核废物处理技术第02章A201203.ppt

1、第二章 放射性废气的处理,处理原理与方法,核废物 处理技术,Company Logo,目 录,特殊废气的净化处理,核设施放射性废气净化处理,净化处理原理与方法,概述,净化处理系统与设备,Company Logo,一 概述,放射性废气 也称为放射性气态废物或气载放射性废物； 在处理或操作放射性物料的过程中产生的具有放射性的气体。,定义： 指那些呈气态或蒸气状态的放射性污染物和均匀分布在空气中的放射性悬浮物如放射性气溶胶和粉尘等。,Company Logo,一 概述,放射性废气分类,Company Logo,一 概述,放射性废气,导出限值： 辐射防护监测中，测量结果很少能直接用剂量当量来表示。但是

2、，可以根据基本限值，通过一定的模式导出一个供辐射监测结果比较用的限值，这种限值称为导出限值。 气载放射性浓度的导出限值 用导出空气浓度DAC表示，为年摄入量限值ALl（Bq/a）除以标准人在一年工作时间中吸入的空气体积V（m3/a）所得的商，即 DAC=ALIV（Bq/m3） DAC可以用于评价工作场所空气污染状况时的参考。,Company Logo,一 概述,放射性废气来源,放射化学工作场所内,放射性物质通过各种途径进入空气： 放射性气体逃逸; 加热或蒸发溶液时放射性物质进入空气; 粉尘操作; 因核衰变过程的反冲效应而使放射性物质进入气相等；,如： Po、Pu、Am等强放射性固体物质具有群体

3、反冲现象核衰变时反冲原子和夹带的放射性原子同时进入气相。,Company Logo,一 概述,放射性废气来源 工艺废气，也称工艺尾气（off-gas） 指各类核设施工艺过程中产生的气体流出物。 工艺过程包括溶解、蒸发、焚烧、玻璃固体、沥青固体化、水泥固化等； 尾气中可能含有水蒸汽、酸气、放射性气溶胶、放射性气体和其它化学组份。 排风废气， 指核设施中由工作场所通风排出的放射性废气； 主要以气溶胶的形式存在；,Company Logo,一 概述,放射性核素的来源： 天然放射性核素：如氡等； 人工放射性核素： 裂变产物： 气态裂变产物：如氪、碘、氚等； 易挥发或半挥发性核素，如铯、钌等； 其他核素

4、，如钚等 活化产物：如碳14、氚、氩41等；,Company Logo,一 概述,碘：卤族元素，125I（T1/260d）、129I（T1/21.6107a）、 131I（T1/28d）。 来自核电厂运行和乏燃料后处理裂变产物； 废气中碘量较大，对人体的危害较大。 用碘吸附器衰变贮存和湿法洗涤去除。 氙：惰性气体，133Xe （T1/25.7d），裂变产额较高。 氪：惰性气体， 85Kr不易分离，回收或稀释。 氡：镭射气222Rn （T1/23.82d），钍射气220Rn ，锕射气219Rn；吸附和稀释。,主要放射性核素：,Company Logo,一 概述,氚：氚在环境中主要以氚化水（HTO

5、）形式存在，有极高迁移性，分离除去非常困难，氚易挥发、易扩散、易渗透。极易污染环境和被人体吸收。 碳：14C主要为活化产物，常以CO2形态出现；当pH10.210.8时，14C主要以碳酸盐形式存在，可用阴离子交换树指去除。 銫和钌：137Cs易挥发或106Ru半挥发核素，进入尾气系统。,放射性气载废物特点,Company Logo,一 概述,废气中放射性核素半衰期容许浓度和毒性,Company Logo,一 概述,废气中放射性核素半衰期容许浓度和毒性,Company Logo,一 概述,废气中放射性核素半衰期容许浓度和毒性,Company Logo,一 概述,主要放射性核素的导出浓度,3H 8

