大气污染控制工程 专业:2000级环境工程 总学时:60 讲授时间:2003-11
大气污染控制工程 专业：2000级环境工程 总学时：60 讲授时间：2003-11-
内容 吸收法净化气态污染物 吸附法净化气态污染物 气态污染物的催化净化 气态污染物的其它净化方法 净化装置的选择、设计和运行管理
内 容 • 吸收法净化气态污染物 • 吸附法净化气态污染物 • 气态污染物的催化净化 • 气态污染物的其它净化方法 • 净化装置的选择、设计和运行管理
第九章吸收法净化气态污染物 吸收的基本原理 吸收设备及计算 吸收法净化S02废气 吸收法净化其它尾气
第九章 吸收法净化气态污染物 ▪ 吸收的基本原理 ▪ 吸收设备及计算 ▪ 吸收法净化SO2废气 ▪ 吸收法净化其它尾气
吸收净化法:是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中 溶解度不同,或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活 性组分发生化学反应,达到将有害物从废气中分离出来 净化废气的目的的一种方法。 ①物理吸收:较简单,可看成是单纯的物理溶解过程。 吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度; 吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度 ②化学吸收:吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。 吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件; 吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度 同:两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大 致相同。 异:一般来说,化学反应的存在能提高反应速度,并使吸 收的程度更趋于完全。结合大气污染治理工程中所需净 化治理的废气,具有气量大,污染物浓度低等特点,实 际中多采用化学吸收法
吸收净化法：是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中 溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活 性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来， 净化废气的目的的一种方法。 ①物理吸收：较简单，可看成是单纯的物理溶解过程。 吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度； 吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度 ②化学吸收：吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。 吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件； 吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度。 同：两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大 致相同。 异：一般来说，化学反应的存在能提高反应速度，并使吸 收的程度更趋于完全。结合大气污染治理工程中所需净 化治理的废气，具有气量大，污染物浓度低等特点，实 际中多采用化学吸收法
§9-1吸收的基本理论 吸收过程的实质是物质由气相转入液相的传质过程 气液平衡一亨利定律 1、气体在液体中的溶解度 气体的溶解度是在100Kg水中溶解气体的千克数。 在恒定的T、P下,使一定量吸收剂与混合气体充分接 触后,气、液两相最终可达平衡,此时v吸收=解吸’这时 其中: C c—可溶气体在溶液中的浓度 (即平衡浓度或饱和浓度),Kg/m3 p*—被吸收气体在溶液面上的分压 (称平衡分压或饱和分压),Kpa 溶解度性质: 几种常见气体O2、NH2、HCL在水中的平衡溶解度 见图9-1及187,表9-1
§9-1 吸收的基本理论 吸收过程的实质是物质由气相转入液相的传质过程。 一、 气液平衡—亨利定律 1、 气体在液体中的溶解度 气体的溶解度是在100Kg水中溶解气体的千克数。 在恒定的T、P下，使一定量吸收剂与混合气体充分接 触后，气、液两相最终可达平衡，此时v吸收=v解吸，这时 其中： c—可溶气体在溶液中的浓度 (即平衡浓度或饱和浓度)， Kg/m3 p*—被吸收气体在溶液面上的分压 （称平衡分压或饱和分压），Kpa 溶解度性质： 几种常见气体SO2、NH3、HCL在水中的平衡溶解度 (见图9-1 及书P187 ，表9-1) ( ) c = f p
