大气污染控制工程例题及答案

大气污染控制工程例题及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。）1.下列大气污染物中，属于一次污染物的是（）。A.臭氧B.硫酸盐C.氮氧化物D.硝酸2.伦敦烟雾型烟雾的主要污染物是（）。A.碳氢化合物和氮氧化物B.硫氧化物和颗粒物C.氮氧化物和碳氢化合物D.光化学氧化剂3.在大气扩散模型中，用于描述烟流在下风向扩散浓度的统计参数是（）。A.风速和风向B.大气稳定度C.扩散参数和D.混合层高度4.根据斯托克斯定律，颗粒物的终端沉降速度与（）成正比。A.气体粘度B.颗粒直径的平方C.颗粒直径D.气体密度5.旋风除尘器的除尘效率主要取决于（）。A.除尘器筒体直径B.进气速度C.排气管直径D.以上都是6.电除尘器中，尘粒的比电阻过高会导致（）。A.反电晕现象，降低除尘效率B.尘粒难以荷电C.尘粒被气流重新带走D.产生火花放电7.在袋式除尘器中，过滤风速的单位通常表示为（）。A.mB./C.cD.m8.吸收法净化气态污染物时，为了提高吸收速率，通常（）。A.增大气液接触面积B.增大吸收塔高度C.减小气液比D.降低吸收剂温度9.填料塔中，泛点气速是填料塔操作的（）。A.最佳操作气速B.允许最大气速C.最小气速D.平均气速10.吸附法处理低浓度、大风量有机废气时，最常用的吸附剂是（）。A.硅胶B.活性氧化铝C.活性炭D.分子筛11.脱硫工艺中，石灰石/石灰-石膏法属于（）。A.干法脱硫B.半干法脱硫C.湿法脱硫D.电子束法12.燃烧法去除气态污染物时，为了破坏NOx，通常采用（）。A.热力燃烧B.催化燃烧C.选择性催化还原（SCR）D.直接燃烧13.气态污染物控制中，亨利定律适用于描述（）。A.吸附平衡B.气液平衡C.化学反应平衡D.气固平衡14.某燃烧装置产生的烟气量为10000N/hA.20B.2C.0.2D.20015.汽车尾气排放的主要污染物中，光化学烟雾的前体物是（）。A.CO和PbB.NOx和HCC.SO2和COD.PM2.5和SO2二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题列出的五个备选项中有两个至五个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。）1.影响大气污染物扩散的气象因素包括（）。A.风B.湍流C.大气稳定度D.混合层高度E.地形2.电除尘器的主要优点包括（）。A.除尘效率高B.阻力小C.耐高温D.对粉尘比电阻适应性广E.占地面积小3.常用的去除NOx的技术有（）。A.选择性催化还原（SCR）B.选择性非催化还原（SNCR）C.吸收法D.吸附法E.离心分离法4.下列关于活性炭吸附的描述，正确的有（）。A.比表面积越大，吸附容量越大B.吸附是放热过程C.极性分子易被非极性吸附剂吸附D.孔径分布影响吸附速率E.温度升高有利于吸附5.洁净燃烧技术主要包括（）。A.燃烧前预处理B.燃烧过程中改进C.燃烧后烟气净化D.高烟囱排放E.关闭工厂三、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。请将答案填写在题中的横线上。）1.大气污染按污染范围可分为：________、________、________。2.逆温层由于阻碍了空气的垂直运动，容易导致污染物________，加剧大气污染。3.烟气抬升高度由________、________和________三部分组成。4.