6、105Bq/m3,90Sr 3102Bq/m3,137Cs 2103Bq/m3,129I 1102Bq/m3,131I 7102Bq/m3,133Xe 2107Bq/m3,85Kr 5106Bq/m3,239Pu 210-1Bq/m3,Company Logo,一 概述,放射性物质在大气中的化学行为,放射性物质在大 气中的化学行为,形成气溶胶,主要源于被大气中本身存在的固体微粒或雾所捕集,发生化学反应,氧化反应,碳酸盐化反应,光化学反应,同位素交换反应,Company Logo,一 概述,放射性废气 特点： 呈气态或蒸气状态； 均匀分布在空气中的放射性悬浮物如放射性气溶胶和粉尘等。 伴随常量有

7、害物质：粉尘、NOx、SOx、HF、CO2、CO等。 易造成大范围污染，对周围环境影响难以控制和预测。,Company Logo,一 概述,福岛放射性气体扩散,Company Logo,一 概述,空气组成,其它气体 氦、氖等惰性气体 水蒸气 SO2、NOx、NH3、TVOC 等有害气体杂质,大气尘（气溶胶） 火山灰 海盐粒子 灰尘 沙土 花粉 细菌、病毒,Company Logo,一 概述,分子状态污染物：,沸点低，以气体分子形式存在，并以分子状态进入大气（如：二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、惰性气体等），或者常温下液体，但挥发性强，受热时易以蒸汽进入大气中（苯、苯酚、碘等）。,Company

8、Logo,一 概述,气体,气体以分子状态存在； 它们做无规则的自由扩散运动 - 布朗运动；,气体分子 0.001 m,Company Logo,一 概述,粒子状态污染物：,是分散在大气中的微小液体和固体颗粒。粒径大小在0.011000m之间，是复杂的非均匀体系。 因具有胶体性质，又名气溶胶；,Company Logo,一 概述,气溶胶,气溶胶：固体或液体微粒分散在气体介质中所构成的分散系统。 气溶胶对象：10-3103微米； 气溶胶分类： 根据聚集状态：固态分散相和液态分散相； 根据形成方法：分散性和凝聚性；,Company Logo,一 概述,气溶胶,按照微粒的来源及物理性质，气溶胶可细分为

9、： 灰尘：固态分散相的分散性气溶胶（粉尘） 如组成与原来的物质相同； 粒子直径较大，多数大于1微米； 烟：固态分散相的凝聚性气溶胶； 粒子直径小于0.5微米为特征； 雾：液态分散相的分散性和凝聚性气溶胶； 烟雾：烟和雾的混合体系；,Company Logo,一 概述,气溶胶,空气中微粒,固体微粒,液体微粒,烟或尘,尘,烟,凝聚性固体微粒,机械分散性固体微粒,雾,Company Logo,一 概述,总悬浮颗粒物(TSP)： 用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。 Dp(粒径)在100m以下，其中多数在10 m以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。,按粒径大

10、小：,分类： 降尘：直径大于10 m的粒子； 飘尘：直径小于10 m的粒子；,Company Logo,一 概述,降尘： 能用采样罐采集到的大气颗粒物。 在TSP中直径大于10m的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来，这部分颗粒物称为降尘。,按粒径大小：,Company Logo,一 概述,飘尘： 能在大气中长期飘浮的悬浮物质， Dp 10m如煤烟、烟气、雾等。 可吸入粒子： 易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。 目前国际标准化组织(ISO)建议将其定为Dp10 m。 可入肺粒子： 其粒径小于2.5 m，记为：PM2.5,按粒径的大小：,Company Logo,一 概述,PM10 可吸入颗粒

11、物,PM2.5 可入肺颗粒物,Company Logo,一 概述,PM2.5世界分布图,Company Logo,一 概述,中国大气浓度标准,美国环保局1997年提出、2003年通过了PM2.5国家环境空气质量 标准，规定PM2.5的年均浓度和日均浓度限值分别为15和65 g/m3。,Company Logo,一 概述,Company Logo,一 概述,北京近期大气状况,Company Logo,一 概述,大气尘分布和组成,0.1,0.01,1.0,10 m,气相物质（蒸气）,凝结,尘粒,凝并,土壤风化等，细菌， 花粉等,细粒子,粗粒子,Company Logo,一 概述,气溶胶粒子分布直方

