a)所示。由Y=Yi作水平线与平衡线相交，交点的横坐标为X,，由全塔的物料平衡计算可得：〔V)-kK/gb)Ax；-x2若为低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液平衡关系服从亨利定律，可得到最小比液气为：fvn=4A=AA--x2yjm_x2B、吸收平衡线上凸，如图b。所示。当气液比Ls/Gb）减少到操作线与平衡线相切，尽管塔底两相浓度、（Yj）未达到平衡，但切点处达到平衡，此时的气液比即为（Gb）mi。理论上吸收液的最大浓度为该切线W水平线交Sn点D的横坐标X]，此时最小气液比计算式为：lmax[IVAymin人lmax2人全塔物料衡算式：对于非挥发性吸收剂，在吸收操作中物料总平衡方程为：塔底与任一截面之间吸收质的物料衡算式为：化（丫2）=Ls（Xx-X2）若就任意截面与塔底间进行物料衡算有：ft-F）=L（X,-X）BsWtY=A-X+Yl-A-XlGBVll>上式为吸收操作线方程。操作线斜率即为液气比。（6）塔的选择。要选择合适的塔型必须通过调查研究，充分了解生产任务的要求，选操有较好特性的塔合理型。一般说来，同时满足生产任务要求的塔型有多种，但应从经济观点、生产经验和具件体等条方面综合考虑。如：物料系统易起泡沫，宜用填料塔；有悬浮固体和残渣的物料，或垢易的结物料，宜用板式塔中大孔径筛板塔、十字架型浮阀和泡罩塔等；高豁性物料宜用填料具塔有；腐蚀性的介质宜选用填料塔；对于处理过程中有热量放出或须加入热量的系统，宜采用板式塔；传质速率由气相控宜制用，填料塔；传质速率由液相控制宜用板式塔；当处理系统的液气比小时，宜用板式塔；操作弹性要求较大时，宜采用浮阀塔、泡罩塔等；对伴有化学（反特应别是当此反应并不太迅速时）的吸收过程，采用板式塔较有利；气相处理量大的系统宜采用板式塔，处理量小填料塔适宜。气体污染物的吸附净化技术：1、什么是吸附？吸附机理是什么？什么是吸附质和吸附剂？【答】用多孔性固体物质处理气体混合物时，气体中的某一组分或某些组分可被吸引到固面体并表浓集其上，此现象称为吸附。吸附是由于固体表面的分子力处于不平衡或不饱和状态，这种状态使固体能够把与其的接气触体或液体中的某一组分或某些组分吸引到固体表面并浓集其上，从而达到平衡。被吸附的气体组分称为吸附质，多孔固体物质称为吸附剂。2、吸附是如何分类的？什么是吸附热？【答】根据吸附作用力不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附两类。物理吸附又称范德华吸附，剂与吸附质之间的作用力为分子间力或范德华力。化学吸附又称活性吸附，吸附剂与质吸分附子间吸附是化学键力造成的，是吸附质与吸附剂间化学作用的结果。吸附过程是气体分子从气相吸附到‘固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，过吸程附是放热过程，所放出的热称为该物质在此固体表面上的吸附热。3、物理吸附的特点是什么？化学吸附的特点是什么？【答】物理吸附的特点有以下4种。吸附质与吸附剂间不发生化学反应。物理吸附是可逆的放热过程，其吸附热较小，一般0为J/mol左右。吸附剂与吸附质间的吸附力不强。吸附过程可逆，无选择性。当气体中吸附质分低压或降温度升高时，被吸附的气体很容易从固体表面逸出，而不改变气体原来性状，工业上利正用是这种可逆性进行吸附剂再生与吸附债的回收。吸附过程进行快，参与吸附的各相之间迅速达到平衡。在低压下，物理吸附一般分是子单层吸附，当吸附质的气压增大时，也会变成多分子层吸附。化学吸附的特点有以下4种。吸附质与吸附剂间发生化学反应，生成新的化合物。它的吸附热较物理吸附的吸附热大很多，一般为80-400kJ/mol。