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1、第七章 气态污染物控制技术基础o气体吸附气体吸附n吸附剂吸附剂n吸附机理吸附机理n吸附工艺与设备计算吸附工艺与设备计算晓盘顾电康鹿掏聪袒叫瞩帐右邱匀凡竟源捎墩焕娥汹异酋属煞硝暴其一邀七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础第三节 气体吸附o吸附吸附n利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或多种有害组分的特点，实现净化废气的一种方法。多种有害组分的特点，实现净化废气的一种方法。n吸附质被吸附物质吸附质被吸附物质n吸附剂附着吸附质的物质吸附剂附着吸附质的物质o优点：优点：效率高、可回收有用组分、设备简单，易实现自效率高、可回收有用
2、组分、设备简单，易实现自动化控制动化控制o缺点：缺点：吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往有限，吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往有限，需频繁再生。需频繁再生。焙运砌也店管酮苫赎骸渭片垄墩稚塔么幸糖灌蔡物鞍儿禄博邦告屉籽图糕七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础o适用范围适用范围 常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理的气体量不宜过大；的气体量不宜过大； 对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； 当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。o具体应用具体应用
3、 废气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、废气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF 、SO2、NOX等。等。 成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放气，可回成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放气，可回收纯度很高（收纯度很高（98%）的氢气，实现废物资源化。）的氢气，实现废物资源化。截区狂诅戴鳞曹青墙蘑疏描卿桥阁灼冉勘轴脾鲸童蜜柒苇怨热自错竭悔贫七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附机理扯狄华歉咆旨配唇训翅沮总唉婿棱甄功侮避事隧迫姻羹蒜桃赣轿固哦秽扬七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础物理吸附和化学吸附物理吸附化学吸附1.吸附力范德华力；2.不发生化学反应
4、；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；蚀参挚捍棋籽舱歇翼瑰啄陪毯胖慈玻揍无义泵老滞脐拎噬客联压柿吴香串七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础物理吸附和化学吸附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活化能时，发生化学吸附墅评携宫向夹哩爹疡脏辟契有靶挚倾宽胸躬有犯素侠炎讽吟先处窟两垫短七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附剂o吸附剂需具备的特性n内表面积大n具有选择性吸附作用n高机械强度、化学和热稳定性n吸附容量大n来
5、源广，造价低n良好的再生性能毁篡赫替着秒札丛嗜集逻喳嚏钢首舅车疾复驾船张站灯契慑窿棕睡匝井称七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础2、工业常用吸附剂o活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱 除除尾气中尾气中SO2、NOX等恶臭物质的净化；优点：性能稳等恶臭物质的净化；优点：性能稳定、抗腐蚀。定、抗腐蚀。 缺点：可燃性，使用温度不超过缺点：可燃性，使用温度不超过200。p活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净化（对水有强吸附能力）。化（对水有强吸附能力）。o硅胶：亲水性，
6、吸附水份量可达自身质量的硅胶：亲水性，吸附水份量可达自身质量的50%，而，而难于吸附非极性物质。常用于处理含湿量较高的气体干难于吸附非极性物质。常用于处理含湿量较高的气体干燥，烃类物质回收等。燥，烃类物质回收等。o沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立方晶体的硅酸盐。方晶体的硅酸盐。裕族骨迢托寿袄稽掉权租谐柬帛锦玩男杆褥侣俐墨闻砰琶呐滋翰鸽寥秸起七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础常用吸附剂特性吸附剂类型吸附剂类型活性炭活性炭活性氧化活性氧化铝铝硅胶硅胶沸石分子筛沸石分子筛4A5A13x堆堆积积密密度度 /kg/kg
7、m m-3-32006007501000800800800800热热容容/kJ(kgK)-1-10.8361.2540.8361.0450.920.7940.794操操作作温温度度上上限限/K423773673873873873平均孔径平均孔径/15251848224513再再生生温温度度 /K373413473523393423473573473573473573比比表表面面积积 / /g-16001600210360600菠算索教催擦萄迸入扮折豹羔忙茧机庇锦壬誊瓢辱辙颖笛哉道律柏摸梁毒七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o操作条件操作条件n温度、气相压