12、图,Company Logo,一 概述,气溶胶数量密度和质量密度分布图,Company Logo,大气尘的累计粒径分布,大气尘的累计粒径分布,5,数量,投影面积,重量,粒径 m,1,10,90,99,95,99.9,% 小于某一粒径的灰尘百分比,0.1,1,10,99.9% 1 m !,70%,0.1% 1 m,Company Logo,一 概述,小结 -我们周围的空气,空气中包括有害气体和灰尘 大气尘粒径范围 : 0.01 - 100 m 总数99.9%的灰尘小于1 m 大于1 m的灰尘重量占了总重量的70% 灰尘粒径不同，运动方式不同 不同的地区和环境，灰尘浓度相差很大。 灰尘的危害是广泛

13、的,Company Logo,一 概述,气溶胶,气溶胶的密度大约为14g/cm3，比空气密度重几千倍； 气溶胶分为单分散相和多分散相； 气溶胶按微粒尺寸可分为： 粗粒分散体系：103101m； 胶体分散体系：10110-1m； 细粒分散体系：10-110-3m；,Company Logo,一 概述,气溶胶粒子的化学组成,化学组成十分复杂，它含有各种微量金属、无机氧化物、硫酸盐、硝酸盐和含氧有机化合物等。,Company Logo,一 概述,气溶胶的形成,大气中二氧化硫转化形成的硫酸盐，是气溶胶的主要成分之一。,其转化过程尚未完全明白： 二氧化硫转化成三氧化硫； 三氧化硫与水反应生产硫酸； 硫酸

14、与金属氧化物的微尘反应生成硫酸盐；,Company Logo,一 概述,化学大气化学反应,气溶胶能吸附 SO2、NOx 及气态有机有毒物质（如PAHs、PCB等），并在气溶胶表面发生多相反应。,Company Logo,一 概述,气溶胶的表面性质,Company Logo,一 概述,气溶胶的特点（物理化学）,气溶胶微粒带有电荷，因此可以用静电场来收集它； 由于重力沉降、扩散或蒸发，气溶胶不稳定； 气溶胶的扩散运行随粒子尺寸的减少而剧增； 气溶胶的蒸发速率与组成气溶胶的物质和粒子的大小有关； 气溶胶的电荷量决定它们在呼吸道中的滞留特性。,Company Logo,一 概述,放射性气溶胶,放射性气

15、溶胶： 含有放射性核素的微小固体粒子或液滴在空气或其他气体中形成的分散系；,Company Logo,一 概述,放射性气溶胶,放射性气溶胶的形成方式,放射性核素的分子或原子形成聚集体而悬浮于空气中； 液态或固态放射性核素存在于大气中，绝大部分被大气气溶胶捕集而形成放射性气溶胶，飘浮在大气中。,Company Logo,一 概述,气溶胶的特点（放射性）,气溶胶中的核素会因衰变或核反冲逸出而减少，因此放射性气溶胶粒子随时间增长而逐渐减小； 放射性气溶胶具有强的电离效应，当它经呼吸道进入人体内时，这些胶粒放射的射线能使体内的水分子或其它分子发生激发电离，引起生物效应而造成伤害。,Company Lo

16、go,一 概述,气态物质：工作中产生的及被中子活化的放射性气体； 液态物质：放射性溶液试剂蒸发而形成的液雾或蒸汽； 固态物质：放射性的微粒与粉尘；,产生放射性废气有三种形态：,Company Logo,一 概述,机械加工产生的碎屑以及各种操作中块状物质和粉末的扩散； 在机械加工金属时，有关生成氧化物的燃烧过程； 在化学处理中由溶液形成气溶胶； 由于凝结作用或气相反应而由气相形成气溶胶粒子； 放射性气体的固体子体产物的原子附着于空气中非放射性气溶胶的颗粒上； 非放射性气溶胶粒子吸收放射性核素； 由表面污染物的再悬浮；,放射性气溶胶的形成具体过程：,Company Logo,二 处理原理与方法,气