与物理吸附不同，化学吸附是单分子或单原子层吸附，这种吸附由于伴有化学反往应往，是不可逆的，而且脱附以后，脱附的物质往往与原来的物质不一样，发生了化学变化。化学吸附具有很高的选择性，吸附速率随温度升高而显著增加，因而，化学吸附较宜高在温度下操作。同一物质在较低温度下可能发生物理吸附，而较高温度下所发生的往往是化学吸附，理即吸物附常发生在化学吸附之前，当吸附剂逐渐具备足够髙的活化能后，才发生化学吸附，能也两可种吸附同时发生。4、什么是吸附平衡？什么是平衡浓度？什么是平衡吸附量？什么是动吸附量？【答】吸附过程是吸附质分子不断从气相往吸附剂表面凝聚()吸，附同时，又有被吸附的吸附质分子从固体表面脱离返回气相主(体脱附或解吸)的过程。当单位时间内被固体表面吸附的分子数与逸出的分子数相等时，吸附就达到动态平衡，即吸附平衡。吸附平衡时，吸附质在气相中的浓度称为平衡浓度。吸附平衡时，吸附质在吸附剂中的浓度称为平衡吸附量。平衡吸附量又称静吸附量或性静，活是吸附剂对吸附质吸附数量的极限。其定义为：一定(温或度压力)条件下，当吸附达平衡时，单位体积(质量)吸附剂上所吸附的吸附质的量。一定条件下的吸附操作中，当吸附床层被穿透时，即床层开始失效时，单(位质体量积)吸附剂上所吸附的吸附质的量，即为动吸附量或动活性。5、影响气体吸附的因素有哪些？【答】影响气体吸附的因素有以下几种。温度、压力、气流速度、接触时间等操作条件的影响。在较低温度下容易发生物理吸附，而较髙温度下容易发生化学吸附。增大气相主体压力，即增大了吸附质的分压，有利于吸附。但增大压力不仅会使能耗增而加且还会给吸附设备和吸附操作带来特殊要求，因此一般不为此设增压设备。控制适宜的气流速度对吸附来说也是必要的。气流速率要保持适中。速率过大，不仅了增压大力损失而且使气体分子与吸附剂接触时间短，不利于气体吸附。气流速率过低又会使增设大备。因此，吸附器的气流速率要控制在一定的范围内，如固定床的气流速度应控0.制2-0在.6m/So吸附操作时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，利用吸附剂的吸附能力。吸附剂的性质。吸附剂比表面积越大，吸附能力越大。吸附剂的孔隙率、孔径、度颗等粒影响吸附剂的比表面积，从而影响吸附效果。吸附剂中起吸附作用的微孔主要是与被吸附分子直径相等的微孔，因此选择吸附剂时使，其应孔径分布与吸附质分子的大小相适应，以使吸附“剂有的效表面积”(吸附剂的有效表面只存在于吸附分子能够进入的微孔中增)大。如分子筛的孔径单一均匀，就只能吸附直径单一分的子；而活性炭的孔径分布很宽，可以広100nm,所以它既能吸附直径小的分子，也能吸直径大的有机物分子。吸附剂的极性对吸附效果影响很大。一般，极性吸附剂如分子筛，对极性吸附质吸附量非大极性吸附剂如活性炭，对非极性吸附质吸附量大。吸附剂浸渍也是提髙吸附剂的选择性和增大吸附容量的方法。其处理方法是将吸附剂在预某先些特定物质的溶液中进行浸渍，再把吸附了这些特定物质的吸附剂进行干燥，然后再附去某吸些气态物质，使这些气态物质与预先吸附在吸附剂表面上的特定物质发生化学反应。同对一于种吸附剂，可根据吸附处理有害气体中污染物的种类，选择浸渍一些特定物质，以提附髙的吸选择性。吸附质性质的影响。吸附质分子的临界直径(一个分子不易渗入比某一最小直径小还的要微孔，该最小直径即为临界直)径、相对分子量、沸点和饱和性等都影响吸附量。吸附分质子的临界直径代表了吸附质的特性且与吸附质分子的直径有关。当用同一种活性炭做吸时附，剂对于结构类似的有机物，其相对分子质量愈大，沸点愈高则愈易被吸附。对结构和相子对质分量都相近的有机物，不饱和性愈大，则愈易被吸附。吸附质浓度的影响。吸附质在气相中的浓度愈大，则吸附量愈大；而浓度增加使的同吸样附剂很快地达到饱和，就会增大吸附剂的需要量，再生频繁。