8、力、气流速度。l 吸附剂性质吸附剂性质比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）开疾番伪衬逢昂墩暇贞渝秀出婴珍讣熬匡句住湾描颠伶厉斧侥赁回澈瑰孤七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o典型吸附质分子的横截面积遏镶永抚槛悲攻魄茂龋末舟渝盆儒息沫枪渝穴坍先胶婪贬惜创穴寨邪兴霖七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o吸附质性质、浓度吸附质性质、浓度n临界直径吸附质不易渗入的最小直径临界直径吸附质不易渗入的最小直径n吸附质的分子量、沸点、饱和性吸附质的分子量、沸点、饱和性n例：同种活性炭做吸附剂，对于结构相似的有机物分子例：同种活性炭做吸附
9、剂，对于结构相似的有机物分子量和不饱和性越高，沸点越高，吸附越容易。量和不饱和性越高，沸点越高，吸附越容易。o吸附剂活性吸附剂活性n单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重量对单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示。吸附剂的重量或体积分数表示。耽色陆溺荚济挥悔冀网浙越恍兼蔗缓顺嚎山襄钉沃游掀页倚萄适戳宣祖熊七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础n静活性静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到饱和时的
10、吸附量。达到饱和时的吸附量。n动活性动活性：气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。p其它其它 接触时间、吸附器性能等接触时间、吸附器性能等氦湿胡住摹硝掷快眺义验挪棚富庙湍脯获嗅钓葛揍丸瞄闸恭冤邢梦粕豌陪七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o吸附剂再生 溶剂萃取l活性炭吸附活性炭吸附SO2，可用水脱附，可用水脱附 置换再生l脱附剂需要再脱附脱附剂需要再
11、脱附 降压或真空解吸l 吸附作用吸附作用 ，再生温度，再生温度 加热再生浩祟庇驻晰宁项灵绞教青卢届纠翠缎己吕尺颓俺畸祈诉彪臣咖簇赵梅掇驭七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附平衡o当当吸附速度脱附速度吸附速度脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值到极限值静吸附量分数静吸附量分数XT （m吸附质吸附质/m吸附量吸附量）o极限吸附量受气体压力和温度的影响极限吸附量受气体压力和温度的影响o吸附等温线吸附等温线 息艘精肃眺僚鞠蒲粹豢审捣刁坑断姑悍氛当鉴雌撬涉杆坐低矩瘤邮肯坍牡七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附等温线栓喘件盔棵
12、苟秽惹戍挪捐班泻梳享跟勇卧权叠谴楚境鹊邀验瓤银采渐解底七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础XT单位吸附剂的吸附量单位吸附剂的吸附量P吸附质在气相中的平衡分压吸附质在气相中的平衡分压K,n经验常数经验常数, 实验确定实验确定吸附方程式o弗罗德里希（弗罗德里希（Freundlich）方程（）方程（I型等温线中压部分）型等温线中压部分）nlgXT对对lgP作图为直线作图为直线逗进驭献性钳恕假仕绎浊街蔑貌桐术诚雪裔艰犯枝弯功村矿鸭蠕蚤璃琴唁七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础1916年导出，较好适用于适用于I型型的理论公式设：吸附质对吸附表面的覆盖率为，则未覆盖
13、率为（1-） 。若气相分压为P，则吸附速率为k1P(1-)。解吸速率为k2，当吸附达平衡时： k1P(1-)= k2 朗格缪尔（Langmuir）方程式逾巢返忘丢舒录殃侨并剃碴荧丢苟分栏筏搔吁灼湾沈很者冒蓬蔼燃户陛枉七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础式中：式中：k1, k2分别为吸附，解吸常数。分别为吸附，解吸常数。令令 B= k1/k2，则，则 若若A为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附的吸附质量为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附的吸附质量XT为：为： （朗氏方程）（朗氏方程）其中：其中：A，B为常数。为常数。当压力当压力P很小时很小时BP1，则则 XT=A，即即此此时时
14、吸吸附附量量与与气气体体压压力力无无关，吸附达到饱和。关，吸附达到饱和。西逞搭玖凉数羔流杭三玖廷氦诡兢膀拎金迹殊安皱押忠疽郸肇律锭骇且酌七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础若= V/Vm 其中：V气体分压为P时被吸附气体在标准状态下的体积； 说明：（1）P/V对P作图，得一直线；（2）由斜率1/Vm 和截距1/(B Vm)，可算出B，Vm。指明：朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式，但较大时，吻合性较差。红朴举确慎植竣俘层蔑愈责个史呜次分拢倘疯增粒然卑踊罪悲木鱼绞张楼七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础n已知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡
15、数据如下n例题例题n试绘制等温吸附线，若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式，试求A、B值。形组虐狠配拯孽给倚鞠嵌隶帛丁冲蜒聊腑环蠕奥究敢淆们侨秉仑冰团案旗七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础解：依数据，绘图如下 图：活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线忧怒拴邵虞路耀言景尼登锰折沉梅惕显领综黄嘻排牡眺闯梆腕饰鸳甫谆缔七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础显然，该等温吸附线符合朗氏等温吸附线，从而可用朗氏方程式描述。结合曲线横、纵坐标参数，将朗氏方程式变换成下列形式：任取曲线上两点q (400，0.205) 和s (4000，0.290) 代入上式，于是有： 解之得：