17、载放射性废物的处理原则： 采用除尘设备将放射性废气进行分离或过滤； 采用化学吸附、吸收等方法将废气中放射性部分转化为液体或固体废物 对二次废物进一步处理，减少大气中的放射性污染，使排出的放射性物质得到充分地稀释和扩散，防止超过容许浓度的空气污染，保障人类的健康。,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性废气处理方法,气体成份复杂：则需要几种方法组合使用。,处理对象：放射性气体、放射性微尘和放射性气溶胶 处理目的：是去除或降低放射性污染物，保护工作人员、公众和环境。 处理方法： 衰变式处理方法： 通风稀释、衰变贮存 净化式处理方法： 干法除尘、湿法除尘、吸附 其它处理方法： 低温回收

18、、蒸馏等；针对特殊的核素如85Kr和3H,Company Logo,二 处理原理与方法,废气处理稀释法 处理对象：放射性水平较低、半衰期较短的排气； 处理方法： 设计通风系统，组织气流； 通过烟囱空中排放；,Company Logo,二 处理原理与方法,废气处理衰变 处理对象：含短寿命放射性核素的放射性废气； 处理方法： 废气暂存一段时间； 加压贮存； 滞留贮存；,Company Logo,二 处理原理与方法,废气处理净化处理 处理对象：工艺尾气和放射性较强的厂房排气； 处理方法： 分离放射性物质和干净空气； 净化后的空气排放； 截留下的放射性物质作一步处理；,Company Logo,二 处

19、理原理与方法,分离方法：属于非均相混合物，一般都采用物理方法进行分离。 分离依据：气体分子与固体、液体粒子在物理性质上的差异。,气溶胶污染物,如较大粒子的密度比气体分子大得多，则可利用重力、惯性力、离心力（统称为质量力）进行分离，统称为机械分离方法；, ,又如粒子的尺寸和质量较气体分子大得多，则可采用过滤层，进行过滤的方法加以分离；,利用某些粒子易被水湿润，凝并增大而被捕集，可采用湿式洗涤进行分离；,由于某些粒子的荷电性，在高压电场内利用静电力进行分离的静电除尘。,Company Logo,二 处理原理与方法,分离方法：根据物理的、化学的及物理化学的原理予以分离。 分离依据：不同组分所具有的不

20、同蒸气压，不同溶解度，选择性吸收作用以及某些化学作用。,气态污染物,常见放射性气体为85Kr、133Xe、222Rn等惰性气体核素及挥发性核素131I，不能用过滤法去除，一般可采用吸附、液体吸收、低温分馏装置等方法去除。,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性气溶胶处理,一般工业除尘设备可用于处理含有放射性粉尘的气体。 所谓除尘, 就是利用一定的外力作用使粉尘从空气中分离出来, 它是一个物理过程.,Company Logo,二 处理原理与方法,除尘机理:,机械作用: 包括重力, 离心力和惯性力； 阻留作用: 包括介质的筛滤作用, 尘气绕流的接触阻留作用和扩散接触阻留作用； 凝聚作

21、用: 通过加湿, 蒸汽凝结, 超声波等作用, 使细尘粒凝聚而从空气中分离； 扩散作用：粒径小于0.3微米的粉尘； 静电力作用:利用静电力使带电尘粒从空气中分离；,Company Logo,二 处理原理与方法,根据除尘机理常将除尘器分为四大类: 机械除尘器； 湿式除尘器； 过滤式除尘器； 电除尘器.,Company Logo,二 处理原理与方法,结构: 旋风除尘器的结构由进气口, 圆筒体, 圆锥体, 排气管, 排尘装置组成. 其原理为: 当含尘气流由切线进口进入除尘器后, 气流在除尘器内作旋转运动, 气流中的尘粒在离心力作用下向外壁移动, 到达壁面, 并在气流和重力作用下沿壁落入灰斗而达到分离的

