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1、气态污染物控制技术基础纲要第七章气态污染物控制技术基础建议学时数：8学时（自学）授课要点掌握气体扩散、气体吸取、吸附和催化的基根源理和过程认识常用吸取剂、吸附剂和催化剂的特点授课难点学会设计吸取塔、吸附床和催化转变器授课内容1. 气体扩散2. 气体吸取3. 气体吸附4. 气体催化净化吸取净化法：是利用废气中各混淆组分在选定的吸取剂中溶解度不同样，或许其中某一种或多种组分与吸取剂中活性组发散生化学反应，达到将有害物从废气中分别出来，净化废气的目的的一种方法。吸取（1）物理吸取：较简单，可看作是纯真的物理溶解过程。如：水吸取HCL、CO2等。吸取限度取决于气体在液体中的平衡浓度；吸取速率主要取决于
2、污染物从气相转入液相的扩散速度。（2）化学吸附：吸取过程中组分与吸取剂发生化学反应。如：碱液吸取CO、SO等；酸22液吸取NH3等。吸取限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件；吸取速率同时取决于扩散速度和反应速度。异同点：同：两类吸取所依照的基根源理以及所采用的吸取设施大概同样。异：一般来说，化学反应的存在能提高反应速度，并是吸取的程度更趋于完好。结合大气污染治理工程中所需净化治理的废气，拥有襟怀大，污染物浓度低等特点，实质中多采用化学吸取法。本章波及内容：吸取的基根源理（复习）主要讨论物理吸取；化学吸取；吸取法净化SO2废气；吸取法净化其余废气。7-1吸取的基本理论吸取过程的实质是物质由
3、气相转入液相的传质过程。可溶组分在气液两相中的浓度距离操作条件下的平衡愈远，则传质的推动力越大，传质速率也越快，所以我们按气液两相的平衡关系和传质速率来剖析吸取过程，掌握吸取操作的规律。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。1在恒定的T、P下，使必然量吸取剂与混淆气体充分接触后，气、液两相最后可达平衡，此时v吸取=v解吸，这时cfp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*被吸取气体在溶液面上的分压（称平衡分压或饱和分压），Kpa。结合书P187，图7-1（几种常有气体SO2、NH3、HCL在水中的平衡溶解度）可
4、知：不同样性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同样；气体的溶解度与温度有关，多半气体的溶解度随温度的高升而降低；2温度一准时，Pe增大，溶解度增大。亨利定律（相平衡方程式）从图7-1中又看出，对于稀溶液，在较低压力下，xp是经过原点的直线，但在压力偏高时与直线偏差很大，这样在较低压力下，我们即可用“亨利定律”来表示。对于非理想溶液，当总压不高（一般不高出5105Pa）时，温度必然，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：或：或：cHp*xp*Ey*mx上式中H、E、m均称为亨利系数，但其单位不同样。若c取mol/m3，p*取Pa，则Hmol/m3Pa；x取摩尔分数（无量纲），p
5、*取Pa，则EPa；y*，x分别为溶质在气相、液相中的摩尔分数时，m无量纲，又称相平衡常数。3亨利定律参数的换算（自学）要点：H1E看书P188，表7-2给出部分气体不同样温度水溶液的亨利系数。说明几点：（1）以E表示的亨利系数；（ 2）随温度高升，E增大；（ 3）经过比较E，我们能够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7.1，（自学）设题的目的：怎样由已知压强、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）第一求算出p*与x对应的数据组；（ 2）绘制p*x曲线；（3）有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