因此，吸附法不适用于污净染化物浓度高的气体，当采用吸收法达不到排放标准时，可采用吸附法去除气态污染物中的低浓度有害物质，使其达标排放。脱附效果的影响。脱附效果直接影响下一步的吸附操作。吸附器性能的影响。为使吸附器有良好的吸附性能，吸附器设计与利用时应满足要以下求：要选择适当的吸附剂及吸附装置，并使吸附剂易于更换；要预先除尘、除湿，对高浓度污染物要先用其他方法处理以降低进入吸附器的浓度；要能够有效地控制和调节吸附操作温度；要保证气流分布均匀，以保证所有的通气断面都能得到充分利用要具有足够的气体流通面积和停留时间等。；6、什么是吸附等温方程？什么是吸附等温线？【答】平衡吸附量与吸附温度、吸附质的浓度或分压存在着一定的函数关系，此关系即为平吸衡附关系。表示为：A=f[P,T)式中：a"平衡吸附量;P——吸附平衡时吸附质在气相中的分压T——吸附温度。根据实际研究需要，常固定一个变量，考虑另外两个变量间关系。常散固考虑A与P间的变化关系，即等温吸附方程或吸附等温方程，表示为=/(尸)常用的吸附等温方程式有：弗罗德里希eundlich)吸附等温方程丄angmuir吸附等温方程、BET吸附等温方程。在一定的温度条件下，描述吸附量与操作压力之间关系的曲线，即为吸附等温线。7、物理吸附过程与化学吸附过程有何不同？【答】物理吸附过程包括以下步骤。第一步：外扩散。吸附质分子由气相主体到吸附剂颗粒外表面的扩散。第二步：内扩散。吸附质分子由外表面沿微孔深入到吸附剂微孔表面的的扩散。第三步：吸附。已到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附。内、外扩散过程称为物理过程，吸附过程称为动力学过程。物理吸附，吸附本身的速很率快是的，即动力学过程阻力可以忽略。化学吸附过程包括以下步骤。第一步：外扩散。吸附质分子由气相主体到吸附剂颗粒外表面的扩散。第二步：内扩散。吸附质分子由外表面沿微孔深入到吸附剂微孔表面的的扩散。第三步：吸附。已到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附。第四步：化学反应过程。化学吸附既为内、外扩散限制，又为动力学控制，且在吸附之后，还有化学反应过程。8、吸附剂应具备哪些基本要求？【答】工业上使用的吸附剂应满足以下要求。要具有高度的疏松结构和巨大的暴露表面，即要有很大的孔隙率和分布合理的孔以径增，加吸附剂的有效表面(包括颗粒的外表面和内表)。面要求所选的吸附剂对所要吸附的气体具有良好的选择性吸附作用。吸附容量大，以降低处理单位流体所需的吸附剂用量。吸附剂是在温度、湿度、压力等操作条件变化的情况下工作的，这就要求吸附剂好有的良机械强度和热稳定性。废气往往是有腐蚀性的气体，因此要求吸附剂具有较高的化学稳定性。要有均匀适中的颗粒尺寸。如果颗粒太大或不均匀，易造成气流短路和流速分布不引匀，起气流返混降低分离效果；如果颗粒太小，床层阻力过大，严重时会将吸附剂带出器外。吸附剂要易于再生和活化。吸附剂要价廉易得。选择吸附剂时，既要求其吸附容量大，吸附效率髙，又要求其易于再生，可一般来说附，能吸力越强，再生越困难。9、如何选择吸附剂？【答】吸附剂的选择是吸附设计中关键的一步，是直接影响吸附效率的关键一步。总的原根则据是吸附剂应具备的条件，结合具体的净化任务进行选择。在吸附设计中，吸附剂的选择要一经般过以下步骤。初选。根据吸附质的性质、浓度和净化要求以及吸附剂的来源等因素，初步选出吸几附种剂。吸附质的性质包括极性、分子大小等，若是非极性大分子，首选非极性吸附剂活性炭为，其因内部具有范围较广的孔径分布。若吸附质为极性小分子物质，则应考虑极性吸附剂，胶如、硅分子筛、活性氧化铝等。