旋风除尘器是利用________力使粉尘从气流中分离的。5.袋式除尘器的清灰方式主要有：机械振打、________、________等。6.德意希-安德森公式用于计算________的分级效率。7.吸收过程中，气相阻力控制时，总传质系数近似等于________传质系数。8.吸附等温线BET理论主要用于测定吸附剂的________。9.湿式脱硫塔中，除雾器的作用是去除烟气中夹带的________。10.SCR脱硝反应中，常用的还原剂是________，反应温度通常控制在________℃之间。四、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分。）1.简述高斯扩散模式的基本假设及其适用条件。2.试比较重力沉降室、旋风除尘器和袋式除尘器的优缺点及适用范围。3.简述吸附剂再生的主要方法及其原理。4.什么是酸雨？简述形成酸雨的主要化学过程。五、计算与分析题（本大题共3小题，共45分。）1.（15分）某燃煤锅炉烟道气流量为Q=15/s（工况），烟气温度为C，压力为1atm。现拟设计一旋风除尘器处理该烟气。已知旋风除尘器筒体直径D=1.5m，进口宽度B=(1)计算该旋风除尘器的进口气速。(2)计算该除尘器的分割粒径（即除尘效率为50%的粒径）。假设除尘器圈数N=5(3)若粉尘的中位径=10μm2.（15分）某化工厂排放含HCl废气，流量为5000/h，HCl浓度为1000mg/。拟采用填料吸收塔用水逆流吸收。操作条件下，气液平衡关系服从亨利定律，=20x（摩尔比）。要求HCl的去除率达到95%。进塔液相为清水（=(1)计算进塔气相摩尔比和出塔气相摩尔比。(2)计算最小液气比(L/V(3)若气相总体积传质系数a=0.05kmo3.（15分）某城市一发电厂烟囱有效高度为H=150m，排放SO2的速率为Q=150g/(1)写出计算地面轴线浓度的高斯扩散公式。(2)已知在x=1500m处，D类稳定度下的垂直扩散参数=(3)试推导地面最大浓度及其出现距离的估算公式（假设/为常数a），并定性说明风速对地面最大浓度的影响。参考答案及详细解析一、单项选择题1.C解析：一次污染物是指直接从排放源排入大气中的原始污染物。氮氧化物（NOx）直接由燃烧过程产生。臭氧（A）、硫酸盐（B）、硝酸（D）均为一次污染物在大气中经化学反应生成的二次污染物。2.B解析：伦敦烟雾型烟雾主要由燃煤产生的二氧化硫（SO2）和颗粒物（粉尘）在逆温、大雾等气象条件下积累并发生化学反应形成，属于还原型烟雾。3.C解析：在高斯扩散模型中，（水平扩散参数）和（垂直扩散参数）是描述污染物在下风向（Y轴和Z轴方向）扩散范围统计特征的关键参数，它们是大气稳定度和距离的函数。4.B解析：斯托克斯公式为=。由此可见，终端沉降速度与颗粒直径的平方成正比。5.D解析：旋风除尘器的效率受多种结构参数和操作参数影响。筒体直径（A）越小，离心力越大；进气速度（B）越高，离心力越大，但阻力也增加；排气管直径（C）影响内涡流。因此这些因素都影响效率。6.A解析：当粉尘比电阻过高（>Ω7.C解析：袋式除尘器的过滤速度（气布比）通常定义为单位面积滤袋在单位时间内通过的气体体积，常用单位是cm/s或m/min，但在工程计算中cm/s也很常见，国际单位制中8.A解析：根据双膜理论，传质速率与传质面积成正比。增大相际接触面积（A）能直接提高传质速率。其他选项如增大塔高（B）是增加接触时间，减小气液比（C）是改变推动力，降低温度（D）有利于增大溶解度但并非直接提高速率的通用手段（低温会降低分子扩散系数）。