6、溶液遵照亨利定律的浓度范围。例2：见书P190，例7.2，计算温度25，分压为1.013105Pa时，CO2在水中的溶解度。解：利用xp*由书中表5E7-2查得E=1.6610Kpa，则：1.0131056.102104x1081.662由附录7查得25下，水的L=977Kg/m3，又MCO2=44，于是溶解度：cLx9976.1021043McoxMs1x446.1021041816.1021040.0337mol/m2（参照书中推导获得的公式7.9）4传质吸取过程的判断亨利定律是吸取工艺操作的理论基础之一，它说了然依照溶质、溶剂的性质在必然温度和压力下，溶质在两相平衡中的关系。（ 1）依照
7、相平衡的概括，能够判气绝液接触时溶质的传质方向，即溶质是由气相传到液相（被吸取），仍是从液相传到气相（被解吸）。现以一传质设施来说明传质过程的进行。y1、y2分别表示进、出口气相中溶质的浓度；x1、x2分别表示进、出口液相中溶质的浓度；x2*、y2*分别表示进、出口气、液相中溶质的平衡浓度。排气y2、y2*传进液x1质设备进气y1排液x2、x2*气液两相在传质设施中相接触，就会发生质量传达，系统将会自觉地向平衡状态变化。若测得yyi*，则该组分将被溶液吸取吸取过程；若测得yyi*，则该组分将从溶液中解吸出来脱吸过程。同理：xxi*脱吸过程。（ 2）用相平衡方程式还能够确定吸取（或解吸）过程进行
8、的限度，进而提出合理的工艺设计要求。仍结合上面传质设施表示图，依照相平衡方程式有：x*=y/my*=mx1212所以能够判断不论塔的效率多高或塔身多长，其所得吸取液中该组分的组成x2不能能高出x2*，即：x2x2*=y1/m，同理，办理后的排气中该组分y2也不能能低于y2*，即：二、y2y2*=mx1，这样就能够依照进气浓度（组成）和进液浓度（组成）利用相平衡方程式计算出最后吸取浓度和最后排放废气的极限浓度。化学吸取的气液平衡亨利定律只合用于常压或低压下的稀溶液，而且吸取质（被吸取组分）在气相与溶剂中的分子状态应同样，若被溶解的气体分子在溶液中发生化学反应，则此时亨利定律只合用于溶液中发生化学
9、反应的那部分吸取质分子的浓度，而该浓度决定于液相化学反应的平衡条3件。气体溶于液体中，若发生化学反应，则被吸取组分的气液平衡关系应既遵照相平衡关系，又应遵照化学平衡关系。即有：cAA物理平衡A化学平衡-（1）为讨论方便，设施吸取组分A与溶液中所含的组分B发生相互反应：（通式）aAgaAlbBcCdD有关系式（前提：被吸取组分浓度及各反应组分浓度较低）亨利定律关系式：化学平衡关系式：AHAp*A-（2）CcDdk-（3）AaBb1cdaACD-（4）Bbkcd1a将（4）代入（*1CD-（5）2）得：pAHABbk下面从几种详尽的情况来讨论化学吸取的气液平衡关系：1被吸取组分与溶剂的相互作用Ag
10、反应式表示为：AlBkMl被吸取组分A进入液相后的总浓度CA可写成：CAAM（7-1）其化学平衡常数MCAA（7-2）kABAB于是有：CA（7-3）A1kB又若是稀溶液吸取，则依照亨利定律，即有A=HAPA*，代入（9-3），于是有：PA*CA（7-4）HA1KB在稀溶液中，B很大可视为常数，且k不随浓度变化，故1+kB可视为常数，此时，4*CA，即形式上遵照亨利定律，但不同样的是HA1kBHAkB，pAHA，1HA表示溶解度系数较HA增大了（1+kB）倍，结果使过程有利于气体组分A的吸取。有代表性的：用水吸取氨气.2被吸取组分在溶液中离解设反应产物的解离反应式为：AgKA（7-5吸取平衡时，离解常数为：k1M）AgBkMkKA当溶液中无同样离子存在时，K+=A-，于是有：A2k1Ak1M（7-6）M被吸取组分A在溶液中的总浓度为物理溶解量与离解溶解量之和，即：CAAMAAMk1M（7-7）对式（9-1）、（9-5）、（9-7）和组分的物料平衡方程式联解得：2CAkAkA4CAkA（7-8）AkB21式中：kAk1kB）（7-91kB将（9-8）代入亨利定律式，则：PA*12CAkAk
