凈化氣態(tài)污染物的方法

大氣污染掌握教案 大氣污染掌握教案 大氣污染掌握教案大氣污染掌握教案101第四章凈化氣態(tài)污染物的方法用某些催化劑的催化轉(zhuǎn)化；有機(jī)物的高溫燃燒等方法。§1吸取法凈化氣態(tài)污染物吸取法凈化氣態(tài)污染物是利用氣體混合物中各種成分在吸取劑中的溶解度不來(lái)的操作過(guò)程。吸取分為物理吸取和化學(xué)吸取兩大類。吸取過(guò)程無(wú)明顯的化學(xué)反響時(shí)為物理吸為化學(xué)吸取，如用堿液吸取難以到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，因此大多數(shù)承受化學(xué)吸取。吸取法不但能消退氣態(tài)污染物對(duì)大氣的污染，而且開(kāi)可以使其還可以使其轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。并且還有捕集效率高、設(shè)備簡(jiǎn)潔、一次性投資低等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣2SO2、H2

S、HFNO

等廢氣的污染物。x一、吸取平衡理論x物理吸取時(shí)，常用亨利定律來(lái)描述氣液兩相間的平衡，即p*Ex 式i i ip*——i組分在氣相中的平衡分壓，Pa；iiE——i組分的亨利系數(shù)，Pa。i假設(shè)溶液中的吸取質(zhì)〔被吸取組分〕的含量ci

3表示，亨利定律可表示為： p*cii H

或c H pi i iH——i氣體在溶液中的溶解度，imol/3·Pa。i亨利定律適用于常壓或低壓下的溶液中，且溶質(zhì)在氣相及液相中的分子狀態(tài)相同。如被溶解的氣體在溶液中發(fā)生某種變化〔化學(xué)反響、離解、聚合等適用于溶液中未發(fā)生化學(xué)變化的那局部溶質(zhì)的分子濃度，而該項(xiàng)濃度打算于液相化學(xué)反響條件。二、雙膜理論吸取是氣相組分向液向轉(zhuǎn)移的過(guò)程，由于涉及氣液兩相間的傳質(zhì)，因此這種轉(zhuǎn)它不僅用于物理吸取，也適用于氣液相反響。簡(jiǎn)潔的說(shuō)就是，假設(shè)氣相和液相之間接觸的局部有氣膜和液膜存在，氣膜液膜的大小薄厚都是均勻的，全都的。雙膜理論就是爭(zhēng)論氣液兩相在氣膜和液膜之間的這時(shí)實(shí)際上掌握其接觸的實(shí)際上是液膜，被稱之為液膜掌握；有時(shí)被吸取組分通過(guò)液膜的速度快，而經(jīng)過(guò)氣膜的速度慢，則整個(gè)過(guò)程是由氣膜集中的時(shí)間來(lái)掌握，被稱之為氣膜掌握。三、吸取氣態(tài)污染物工藝配置問(wèn)題1、吸取劑的選擇要依據(jù)所處理的對(duì)象及處理目的，權(quán)衡各方面因素而定。22

HFSiF4NH3、HCl等。用水去除這一類氣態(tài)污染物，主要依據(jù)它們?cè)谒腥芙舛容^大的特性。這些氣態(tài)污染物在水中的溶解度，一般是隨氣相中分壓的增加，吸取液溫度的降低而增大的。因而抱負(fù)的操作條件是在加壓和低溫下進(jìn)展吸取，在升溫順降壓下進(jìn)展解吸。用水作吸取劑主要是價(jià)廉易得，流堿金屬鈉、鉀、銨或堿土金屬鈣、鎂等的溶液，則是另一類吸取劑。由于這一SO2、NOx、HF、HCl等之間發(fā)生化學(xué)反響，因而使吸取力量大大增加，表現(xiàn)在單位體積吸取劑能凈化大量廢氣/由于凈化效率高，液氣比小，吸取塔的生產(chǎn)強(qiáng)度高，使得技術(shù)經(jīng)濟(jì)上更加合理。SO2、NOx、HF、HCl等時(shí)常承受上述堿金屬或堿土金屬溶液作為吸取劑。劑不易再生需消耗較大能量。因而在選擇吸取劑時(shí)，要權(quán)衡多方面的利弊。2、工藝流程設(shè)置中應(yīng)考慮的一些問(wèn)題富液的處理問(wèn)題用于氣態(tài)污染物掌握的吸取操作，不僅要到達(dá)凈化廢氣的目的，還必需使吸取了氣態(tài)污染物后富液的處理合理。如將富液排放，這不但浪〔或氫氧化鈉〕堿液處理廢氣22