9.B解析：泛点气速是填料塔液泛现象开始发生时的气速。液泛时塔压降剧增，操作被破坏。因此泛点气速是填料塔操作的允许上限，通常设计气速取泛点气速的50%-80%。10.C解析：活性炭具有巨大的比表面积和丰富的微孔结构，对于非极性或弱极性的有机物分子具有很强的吸附能力，是处理低浓度、大风量有机废气最常用的吸附剂。11.C解析：石灰石/石灰-石膏法使用浆液洗涤烟气，反应在液相中进行，产物为石膏浆液，属于典型的湿法脱硫技术。12.C解析：SCR（选择性催化还原）是在催化剂作用下，利用还原剂（如氨）在特定温度范围内有选择地将NOx还原为N2和H2O，是目前效率最高的脱硝技术之一。热力燃烧和催化燃烧主要用于去除VOCs。13.B解析：亨利定律描述的是稀溶液中，气相中溶质的分压与液相中溶质浓度（或摩尔分数）之间的平衡关系，即p=Ex14.C解析：排放量=烟气量×初始浓度×(1-除尘效率)。10000NWait,calculationcheck:10000×20,200,故选C。15.B解析：光化学烟雾是由氮氧化物和碳氢化合物在阳光照射下发生一系列光化学反应生成的二次污染物（如臭氧、醛类等）形成的污染现象。NOx和HC是其前体物。二、多项选择题1.ABCDE解析：影响大气扩散的气象因素包括风（输送和稀释）、湍流（扩散）、大气稳定度（热力结构）、混合层高度（扩散空间）。地形（E）虽不是气象要素，但通过局地环流（如海陆风、山谷风）显著影响扩散，在广义大气扩散分析中必须考虑。2.ABC解析：电除尘器优点：效率高（A）、阻力小（B）、耐高温（C）、处理烟气量大。缺点是对粉尘比电阻敏感（D错误），设备庞大占地面积大（E错误）。3.ABCD解析：去除NOx的方法包括：SCR（A）、SNCR（B）、吸收法（C，如酸或碱液吸收）、吸附法（D）。离心分离法（E）主要用于去除颗粒物，对气态NOx无效。4.ABD解析：比表面积大，吸附位多，容量大（A正确）。吸附过程是气体分子在表面富集，熵减小，是放热过程（B正确）。活性炭是非极性吸附剂，易吸附非极性物质，极性分子（如水）难被吸附（C错误）。孔径分布决定了不同大小分子的扩散和吸附情况（D正确）。根据吸附热力学，温度升高吸附容量下降（E错误）。5.ABC解析：洁净燃烧技术涵盖全过程：燃烧前（如洗煤、水煤浆，A）、燃烧中（如低氮燃烧器、流化床燃烧，B）、燃烧后（烟气净化，C）。高烟囱排放（D）是稀释扩散，不是减少排放的洁净技术。三、填空题1.局部性污染、区域性污染、全球性污染2.积聚（或积累）3.动力抬升高度、热力抬升高度、地形高度（注：通常指ΔH=Δ4.离心5.脉冲喷吹、反吹风（顺序不限）6.电除尘器（或板式电除尘器）7.气相8.比表面积9.液滴（或水雾、雾沫）10.氨（N）、300-400四、简答题1.简述高斯扩散模式的基本假设及其适用条件。答：基本假设：(1)大气流动是定常的，即风速和风向不随时间变化。(2)污染物浓度在Y轴和Z轴方向呈正态分布（高斯分布）。(3)污染物在大气中不发生化学反应，也不发生颗粒物的沉降、吸附等物理衰减作用（即保守物质）。(4)地面是平坦的，对污染物起全反射作用。(5)混合层高度足够高或忽略顶盖反射。(6)连续点源，排放强度恒定。适用条件：(1)适用于平坦地形下风向距离几公里至几十公里的范围。(2)适用于中性或非极端稳定度条件下的扩散。(3)适用于连续排放的烟源。(4)风速应大于1m2.试比较重力沉降室、旋风除尘器和袋式除尘器的优缺点及适用范围。答：(1)重力沉降室：优点：结构简单，投资少，阻力小，耐高温，维护管理方便。