对于浓度高净化效率要求不髙的情况，采用廉价吸附剂，对浓度低，净化要求髙的情采况用，吸附能力强的吸附剂；对气体浓度髙、净化效率要求也髙的情况，应考虑先采用廉价剂吸或附其他预处理，再用吸附力强的吸附剂进行处理。尽量选择价廉易得的吸附剂。⑵活性实验。利用小型装置，对初造出的几种吸附剂进行活性实验，实验所用吸体应是任务规定的待净化的气体。通过实验再筛选出其中几种活性较好的吸附剂，做进一验步。实寿命实验。在中型装置中，对几种活性较好的吸附剂进行寿命和脱附性能实验。实验气体必须是待处理的气体，实验条件应是生产时的操作条件，所用的脱附方式必生须产是中选定的。这样经过吸附-脱附-再吸附，反复多次循环确定每种吸附剂的使用寿命。全面评估。经过上述步骤，再结合价格、运费等指标进行全面评估，最后选出一适种既用、价格又相对便宜的吸附剂。10、吸附剂的再生方法有哪些？【答】吸附剂的再生方法有以下6种。升温解吸再生。升髙温度，可增大吸附质分子的动能使吸附质由固体吸附剂上逸脱出而附。要根据吸附质和吸附剂的性质，选择适当的脱附温度并严格控制，既能保证脱附得完比全较，达到较低的残余负荷，又能防止吸附剂失活或晶体结构破坏。加热方法有过热蒸汽电法感、或微波加热法等。降压或真空脱附。降低压强可以降低吸附质分子在气相中的分压，从而使吸附质从分固子相转入气相而脱附。若吸附在较高压力下进行，可降压脱附；若吸附在常压下进行，可采用抽真空方法解吸。采用降压或抽真空脱附要考虑系统的安全性和经济性。置换脱附。采用在脱附条件下与吸附剂亲和能力比原吸附质更强的物质将原吸附换质下置来的方法，称为置换脱附。采用置换脱附时，要考虑脱附后的原吸附物质和置换剂的分置离换。脱附特别适用于对热敏感性强的吸附质，能使吸附质的残留负荷很低。在气体净化中用常热使水蒸气做脱附剂。溶剂萃取。选择合适的溶剂，使吸附质在该溶剂中的溶解性能远大于吸附剂对吸的附吸质附作用，将吸附物溶解下来的方法。例如：活性炭脱附后，用水洗涤，再进行适当6干燥便可恢复吸附能力。吹扫脱附。吹扫脱附的原理与降压脱附相类似，也是降低吸附质在气相中的分压吸，附使质脱附。采用的吹扫气体必须是不被该吸附剂吸附的气体，比如用惰性气体吹扫吸附中床的层水蒸气等。化学转化脱附。向吸附床层中加入可与吸附质进行化学反应的物质，使生成的产易物被不吸附，从而使吸附质脱附，这种方法多用于吸附量不太大的有机物，可以使之转化成而脱附下来。实际应用时，上述方法可单独使用，也可多种方法结合使用。例如用水蒸气脱附，就具同有时加热、置换和吹脱的作用；活性炭吸附有机蒸气后，可通入高温蒸气再生，也可用加抽热真或空的方法再生；沸石分子筛吸附水分后，可用加热吹氮气的方法再生等。11、什么是吸附剂的劣化现象？造成吸附剂劣化的原因有哪些？【答】由于吸附-再生-再吸附的循环使用，使吸附剂的吸附容量逐渐下降的现象，称为吸的附劣剂化现象。劣化现象的主要原因如下。再生后的吸附剂中总会有一些吸附质残留在里面，并随着循环次数的增多而逐渐积这累，些残留积累会覆盖在吸附剂的表面，从而造成吸附容量不断下降。(2)吸附剂再生时会使吸附剂成为半熔融状态，使部分细孔堵塞或消失，引起吸附表的面减积(2)吸附剂再生时会使吸附剂成为半熔融状态，使部分细孔堵塞或消失，引起吸附表的面减积少，如硅、铝类吸附剂在20°C左右就会产生半溶融现象。(3)化学反应也会破坏吸附剂细孔的结晶，如气体或溶液中的稀酸或稀碱就会使合成沸活石、性氧化铝的结晶或无定形物质破坏，从而导致吸附性能下降。12、工业上常用的吸附剂有哪些？【答】工业上常用的吸附剂以下几类。活性炭。活性炭是许多具有吸附性能的碳基物质的总称，主要成分是碳。几乎所碳有的含物质如煤、木材、锯木、骨头、椰子壳、果核、废纸浆、废树脂等，在低丢的活化温度下进行碳化，舫得残炭再用水蒸气或过热空气、或氯化锌、氯化镁、氯化钙等进行活理化，处即可制得活性炭。活性炭分普通活性炭和特殊活性炭两大类。