SO2制取硫酸產(chǎn)品，既達(dá)2到了消退SO2

污染，同時(shí)又到達(dá)了“廢物資源化”的目的。除塵問(wèn)題某些廢氣，如燃燒產(chǎn)生的廢氣中，除含有氣態(tài)污染物之外，往往還含有肯定的煙塵。在吸取之前，假設(shè)能特地設(shè)置高效的除塵器〔如電除塵器，除一同去除煙塵，即是較為抱負(fù)的。由于吸取過(guò)程也是很好的濕式除塵。然而濕式除塵的設(shè)計(jì)與氣態(tài)污染物脫除的設(shè)計(jì)要求不大全都，濕式除塵需要相當(dāng)大的能量輸入〔壓力增大，才能保證細(xì)塵與液滴或濕外表碰撞，粘附在上面。而氣態(tài)污染物的脫既除塵有能吸取氣態(tài)污染物的洗滌器，是我們今后努力的方向。這就需要在吸取之前將煙氣冷卻降溫。其方法有：在低溫省煤器中間接冷卻，雖可回收一局部余熱，提高熱效率，但所需的換熱器太大，同時(shí)煙氣中的酸回冷卻為酸性氣體而腐蝕設(shè)備；直接增濕冷卻，即承受水直接噴入煙氣管道中增濕降溫，方法雖簡(jiǎn)潔，但要考慮水沖擊管壁和形成酸霧腐蝕設(shè)備，以及可能造成沉積物堵塞管道和設(shè)備，用預(yù)洗滌塔降溫除塵，是最好的方法，也是目前使用最廣泛的方法。將煙氣冷卻到何種程度是格外重要的，假設(shè)將煙氣冷卻到接近于冷卻水的溫度〔293~298K333K左右較為適宜。結(jié)垢和堵塞問(wèn)題這一現(xiàn)象已成為某些吸取裝置能否正常的長(zhǎng)期運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵。首先要弄清結(jié)垢的機(jī)理，造成結(jié)垢和堵塞的因素，然后針對(duì)性地從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備構(gòu)造、操作掌握等方面進(jìn)展解決。防止結(jié)垢的方法和措施常用的有：工藝操作上，掌握溶液或料漿中水分的蒸發(fā)量，掌握溶液的PH值，掌握溶液中易結(jié)晶物質(zhì)不要過(guò)飽和，嚴(yán)格除塵，掌握進(jìn)入吸取系統(tǒng)的塵量。設(shè)備構(gòu)造上設(shè)計(jì)和選擇不易結(jié)垢和堵塞的吸取器。例如，流淌床型洗滌器比固定填充床洗滌器不易堵塞和結(jié)垢，選擇外表光滑，不易腐蝕的材料作吸取器等。除霧霧不僅僅是水分，還是一種溶有氣態(tài)污染物的鹽溶液。任何漏到煙10~60μm之間，因而工藝上要對(duì)吸取設(shè)備提出除霧的要求。通常加設(shè)除沫器。氣體再加熱問(wèn)題在處理高溫?zé)煔獾臐袷絻艋?，煙氣在洗滌塔中被冷卻使熱力抬升作用減小，集中力量降低，特別是在處理煙氣的狀況下和某些不利的氣象條件下，白煙沒(méi)有充分稀釋之前就已降落到地面，簡(jiǎn)潔消滅較高濃度的污染。防止白煙發(fā)生的措施：一是使吸取凈化后的煙氣與一局部未凈化的高溫?zé)煔饣旌弦越档突旌蠚怏w的濕度和上升其溫度。這種措施雖然能防止白煙的發(fā)生，但由于未凈化煙氣的溫度不太高，因而需混入大量未凈化的煙氣，使得氣態(tài)污染物的排放量增大，相當(dāng)于大大降低了凈化效率。防止白眼的另一個(gè)措施是凈化器尾部加設(shè)一合。這種措施簡(jiǎn)潔，且混入的燃燒氣量少，吸取器的凈化效率降低不大，因而目前國(guó)外的濕式排煙脫硫裝置大多承受此法。四、吸取設(shè)備1、填料塔2、湍球塔3、篩板塔4、噴灑式吸取器空心噴灑吸取器高氣速并流式噴灑吸取器機(jī)械噴灑吸取器§2吸附法凈化氣態(tài)污染物而與其他組分分開(kāi)的過(guò)程稱為吸附。具有吸附作用的固體稱為吸附劑，被吸附到固體外表的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附凈化的優(yōu)點(diǎn)是效率高，能回收有用組分，設(shè)備簡(jiǎn)潔，操作便利，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掌握。但吸附容量一般不高〔40一、吸附過(guò)程與吸附劑1、吸附過(guò)程依據(jù)吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生的作用力的性質(zhì)，通常將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附 亦稱范德華吸附，是由于吸附劑與吸附質(zhì)之間的靜電力或范德華引力產(chǎn)生的吸附。物理吸附是一種放熱過(guò)程，其放熱量相當(dāng)于被吸附氣體的升吸附過(guò)程可逆的，當(dāng)系統(tǒng)的溫度上升或被吸附氣體壓力降低時(shí)，被吸附的氣體將從固體外表逸出。在低壓下，物理吸附一般為單分子層吸附，當(dāng)吸附質(zhì)的氣壓增大時(shí)，也會(huì)變成多分子層吸附?