40 35 SO2(283K) 30 25 兰尔要邮 NH3(303K) 20 NH3(283K) 15 姿10 HCL(283K) 0.050.100.150.20 溶质在溶液中的摩尔分数 图9-1几种常见气体在水中的平衡溶解度
图9-1 几种常见气体在水中的平衡溶解度
①不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同; ②气体的溶解度与温度有关,多数气体的溶解度随温度 的升高而降低; ③温度一定时,P增大,溶解度增大 2、亨利定律(相平衡方程式) 亨利定律—对于非理想溶液,当总压不高(一般不超过 5×105Pa)时,温度一定,稀溶液中溶质的溶解度与气相 中溶质的平衡分压成正比,即:c=H* 或 E 或: -9.3 式中:H、E、m均称为亨利系数,但其单位不同。 若c-mol/m3,p*Pa,则Hmol/m3Pa; x取摩尔分数,p*Pa,则E_Pa; y*,ⅹx分别为溶质在气相、液相中的摩尔分数, m无量纲,又称相平衡常数
①不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同； ②气体的溶解度与温度有关，多数气体的溶解度随温度 的升高而降低； ③温度一定时，Pe增大，溶解度增大 2、亨利定律（相平衡方程式） 亨利定律 —对于非理想溶液，当总压不高（一般不超过 5×105Pa）时，温度一定，稀溶液中溶质的溶解度与气相 中溶质的平衡分压成正比，即： ------9.1 或： --------------------9.2 或： --------------------9.3 式中：H、E、m均称为亨利系数，但其单位不同。 若c—mol/m3 ，p*—Pa，则H—mol/m3·Pa； x取摩尔分数，p*—Pa，则E—Pa； y*，x分别为溶质在气相、液相中的摩尔分数， m无量纲，又称相平衡常数。 c = Hp * E p x * = y* = mx
3、亨利定律参数的换算(自学) 重点: 部分气体不同温度水溶液的亨利系数(见书1B表9-2) 说明几点:①以E表示的亨利系数②随温度升高E增大 ③通过比较E,我们可以判断那些气体易溶于水,E越小, 该气体越易溶于水。 例题: 例1:(见180,例9,1 设题的目的:如何由已知压强、温度下,某种气体在水中 的溶解度数据,求算亨利系数。 解题思路: 1首先求算出p*与x对应的数据组; ②绘制p*x曲线; ③由原点作平衡曲线的切线,其斜率即亨利系数E; ④结合图指出该溶液服从亨利定律的浓度范围
3、亨利定律参数的换算（自学） 重点： 部分气体不同温度水溶液的亨利系数（见书P188表9-2） 说明几点：①以E表示的亨利系数;②随温度升高,E增大； ③通过比较E，我们可以判断那些气体易溶于水，E越小， 该气体越易溶于水。 例题： 例1： (见书P189，例9.1) 设题的目的：如何由已知压强、温度下，某种气体在水中 的溶解度数据，求算亨利系数。 解题思路： ①首先求算出p*与x对应的数据组； ②绘制p*—x曲线； ③由原点作平衡曲线的切线，其斜率即亨利系数E； ④结合图指出该溶液服从亨利定律的浓度范围。 E H 1
例2:推算温度25℃,分压为1.013×10Pa时,cO2在水中 的溶解度。(见书P90例9.2) 解:利用 米 E 由书中表9-2查得25℃时E=1.66×105Kpa,则: 1.013×10 =6.102×10 166×108 由附录7查得25℃下,水的ρ=977Kg/m3, 又Mc2=44,于是依式99可得溶解度: Ox C M0x+M,(1-x) 997×6.102×10 =00337(mol/m 44×6102×10++18-6102×10)
例2：推算温度25℃，分压为1.013×105Pa时，CO2在水中 的溶解度。（见书P190例9.2） 解：利用 由书中表9-2查得25℃时E=1.66×105Kpa，则： 由附录7查得25℃下，水的ρL =977Kg/m3 ， 又MCO2 =44，于是依式9.9可得溶解度： E p x * = 4 8 5 6.102 10 1.66 10 1.013 10 − = x = ( ) ( ) ( ) 3 4 4 4 0.0337 / 44 6.102 10 18 1 6.102 10 997 6.102 10 1 2 mol m M x M x x c co s L = + − = + − = − − −
4、传质吸收过程的判断 ①根据相平衡的可以判断气液接触时溶质的传质方向, 即溶质是由气相传到液相(被吸收),还是从液相传到气 相(被解吸) 现以一传质设备来说明传质过程的进行(见图9-3 气液两相在传质设备中相接触,就会发生质量传递,系 统将会自发地向平衡状态变化。 若测得y>y;*,则该组分将被溶液吸收一吸收过程; 若测得yx*脱吸过程
4、传质吸收过程的判断 ①根据相平衡的可以判断气液接触时溶质的传质方向， 即溶质是由气相传到液相（被吸收），还是从液相传到气 相（被解吸）。 现以一传质设备来说明传质过程的进行(见图9-3) 气液两相在传质设备中相接触，就会发生质量传递，系 统将会自发地向平衡状态变化。 若测得y>yi * ，则该组分将被溶液吸收—吸收过程； 若测得yxi *——脱吸过程