普通活性炭又分为颗粒状活(性粒炭)和粉状活性炭(粉炭)，气体吸附多用粒炭，粉炭因阻力大，多用于液体的脱色处理。特殊活指性开炭发的新种类活性炭，如炭分子筛、纤维活性炭等。活性炭是一种非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物的性质，可用于混合气体中有机蒸溶气(剂苯、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛等)的回收、烃类气体的提浓分离、气体脱臭等。同时，由于活性炭的孔径范围宽，对一些极性物质，仍然具有优良的吸附能力。活因此性炭是一种首选的优良的吸附剂。使用时，注意活性炭的可燃性，其温度一般不超过K。个别情况下，有惰性气流掩护时，可达773K。另外，要考虑到活性炭的再生。活性氧化铝和氧化铝。活性氧化铝是将含水氧化铝在严格控制的加热速率下77，3于K加热制成的多孔结构的活性物质。它是一种极性吸附剂，无毒，对水的吸附容量很大，常高用湿于度气体的干燥。它还用于多种气态污染物如S：2、H2S、含氟废气、N0X以及气态碳氢化合物等废气的净化。活性氧化铝机械强度好，可在移动床中使用，并可作催化剂的载体。循环使用后其性化能很变小，使用寿命较长。氧化铝炼铝厂直接用电解铝的原料——氧化铝吸附净化炼铝排放的含氟废气，既净化气了，废又回收了电解铝的原料氟化氢。硅胶。将水玻璃(硅酸钠)溶液用无机酸处理后所得凝胶，经老化、水洗去盐，39于8-408K下干燥脱水至含湿量为5%-7%时，即得到坚硬多孔的固体颗粒硅胶。硅胶是一种无定形链状和网状结构的硅酸聚合物，其分子式3VnH20o硅胶亲水性极强，吸收空气中的水分可达自身重量的50%，同时放出大量的热，使其容易破碎。因此常做用吸湿剂(干燥剂)，在用作干燥剂时常加入氯化钴或氯化铜，以显色指示吸湿程度。硅可胶用还于催化剂的载体。硅胶是一种极性吸附剂，可用S02、NO等气体，但要预先除去废气中的水分。硅胶于吸附2x非极性的有机物。分子筛。天然分子筛是一种结晶的铝硅酸盐，因将其加热熔融时可“起沸泡腾”，因此又称沸石或泡沸石。分子筛在结构上有许多孔径均勻的孔道与排列整齐的孔穴，这些孔穴不供但了提很大的比表面积，而且它只允许直径比其孔径小的分子进入，从而对大小及形状不同子的进分行筛分。故名分子筛或沸石分子筛。它是具有多孔骨架的硅铝酸盐结晶体。分子筛是一种强极性吸附剂，具有吸附选择性好、吸附容量大、吸附能力强、受温度不影大响(在较高的温度下仍有较大的吸附能力等)优点，因此，分子筛成为一种应用广泛的优吸良附剂，它能解决许多精馏和吸收操作难以解决的分离问题，分子筛可以从废气中选择性去地除H2S、NOx、NO、h2o、co2、co、cs2、nh3和气态碳氢化合物等气态物质。如可有效地从饱和碳化氢化合物中把乙烯、丙烯除去，还可有效地把乙炔从乙烯中除去。其他吸附剂。除上述吸附剂外，还有吸附树脂等其他吸附剂。12、吸附设备分为哪几类？【答】根据吸附操作时吸附剂在吸附装置中的状态，吸附设备可3分类为。固定床吸附器。固定床吸附器是将吸附剂固定在某一部位上，在吸附剂静止不动况的情下，进行吸附操作。移动床吸附器。移动床吸附器中，固体吸附剂以一定的速度与含污染物的气体连流续运逆动，完成吸附过程，两相接触良好，不致发生沟流和局部不均匀现象，同时克服了固吸定附床器局部过热的缺点。流化床吸附器。固体吸附剂在与气体的接触中，由于气体速度较大(气速一般是固定床的3-4倍以上)使固体颗粒处于流化状态。从而使气、固接触相当充分，大大加快了气质固和传传热速率。气体污染物的催化净化技术：1、什么是气体催化净化技术？什么是催化剂？什么是催化作用？什么是催化反应？【答】气体催化净化是使废气通过催化剂床层，在催化剂的催化作用下将废气中的污染物为转无化害物质或易于处理与回收利用的物质。