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1、大气污染控制工程,第六章 吸附法净化气态污染物,第六章 吸附法净化气态污染物,利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使一种或数种气体组分吸附于固体表面上，达到气体分离目的。 吸附质被吸附物质 吸附剂附着吸附质的物质 优点：选择性高、分离效果好、设备简单 缺点：吸附容量小、吸附体积大,第六章 吸附法净化气态污染物,本章学习内容： 吸附及吸附剂 吸附装置及工艺 吸附净化法的应用,物理吸附与化学吸附 吸附剂的选择原则及工业吸附剂,第一节 吸附及吸附剂,一、物理吸附与化学吸附,物理吸附：作用力为分子间引力 化学吸附：作用力为化学键力 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附，若温度升高到吸附剂具备足够高的
2、活化能时，发生化学吸附,一、物理吸附与化学吸附,吸附过程： 外扩散（气体主体 外表面） 内扩散（外表面 内表面） 吸附 脱附 内扩散(内表面 外表面) 外扩散(外表面 气体主体) 控制步骤：扩散阻力,吸附过程示意图,一、物理吸附与化学吸附,二、吸附平衡,当吸附速率脱附速率时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值 平衡吸附量：在一定温度下，吸附剂上所吸附的吸附质与气相中吸附质的初始浓度成平衡的最大吸附量，一般用单位质量吸附剂在吸附平衡时所能吸附的吸附质量表示。平衡吸附量又称为静态吸附量或静活性，常用am表示。,二、吸附平衡,几种常见污染物在活性炭上 的吸附等温线,吸附平衡可用吸附等温线。 常见的吸附等
3、温式有：朗格谬尔(Langmuir) 吸附等温式、弗伦得利希(Freundlich) 吸附等温式、捷姆金(Temkin) 吸附等温式、BET方程等。,三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂,1.吸附剂的选择原则 吸附容量大，吸附能力强 巨大的比表面积和孔隙率 良好的选择性 良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性 颗粒均匀 再生能力好 来源广泛，成本低廉,2.工业吸附剂 活性氧化铝 活性氧化铝是一种极性吸附剂，含氧化铝大于92%，也常用作催化剂的载体。 含水氧化铝加热脱水而制成的多孔物质，有粒状、片状和粉状 活性炭 活性炭是许多具有较高吸附性能的碳基物质的总称。一般来说是指比表面积大于500m2/g、含
4、碳大于95%的碳基物质。活性炭的结构特点是具有非极性的表面，为疏水性和亲有机物质的吸附剂。,三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂,硅胶 硅胶是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，其中含硅大于95%。 硅胶对极性分子和不饱和烃基具有明显的选择性，并对芳香族的键有很强的选择性，与活性炭相比较，孔径分布比较单一和窄小。,三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂,分子筛 分子筛是一种人工合成的泡沸石，孔径0.31nm，与天然泡沸石一样是水合铝硅酸盐的晶体。 分子筛的结构是有许多孔径均匀的孔道和孔穴构成的，提供了很大的比表面积，且只允许直径比孔径小的分子进入，故称为分子筛。 吸附选择性强， 吸附能力强，较
5、高温度下仍具有较强的吸附能力。,三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂,常见吸附剂的主要特性,三、吸附剂的选择原则及工业吸附剂,2.工业吸附剂,第二节 吸附装置及工艺,吸附装置 吸附工艺 吸附剂再生,固定床吸附器 结构简单、操作简便、操作弹性大、适用浓度范围广。对单台吸附器来说，吸附操作是间歇过程。,一、吸附装置,固定床吸附器 （a)(b)立式吸附器 （c)卧式吸附器,二、吸附工艺,1、2-净化气 3-蒸汽 4-固定床 5-废气 6-冷凝器 7-分离器 8-吸附质 9-冷凝水,有机气态污染物固定床吸附工艺流程,两台固定床轮流进行吸附与再生操作，使气体的吸附操作得以连续进行,三、吸附剂再生,当吸附床层
6、达到饱和时，就必须对吸附床进行再生，也称为吸附质的解吸。 吸附剂再生过程是吸附过程的逆过程 再生首先必须破坏吸附平衡，使吸附过程向着解吸的方向进行，然后将解吸出来的气体移走。,三、吸附剂再生,吸附剂再生方法,第五节 吸附净化法的应用,吸附法净化含氮氧化物废气 吸附法净化含二氧化硫废气,一、吸附法净化含氮氧化物废气,吸附原理 活性炭不仅能吸附NO2，还能促进NO氧化成NO2，特种活性炭还可使NOx还原成N2， 2NO+C=N2+CO2 2NO2+2C=N2+2CO2 活性炭定期用碱液再生处理 2NO2+2NaOH =NaNO3+NaNO2+H2O,2.工艺流程 NOx尾气进入固定床吸附装置被吸附
7、，净化后气体经风机排至大气，活性炭定期用碱液再生。,活性炭吸附NOx的工艺流程 1酸洗槽 2固定吸附床 3再生器 4风机,一、吸附法净化含氮氧化物废气,3.影响因素,含氧量：NOx尾气中含氧量越大，则净化效率越高。 水分：水分有利于活性炭对NOx的吸附，当湿度大于50%时，影响更为显著。 吸附温度：吸附是放热过程，低温有利于吸附。 接触时间和空塔速率：接触时间长，吸附效率高；空塔速率大，吸附效率低。,一、吸附法净化含氮氧化物废气,二、吸附法净化含二氧化硫废气,1.吸附净化原理,利用活性炭对烟气中SO2进行吸附，既有物理吸附，也有化学吸附； 在烟气中存在氧和蒸汽时，化学吸附尤为明显 因为活性炭是
8、SO2与O2反应的催化剂，反应生成SO3，SO3溶于水生成硫酸,二、吸附法净化含二氧化硫废气,1.吸附净化原理 (1)吸附 物理吸附（以*表示吸附态分子）： SO2 SO2* 1/2O2 1/2 O2* H2O H2O* 化学吸附： SO2* 1/2O2* SO3* SO3*H2O* H2SO4* H2SO4*nH2O H2SO4nH2O* 总反应方程： SO2H2O1/2O2 活性炭 H2SO4,(2)再生 洗涤再生：洗涤再生首先用水洗出活性炭微孔中的硫酸，得到稀硫酸，再将经过洗涤后的活性炭进行干燥，得以再生。 加热再生：加热再生是对吸附有SO2的活性炭加热，使炭与硫酸发生反应，使H2SO4
9、还原为SO2。,二、吸附法净化含二氧化硫废气,2.活性炭法烟气脱硫工艺流程 活性炭吸附烟气中二氧化硫工艺的吸附装置主要有两种形式：固定床与移动床。其再生方法也有两种，即水洗再生法与加热再生法。,二、吸附法净化含二氧化硫废气,德国的Lurgi法脱硫工艺流程 1文丘里洗涤器 2除沫器 3液体供应槽 4燃料油 5燃烧器 6尾气（去硫酸生产车间） 7吸附器 8尾气 9冷却器 10过滤器 11水 12H2SO4(70%) 13H2SO4(10%15%) 14H2SO4(25%30%),固定床吸附水洗再生 由吸附器中出来的水洗液中含10%15%的硫酸，被送至硫酸浓缩装置中提浓，最后得到70%的硫酸。,二、吸附法净化含二氧化硫废气,