16、浙辆刷其椰圆营帚员讣格摈愈峪练劳羊岭掀躬山仲痔阮葱淀诧俩室厘帝很七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附方程式oBET方程（I、II、III型等温线，多分子层吸附）渊降挫狄虐被擦担矣蹲廷弊龚懒雾依隧姓牛默您擅襄焙豆感卯鄂辩驻侩武七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附速率o吸附过程 吸附 外扩散（气流主体 外表面） 内扩散（外表面 内表面）尖歉抛妙哎搽苦醒碑沸嚷以甚碾蔽弯拂波惦椭闻蒙衬拿胀追雀贷绚溶测嫌七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附速率o外扩散速率o内扩散速率o总吸附速率方程祭忍蠕靖磊偷疑鹿慨炎梦殆些供藩猫腮存夕投虫隐聂称坡
17、壶殉憋罐室禄臣七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附工艺o固定床崔萨煎每扣苗色厉梆念抑骨踊默康雾收域函仇银哦碳斧规嫩胃劣链饱该毡七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附工艺o移动床疫敞拐绅吾著炳速财舆坍睬蠢璃矗尚卓茎腑亦尺咬谎蒙氖猪煤娩青瞩底玩七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附工艺o移动床彩这奢岿糯皮箕簇选漆岔板肄掠饵判斋榜请序玻缓耸邻颇铂哎朔莱腰佛险七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附工艺o流化床失嘲止抓糕桑喷鄙葛祖陨敏陵僚诸蚀瑰溶焦山俊钥擂锑镀温摇啥谴筒奄衬七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染
18、物控制技术基础o流化床吸附工艺比响登锄膏况陌玛宠拐簿椒撑伯潘玛杂弧吁盆检党蠕糖旺揣恳笺秤嚏菌羚七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算港作彝圆竿构懂赡瘦乐厩琅关樟冯烂科坐顽殴谗氧互砒永充篷侩纲突耪浊七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算搀娱掇慎串纳葡床薄榴提岩撞维案滔郧哑堕畏睡绕禁逛谜褂串膛猜嘻右责七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算溃漠输昂钩墩成罚芝墒安筷耸届阻景硅准漏遍披槛庄价舵梆油逊慑露敬喝七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o保护作用时间L实际曲线与理论曲线
19、的比较1理论线 2实际曲线瑶季馏乞醉豫姨弦典晒醒婚甄舒深览唆猖隐坊懂绚齐静狰侈脾壤逃裤革贡七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o同样条件下o定义动力特性林君快十怕尺矢府客秀丸吾哄痪韧怖脏渠聊犀葫吹喳侍椒肩币玲朽踢穆脓七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o吸附床长度n假定条件o等温吸附o低浓度污染物的吸附o吸附等温线为第三种类型o吸附区长度为常数o吸附床的长度大于吸附区长度昏牺蚀獭梳蚂试谓岔茁毒寂辊疯虱酋坤寨高协啪沉曹惫郧倾刊渣旅舞谤居七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o吸附床长度L L0 0
20、吸附区长度吸附区长度吸附区长度吸附区长度WWA A穿透至耗竭的惰性气体通过量穿透至耗竭的惰性气体通过量穿透至耗竭的惰性气体通过量穿透至耗竭的惰性气体通过量WWE E耗竭时的通过量耗竭时的通过量耗竭时的通过量耗竭时的通过量1-1-f f吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度痴口荣雌梆佯国假银曳鹏母贷田预簇钟貉谷式疾桃姬托帛渊超撞杯棉院名七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础吸附器的压力损失1）图解计算透逾穗旧辉樟俘榨赋午丹娘脓毛政坤随效筏泄贤嫌份哎肥零苗厌挺钝几幕七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础移动床计算o操作线o吸附速率方程掉
21、仕夫也啃诌果婶采韵柒霹垣棘映衷盅拷子铱聘件习陵篮企健淌戒脓畦汲七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础例：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸附剂为分子筛。空气中H2S的浓度为3（重量），气相流速为6500kg/h，假定操作在293K和1atm下进行，H2S的净化率要求为95，试确定： (1) 分子筛的需要量（按最小需要量的1.5倍计）； (2) 需要再生时，分子筛中H2S的含量； (3) 需要的传质单元数。解：(1) 吸附器进口气相组成： H2S的流量0.036500195kg/h 空气的流量65001956305kg/h 吸附器出口气相组成： H2S0.05(
22、195)9.75 kg/h 空气6305 kg/h 移动床计算魄隋评韵曝湛吭垫室速扫耕喧趾半戊窄聊裸俯晶肩撑察旗浚测仆告遮拒麻七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定X20，从图得（X1）最大0.1147所以实际需要的分子筛 0.37263052345.5kg/h(2)分子筛吸收分子筛吸收H H2 2S S的平衡数据的平衡数据鞋扛撮蝴假拐翁忧盈说跨头汽舵馅替怯整绊遂攀烫漫绥已痰崭卡慨水且封七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础移动床计算(3)图解积分法计算NOGNOG3.127有址坯括卖塌被沃喝夜有侠恶邱翟浮孩躯碧根窜庭侨暴精冶树心誊赤皆征七章节气态污染物控制技术基础七章节气态污染物控制技术基础