化学反应速度因加入某种物质而被改(被变加速或被降低)，而被加入物质的数量和性质在，反应前后并不改变，加入的这种物质，被称为催化剂(或)触。媒催化剂改变化学反应速度的作用称为催化作用，这种反应被称为催化反应。2、催化反应的机理是什么？催化作用的特征有哪些？【答】催化反应机理如下。在无催化剂的条件下，物质和物质B按如下方式进行：A+B—AB当加入催化剂之后，反应过程发生了变化，即：yA+K—AKAK+B^AB+K,人在这里，催化剂诱发的可能不只一个中间反应，也许中间反应有多个，使化学反应沿途着径新进行，但最终产物仍为AB,而且K恢复到初始的化学状态。催化作用有三个显著的特征。(1M崔化剂只能改变化学反应速度，对于可逆反应而言，其对正逆反应速度的影响是的相，同因而只能改变达到平衡的时间，而不能使平衡移动。催化剂不能使热力学上不可能发生的反应发生，同时，也不能改变反应热的大小。催化作用有特殊的选择性，表现在催化剂的选择性。3、催化剂分为哪几类？催化剂由哪些部分组成？【答】催化剂分为含金属元素的催化(剂如销、银、铝、铁、铜等和)以化合物为主要活性组分的催化剂(如氧化物和流化物等)两种。在气体净化中所用的催化剂多为含金属元素的剂催。化催化剂按其存在的状态又可分为气态、液态和固态三类。最重要且应用最广泛的多是固体催化剂，其主要由活性组分、助催化剂和载体三部分组有成的还加入成型剂、导热剂和造孔剂等，以制成所需要的形状和孔结构。活性组分又称活性主体或主活性物质，或称主剂，即主催化剂，它能单独对化学反应化起作催用，有时可以单独使用。在多组分催化剂中，有的只含有一种活性组分；有的含有两上种的以活性组分，缺少一种，就不能完成规定的催化反应，此种催化剂称为混合催化剂或多催功化能剂。助催化剂又称助剂或促进剂，助催化剂单独存在时并没有催化活性，然而它的少量加却入能明显提高活性组分的催化性能，同时也可以提高活性组分对反应的催化选择性或提高组活分性的稳催化剂一般含量较低，含量过多催化剂活性反而下降，因此其加入量有一值最，佳但有些场合也可定性。如so2催化氧化反应所用白V205-K20催化剂，K20的存在，可大大提詡2。5的催化活性。助含量较高，它就可能同时起载体的作用。当然，有些催化剂也可以不催含化助剂。催化剂一般含量较低，含量过多催化剂活性反而下降，因此其加入量有一值最，佳但有些场合也可催化剂表面仅在20-30rnn处真正起作用，因此工业上常把活性组分和助催化剂负载于些一具有大面积的惰性物质(载体)表面上。一方面可以提供大的比表面积、提高活性组分和催助化剂的分散度，以节约活性组分；另一方面可以改善催化剂的传热、抗热冲击和抗机械的冲性击能。有些物质在催化剂配方中，既是活性组分又是载体，如脱水用的03催化剂，这种现象在双功能催化剂中尤为常见。载体通常要求选用具有一定机械强度和耐磨强度并且热性稳与定导热性好的多孔性惰板、陶瓷、活性炭MgO、石棉、金刚石、碳化硅、刚铝石沸石、Ni-Cr丝、耐火砖等。性材料。工业上常用的载体有12。3、粘土、Al2板、陶瓷、活性炭MgO、石棉、金刚石、碳化硅、刚铝石沸石、Ni-Cr丝、耐火砖等。4、衡量催化剂性能的指标有哪些？答】衡量催化剂质量、性能好坏的最直观、最有现实意义的三大指标是固体催化剂的活选性择、性和稳定性。(1M崔化剂的活性。简称催化活性，是催化剂加快化学反应速率的一种量度。简单地就说是，催化剂存在时的反应速率与无催化剂存在时的反应速率之差。在工业上，催化剂的活性常常用单位体积(或质量)催化剂在一定条件下(温度、压空力速、和反应物浓度)下，单位时间内所得的产品量来表示，即式中：A〜催化剂活性,kg/(h-g)；W—产品质量,kg；t〜反应时间，h；WR〜催化剂质量，g。