22、目的.,旋风除尘器,适于5m尘粒；结构简单，操作方便。,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性气溶胶处理方法,过滤式： 袋式过滤器：适于99.97； 高温陶瓷过滤器：内装微孔碳化硅陶瓷管元件，对5m尘粒，除尘效率99%。 烧结金属过滤器：使用不锈钢、镍、因科镍合金等烧结，可根据烟气成分选用，对3m过滤效率大于99.9%；,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性气溶胶湿法除尘,湿法除尘机理： 废气中的颗粒或放射性物质与水或其它液体接触，由于重力沉降、惯性碰撞、截留、扩散沉积与溶解等作用而去除废气中的颗粒和有害气体。适于净化高温、易燃、易爆的含尘气体。 除尘效率：一般大

23、于90%，可达到99.5%。 缺点：耗能较大，产生废液和泥浆等二次废物较多。,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性气溶胶湿法除尘,筛板塔： 塔体内装有多层带小孔塔板，气液两相上下穿行进行净化气溶胶。 泡罩塔： 塔体内装有多层泡罩塔板，气液两相上下穿行进行净化气溶胶。 填料塔： 填料增加气液两相的接触面积。对3m粒径颗粒，去除率约为90%。 喷淋洗涤器（喷淋塔）： 洗涤：利用尘粒和液滴之间的惯性碰撞、截留及凝聚等进行捕集； 吸收：喷淋碱洗液如NaOH、KOH或Na2CO3，可吸收NOx、SOx、HF、HCl等。 文丘里洗涤器： 包括收缩段、喉管和扩散段。可去除气体中较多尘粒和吸收

24、气态污染物，对0.1100m尘粒，去除率80%99%。,Company Logo,二 处理原理与方法,湿式除尘器,喷淋塔式 效率：99以上 液气比：0.672.68kg/m3,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性气溶胶处理方法,电除尘器： 适于0.0550m尘粒， 除尘效率99%99.9%。 气流阻力小，能处理高温、高湿气体。,Company Logo,二 处理原理与方法,除尘原理：,在正、负电极之间形成高压电场； 使空气电离； 含尘气体通过电场时, 粉尘被荷电； 使尘粒向集尘极运动并沉积于集尘极上, 使气体得到净化。,静电除尘器,Company Logo,二 处理原理与方法,

25、除尘器的选择,Company Logo,二 处理原理与方法,放射性废气最常用的处理方法,过滤处理技术,Company Logo,二 处理原理与方法,过滤法,采用多孔介质或纤维物质作滤材，使气体通过时藉物理作用与机械作用，把不同粒径的尘粒和气溶胶截留在滤材上，使空气中的放射性有害物被清除掉。,滤材,孔,洁净流体 (滤出液，下游),污染流体 (进料液，上游),Company Logo,二 处理原理与方法,表面过滤介质 金属编织网粉末烧结 深度过滤介质 浇铸膜结构 纤维材料结构,滤材类型,通常，过滤器滤材可分为两类：,Company Logo,二 处理原理与方法,表面过滤介质,所有滤孔在同一个平面上

26、 依靠直接拦截捕获颗粒,Company Logo,二 处理原理与方法,过滤器的功能,“弯曲通道”存在于：,浇铸膜,或 纤维缠绕,Company Logo,二 处理原理与方法,深度过滤介质,污染物捕获于介质内部结构的一种过滤介质，其滤孔遍布整个介质厚度。 变化的流体通道可以获得更高容污能力,Company Logo,二 处理原理与方法,深度过滤介质,颗粒可以在表面被捕集，,也可以在介质层内被捕集， 因此，提高了容污能力。,Company Logo,二 放射性废气净化处理概述,过滤法,过滤过程可分为两个阶段：,第一阶段：稳定阶段 对微粒的捕集效率和阻力不随时间而改变，而是由过滤器固有结构、微粒的性