缺点：除尘效率低，体积庞大，只能分离50μ适用范围：作为多级除尘系统的预除尘器，处理高温、高磨损性大颗粒粉尘。(2)旋风除尘器：优点：结构简单，无运动部件，造价适中，占地较小，耐高温，对5−缺点：对5μ适用范围：广泛应用于工业除尘，特别是高温烟气预处理或捕集较粗粉尘。(3)袋式除尘器：优点：除尘效率极高（可达99.9%以上），适应性强，捕集粒径范围广（包括亚微米粉尘），结构简单。缺点：受滤料耐温耐腐蚀限制，不适宜处理高温高湿或粘结性强的粉尘，换袋麻烦，阻力较大。适用范围：对除尘要求严格的场合，如水泥、钢铁、燃煤锅炉的烟气净化，去除微细颗粒物。3.简述吸附剂再生的主要方法及其原理。答：吸附剂再生的主要目的是利用外部能量使被吸附的组分解吸，恢复吸附剂的吸附能力。主要方法有：(1)升温再生（变温吸附）：升高吸附床层温度，增加吸附质分子的动能，使其克服分子引力从吸附剂表面解吸。这是最常用的方法。(2)降压再生（变压吸附）：降低系统压力或抽真空，利用吸附分压的变化打破吸附平衡，使吸附质解吸。常用于气体分离。(3)置换再生（吹扫再生）：通入一种容易被吸附的置换气体（如水蒸气），将原吸附质从吸附剂表面置换出来，然后再将置换气体解吸。(4)化学再生：利用化学反应使吸附质转化为不易吸附或易挥发的物质而去除。4.什么是酸雨？简述形成酸雨的主要化学过程。答：酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪或其他形式的降水（如雾、露）。其核心成分是硫酸和硝酸。主要化学过程：(1)前体物排放：人为源排放大量的SO2和NOx进入大气。(2)氧化转化：SO2的氧化：在气相中受光化学氧化剂（如OH自由基、）作用，或在液相（云水、雾滴）中被金属离子（F,M）催化氧化，生成SO3，进而溶于水形成SNOx的氧化：NO被氧化为NO2，NO2与水反应生成HN(3)成雨清除：硫酸和硝酸气溶胶或蒸气作为凝结核参与云雾形成，或被降水（雨滴）通过湿沉降过程（雨除、冲刷）从大气中去除，最终形成酸雨降落地面。五、计算与分析题1.解：(1)计算进口气速旋风除尘器进口截面积=B=气体流量Q==(2)计算分割粒径根据旋风除尘器分割粒径的理论公式（Lapple公式）：=由于≫，可近似−≈代入数据：μBN===分母部分：2分子部分：9=(3)估算总除尘效率假设粒度分布和分级效率均符合对数正态分布。已知粉尘中位径=10μm除尘器的分割粒径（即效率50%对应的粒径）=4.68对于这种分布，总效率η可以通过以下关系估算：设XX查标准正态分布表或利用经验公式，η对应于概率积分函数。或者使用近似公式计算：η=更简单的工程估算方法是利用和的比值。在对数概率纸上，效率是直线关系。X=0.829，查标准正态分布表，这意味着79.7的粉尘粒径大于分割粒径（即被捕集），或者说总效率直接与该参数有关。根据除尘效率公式η=η查表得，当X=0.83时，（注：更精确计算：利用Lapple标准切向入口旋风除尘器的通用分级效率曲线，当d/=10/4.68答：(1)进口气速为53.33m(2)分割粒径约为4.68μ(3)总除尘效率约为80。2.解：(1)计算进塔、出塔气相摩尔比进塔HCl浓度1000m气体平均摩尔质量=29标准状况下摩尔体积为22.4/进塔摩尔比（对于低浓度气体，摩尔比≈摩尔分数）：≈或者直接用体积比：1000mg/体积摩尔浓度C=气体总摩尔浓度=1≈（注：通常此类题目若未给温度压力，按理想气体22.4L/mol计算。1g/÷36.5g/采用=6.14去除率95，则出塔摩尔比：=(