在工业上，常把产品质量换算成转化率表示：x—人反趣碗7-織"xlOO%〜通过催化剂床层的反应物摩尔数催化剂的选择、所谓选择性是指当化学反应在热力学上有几个反应方向时，一种催化剂在一定条件下其只中对一个反应起加速作用的特性。它用表示，即i反应所得目的产物的摩尔数〜通过催化剂床层后反应了的反应物摩尔数°活性和选择性是催化剂本省最基本的性能指标，是选择和控制反应参数的基本依利据用。催化剂的选择性可使化学反应朝着人们期望的方向进行，从而抑制某些所不需要应的，反有选择地得到所需要的产品。例如：催化剂的稳定性催化剂在化学反应过程中保持活性的能力称为催化剂稳定性。它包括热稳定性、机械生稳和定化学稳定性三个方面，三者共同决定了催化剂在反应装置中的使用寿命，所以常用寿兵命催表化剂的稳定性。影响催化剂寿命的因素主要有催化剂的老化和中毒两个方面。所谓催化剂的老化是指催化正常工作条件下逐渐失去活性的过程。这种失活是由低熔点活性组分的流失、催化剂烧'氐结温、表面积炭结焦、内部杂质向表面迁移和冷热应力交替作用所造成的机械性粉碎等因素的造。成在催化剂对化学反应速度发生明显加速作用的温度范(围活性温度)内选择合适的反应温斐，将有助于延长催化剂的寿命。所谓中毒是指反应物中少量的杂质使催化剂活性迅速下降的现象。导致催化剂中毒的隊物为质催化剂的毒物。中毒的化学本质是由于毒物比反应物对活性组分具有更强的亲和力。这些毒物通常来自反应原料中的杂质，或是催化剂本身的某些杂质，或者是反应产物莖或副反产物。按毒物与催化剂表面作用的程度，可分为暂时性中毒和永久性中毒。暂时性中隊毒可亦逆中毒，可用解吸的办法驱除毒物，使催化剂恢复活性，永久性中毒亦称不可逆中毒物，与毒催化剂活性中心生成了结合力很强的物质，不能用一般方法去除或根本无法去除毒物。积炭现象多发生在有机反应中使用的催化剂表面上。通常当催化剂的导热性不好或孔細隙时过易发生。),采用催化法净化气体污染物时，催化剂应满足哪些要求？【答】净化气体时，气量往往很大，污染物浓度低，成分复杂，且气量、流速、温度等因喿素作在过程中经常变化，选用催化剂时，应满足以下几个方面。(1)高活性。即要求催化剂对有害物质有极髙的去除效率。高选择性。气体成分往往非常复杂，催化剂必须对去除的成分有高的选择性，并不尽产量生副反应。高的稳定性。催化剂要有较宽的温度范围，以保证热稳定性，要求抗毒能力强，正以化保学稳定性高，寿命长。高机械强度。由于处理的气量往往很大，因此催化剂要具有能承受流体冲刷和压丨力乍降用的强度。价廉易得、耐磨，具有较小的压力降等。一般而言，贵金属催化剂的活性较高选择性高，不易中毒，但资源少，成本高；非贵崔金化属剂的活性较低，有一定的选择性，资源丰富，成本低，但易中毒，且中毒多为永久性中毒，热稳定性较差。6、常用的催化净化方法分哪几类？其原理是什么？主要应用于哪些方面？【答】在大气污染控制中，根据催化反应的过程和结果不同，催化净化法可分为催化氧化催法化和剂还原法两大类。催化氧化法的原理：在催化剂的作用下，废气中的有害物质能被氧化成为无害物质或处更理易的其他物质的方法称为催化氧化法。催化还原法的原理：在某些催化剂参加的反应中，利用甲烷、氨、氢等还原性气体处气理中废的有害物质，使废气中的有害物质转化为无害物质或更易处理的其他物质的方法。催化氧化法主要应用于低价态物质向髙价态物质的转化如含二氧化硫的废气的净化，五如氧在化二钒催化作用下，将废气中的二氧化硫氧化为三氧化硫，然后用于制硫酸。或利用炭活催性化剂将废气中的N氧化为N02，然后用水加以吸收。催化还原法主要应用于高价态物质向低价态物质的转化：如在铂和把催化剂作用下，还利原用剂把废气中的NOx转化为氮气的过程。气体污染物的燃烧净化技术和生物处理技术1、燃烧法净化气态污染物的机理是什么？【答】燃烧净化法是利用某些废气中的污染物质可以燃烧氧化或髙温分解的特性，将废气污中染的物质燃烧或热分解，变成无害物质或易于进一步处理和回收的物质的方法。