27、质和气流的特点来决定。 过滤器结构由于微粒沉积等原因而引起的厚度变化是很小的。 对于过滤微粒浓度很低的气流来讲，稳定阶段起着主要作用。,第二阶段：不稳定阶段 对微粒的捕集效率和阻力不取决于微料的性能，而是随时间的变化而变化。主要是随着微粒的沉积、气体的侵蚀、水蒸汽的影响等变化。,Company Logo,二 放射性废气净化处理概述,放射性气溶胶处理,Company Logo,二 处理原理与方法,扩散效应,小于 1 m的灰尘粒子不随气流运动，而是因空气分子撞击做无规则运动，称为“布朗扩散运动”。 如果撞在过滤器纤维上就被捕获。,Company Logo,二 处理原理与方法,扩散效应,气体分子作布

28、朗运动,Company Logo,二 处理原理与方法,扩散效应,被随机运动的气体分子碰撞的颗粒 撞击到过滤介质上并被吸附截留,Company Logo,二 放射性废气净化处理概述,扩散效应小结,Company Logo,二 处理原理与方法,惯性碰撞,尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式； 流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线 运动的惯性； 颗粒离开流体主流而撞击到滤材上；,Company Logo,二 处理原理与方法,惯性碰撞,当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材表面,因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面,Company Logo,二 处理原理与方法,惯性碰撞,Company Logo

29、,二 处理原理与方法,惯性碰撞,Company Logo,二 处理原理与方法,筛分效应,本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒； 例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸大于其孔径的颗粒； 液体中的基本过滤机制；,Company Logo,二 处理原理与方法,直接拦截,绝对截留 - 颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中,Company Logo,二 处理原理与方法,直接拦截,当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除 容污能力可以用弯曲结构提高 筛网无此作用,Company Logo,二 处理原理与方法,直接拦截,通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截 不规则形状的颗粒 / 方向性 多个颗粒同时撞击到同一个滤孔,

30、Company Logo,二 处理原理与方法,直接拦截,不规则形状的搭桥,Company Logo,二 处理原理与方法,直接拦截,多个小颗粒的搭桥,Company Logo,二 处理原理与方法,筛分效应,Company Logo,二 处理原理与方法,拦截效应,Company Logo,二 处理原理与方法,静电效应,灰尘越小，效果越好,气流速度,纤维直径,纤维数量,Company Logo,二 处理原理与方法,Company Logo,二 处理原理与方法,使用后的过滤器,小灰尘粒子,滤料中含有粗细不等的纤维 滤料中的细纤维起主要过滤作用 纤维间隙远比要过滤的灰尘大 过滤器是深层过滤,Compan

31、y Logo,吸附型过滤器,二 处理原理与方法,Company Logo,二 处理原理与方法,吸附净化的概念,通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。,被吸附到固体表面的组分吸附质 吸附吸附质的多孔固体吸附剂 吸附质附着到吸附剂表面的过程吸附 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程解吸 吸附过程发生在“气-固”或“液-固”非均相界面,Company Logo,二 处理原理与方法,吸附分离操作的分类,按作用力性质分类： 物理吸附 化学吸附,注意一点： 物理吸附和化学吸附可同时发生但常以某一类吸附为主 。,

32、Company Logo,物理吸附： 吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力所引起的，也称为范德华吸附。,两种吸附方式,二 处理原理与方法,Company Logo,二 处理原理与方法,吸附分离操作的分类,物理吸附： 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），可在低温下进行； 过程是可逆的，易解吸； 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； 相对分子质量越大，分子引力越大，吸附量越大； 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。,Company Logo,分子间的化学键.,化学吸附： 又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键作用力的大小。,两种

33、吸附方式,二 处理原理与方法,Company Logo,化学吸附的特点 吸附力是化学键 发生化学反应 吸附热大，一般在高温下进行； 具有选择性，单分子层吸附； 脱附再利用困难,两种吸附方式,分子间的化学键.,化学浸渍/改性层,二 处理原理与方法,Company Logo,化学吸附的强选择性,有时对活性炭进行化学浸渍处理，以增加其对某种或某几种气体的吸附能力，这时发生的吸附称为化学吸附。这种活性炭称为浸渍活性炭。 不经化学浸渍处理的活性炭称为非浸渍活性炭。,二 处理原理与方法,Company Logo,二 处理原理与方法,Company Logo,二 处理原理与方法,吸附过程曲线,Company

34、 Logo,吸附性能,吸附容量 - 对某种气体，单位重量的活性炭所能吸附的最大量。不同材料，吸附不同气体，吸附容量不同。 吸附效率 = 1-（下游浓度 / 上游浓度） 使用寿命 - 活性炭过滤器的吸附效率在使用过程中不断衰减，当降到最低允许效率值，即有害气体浓度超标时，过滤器报废。在这之前的使用时间称为使用寿命，也称“穿透时间”,二 处理原理与方法,Company Logo,二 处理原理与方法,吸附剂的选择,吸附剂的选择一般选择原则为：,吸附剂的性能决定着吸附分离操作的技术经济指标；,具有较大的平衡吸附量，一般比表面积大的吸附剂，其吸附能力强； 具有良好的吸附选择性； 容易解吸，即平衡吸附量与

35、温度或压力具有较敏感的关系； 性能稳定，有一定的机械强度和耐磨性； 较低的床层压降； 价格便宜等。,Company Logo,吸附材料,活性炭 活性氧化铝 硅胶 沸石（分子筛）,二 处理原理与方法,Company Logo,活性炭 活性炭是应用最为广泛的吸附剂。 具有非极性表面，是一种疏水性吸附剂，故又称为非极性吸附剂。,二 处理原理与方法,吸附材料,Company Logo,活性炭 的制作： 是由煤或木质原料加工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。 炭化：把原料热解成炭渣，温度：200600 活化：形成发达的细孔。两种办法: 气体法：

36、通入水蒸气，温度在8001000； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等。,二 处理原理与方法,吸附材料（gu）,Company Logo,什么是活性炭？,用有机含碳材料炭化、活化而成。 发达的孔隙结构，绝大部分孔径 500 (1 = 10-10 m) 比表面积很大，可达 1000-2000 m/g 。,二 处理原理与方法,Company Logo,活性炭种类,纤维活性炭,颗粒活性炭,吸附能力比一般活性炭要高110倍,二 处理原理与方法,Company Logo,活性炭的特点：,二 处理原理与方法,吸附材料,吸附容量大（活化比表面约6001700m2/g）； 化学稳定性好（耐酸碱）； 解吸容易；

37、热稳定性高，在高温下进行解吸再生时其晶体结构不发生变化； 经多次吸附和解吸操作，仍能保持原有的吸附性能。,Company Logo,二 处理原理与方法,活性炭细孔分布情况： 微孔：2 nm，占总比表面95： 主要支配吸附量。 过渡孔：2 100nm，5： 起通道和吸附作用。 大孔：100 10000 nm，不足1： 主要起通道作用，影 响吸附速度。,活性炭怎样吸附气体？,Company Logo,二 处理原理与方法,硅胶 一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗粒。 硅胶的化学式：SiO2 nH20 因其是多孔结构比表面积可达350m2g左右。 硅胶是极性吸附剂，难于吸附非极性物质，易于吸附极性物质（如水、甲醇等）。 吸湿，高湿度气体的干燥。,Company Logo,二 处理原理与方法,硅胶,制备： 用硫酸处理硅酸钠水溶液，生成凝胶。 水洗除去硫酸钠后经干燥，便可得到玻璃状的硅胶。,工业上用的硅胶：,球型； 无定型； 加工成型； 粉末状-。,Company Logo,二 处理原理与方法,活性氧化铝 化学式：Al2O3 n H2O 无定形的多孔结构物质； 属极性吸附剂； 孔径为2050，典型的比表面积为200500m2/g。 一般由氧化铝水合物(以三水合物为主)加热，脱水和活化制得； 活化温度随氧化铝水合物种类不同而不同，一般为250500。