2、燃烧法主要用于哪些气态污染物的净化？【答】燃烧法主要应用于有机废气或其他可燃废气的净化处理，如含碳氢化合物、恶臭等的物废质气。含N,S,P等有机物的燃烧过程会产生新的污染气体如、H2S,NOx等，因此，有时需要根据具体情况，在燃烧之后，设置净化装置(如吸收)，等以脱除燃烧后尾气中的有害物。燃烧净化法不能实现物质回收，但燃烧过程产生的热量视具体情况可考虑是否回收。3、燃烧法可分哪几类？各有何特点？【答】根据燃烧温度与燃烧状态，燃烧法可分为直接燃烧、热力燃烧与催化燃烧三类。直接燃烧。又称为直接火焰燃烧，它是用可燃有害废气当作燃料来燃烧，它适用害于废有气中可燃组分浓度较髙或者燃烧氧化后放出的热量比较高的情况。其特点为：仅靠燃烧废气即可维持燃烧温度，不需要添加辅助燃料。不需要预热。直接燃烧温度通常在100°C左右，燃烧状态是在高温下滞留短时间的有火焰燃烧。%燃烧完全时的产物应该是02,n2及水蒸气等，可回收热量。适用于有害废气中可燃组分浓度较髙或者燃烧氧化后放出的热量比较高的情况。热力燃烧。就是利用辅助燃料燃烧放出的热量，将混合气体加热到要求的温度，燃使有可害组分在高温下分解成为无害物质，以达到净化目的。所用的辅助燃料一般为天然气、煤油等。其特点为：燃烧时，所产生的热量不足以维持燃烧的进行，因而需要辅助燃料。需要预热。燃烧一般在40-820。C进行，燃烧状态是在较高温度下滞留一定时间的有火燃烧。燃烧完全时的产物应该是02,n2及水蒸气等。可用于各种浓度的可燃有害组分的气体的净化。催化燃烧。在有催化剂存在的条件下，在较低温度般为200-400。C)下，把废气中的可燃组分完全燃烧转化。其特点为：需要预热。燃烧一般在00-400V进行。燃烧温度低，辅助燃料相对较少，但催化剂费用较高。燃烧状态是无火焰燃烧，安全性好。可用于各种浓度的可燃有害组分的气体的净化，但废气中不能含有易使催化剂中毒的物4、生物法净化气态污染物的机理是什么？生物法分为哪几类？【答】生物法净化气态污染物是利用微生物的生命活动把废气中有害气态污染物转化成少至害无甚害物质的废气净化法。具有对污染物浓度变化适应性强、低能耗等优点。如利用氧化亚铁硫杆菌和脱氮硫杆菌和排硫杆菌等微生物净化废气中的废气中有机物的生物净化基本方法分为需氧生物净化和厌氧生物净化两类。四、计算题1、某混合气体中含有％(体积)C02,其余为空气。混合气体的温度30。C,总压强为500kPa。从手册中查得30°C时在水中的亨利系数E=1.88xl0_5kPa,试求溶解度系数I及相平衡常数m,并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少C02。【解】由亨利定律P*=Ex，500x2%=1.88x105x，x=5.32x10_5。由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32><10_5=376。因x=5.32x10_5很小，故C2=2.96mol/m3oco2C296H=-人=r=2.96x10〜47Mo//(7M3Pa)P500x2%xl03rlOOg与气体平衡的水中约含44x100x5.32x10_5/18=0.013g。2、20°C时02溶解于水的亨利系数为OlOOatm，试计算平衡时水中氧的含量。【解】在latm下02在空气中含量约）.21。0.21=4.01xl04x解得02在水中摩尔分数为=5.24x10—6。3、在吸收塔内用清水吸收混合气中S02,气体流量为5000m3N/h,其中S02占5%,要求S02的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下02在两相间的平衡关系近似为P=26.7X,试求：1