；瘜W(xué)吸附 亦稱活性吸附，是由于吸附劑外表與吸附質(zhì)分子間的化學(xué)反應(yīng)力導(dǎo)致的吸附。化學(xué)吸附亦為放熱過(guò)程，但較物理吸附放熱量大，其數(shù)量相當(dāng)于84~417kJ/mol。化學(xué)吸附的速率隨溫度上升而顯著增加，宜在較高溫度下進(jìn)展。化學(xué)吸附有很強(qiáng)的選擇性，僅能吸附參與化學(xué)反響的某些氣體，吸附是不行逆過(guò)程，且總是單分子層或單原子層吸附。理吸附，而在較高溫度下往往是化學(xué)吸附。2、吸附劑廣泛，價(jià)格低廉。常用的吸附劑有如下幾種。活性炭活性氧化鋁硅膠二、吸附理論1、吸附平衡2、吸附速率吸附速率的掌握步驟三、吸附設(shè)備1、吸附設(shè)備床吸附器、移動(dòng)床吸附器和沸騰床吸附器。固定床吸附器是吸附劑固定不動(dòng)，僅使氣體流經(jīng)吸附床。主要有立式和臥式兩種。在空氣污染掌握中，最常用的是將兩個(gè)以上的固定床組成一個(gè)半連續(xù)式吸附流而到達(dá)飽和吸附床則進(jìn)展再生，在這種流程中，氣體是連續(xù)的，而每個(gè)吸附床則是間歇運(yùn)行。解吸是通過(guò)導(dǎo)入水蒸氣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。的。一般是吸附劑自上而下運(yùn)動(dòng)，被吸附氣體自下而上。用。下面主要對(duì)固定吸附器作必要的介紹?！?催化轉(zhuǎn)化法凈化氣態(tài)污染物污染掌握工程中得到較多的應(yīng)用。一、催化劑為催化劑或觸媒。1、催化劑的特性催化劑除了能轉(zhuǎn)變化學(xué)反響速度外，還具有如下特性：催化劑只能縮短反響到達(dá)平衡的時(shí)間，而不能使移動(dòng)，更不行能使熱力學(xué)上不行能發(fā)生的反響進(jìn)展。特定的催化劑只能催化特定的反響，即催化劑具有高度選擇性。慢，或不起催化作用，由于催化劑化學(xué)吸附氣體分子需要相當(dāng)?shù)哪芰俊８哂诨钚詼囟壬舷?，催化劑?huì)很快老化或喪失活性，甚至被燒毀。2、催化劑的組成催化劑通常是由多種物質(zhì)組成的簡(jiǎn)單體系，也有的只是一種物質(zhì)。按其存在狀態(tài)可分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三類。其中固體催化劑是最重要的，應(yīng)用亦最廣泛，它通常由主活性物質(zhì)、載體和助催劑組成。主活性物質(zhì)指能單獨(dú)對(duì)化學(xué)反響起催化作用的物質(zhì)，因而也可作為催化劑單獨(dú)使用。由于催化作用一般發(fā)生在主活性物質(zhì)外表性物質(zhì)和催化劑的，它具有兩種作用：一是供給大的比外表積，節(jié)約主活性物質(zhì)，提高催化劑活性；二是增大催化劑的機(jī)械強(qiáng)度、導(dǎo)熱性及熱穩(wěn)定性，延長(zhǎng)催化劑的壽命。助催化劑本身無(wú)催化性能，但它的少量參加可以改善催化劑的性能。助催化劑和主活性物質(zhì)都附于載體之上，做成球狀、片狀、網(wǎng)狀和蜂窩狀等以供選用。3、催化劑的選用原則及常用類型良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性。二、催化作用原理催化復(fù)原。一個(gè)催化過(guò)程可作如下簡(jiǎn)化描述。設(shè)有以下化學(xué)反響：A+B→AB受催化劑作用時(shí)，至少有一個(gè)中間反響發(fā)生，而催化劑是中間反響物之一，表示為： AA明顯，催化劑誘發(fā)了原反響所沒(méi)有的中間反響，使化學(xué)反響沿著的途徑進(jìn)展。眾所周知，任何化學(xué)反響的進(jìn)展都需要肯定活化能，而活化能的大小直接影響到反響速度的快慢，它們間的關(guān)系可用阿累尼烏斯方程表示：KfexpEf——頻率因子，單位與K一樣；E——活化能，kJ/mol；T——確定溫度，K。

RT明顯地小于原反響的活化能，從而大大加速了化學(xué)反響速度。三、催化反響器的構(gòu)造類型最為廣泛。有確定優(yōu)勢(shì)。床反響技術(shù)也正是為了解決固定床所固有的這一問(wèn)題而進(jìn)展起來(lái)的。熱反響器。1、單層絕熱反響器單層絕熱反響器內(nèi)只裝一層催化劑，反響物通過(guò)單層催化劑即可到達(dá)指定的轉(zhuǎn)化率。所謂絕熱是對(duì)由催化劑、反響物和生成物所組成的反響體而言的，除了通過(guò)器壁的散熱外，反響體系在反響過(guò)程中不與外界進(jìn)展熱交換。因而構(gòu)造最簡(jiǎn)潔，造價(jià)最廉價(jià)，構(gòu)造對(duì)氣流的阻力也最小。然而，也正由于不與外界進(jìn)展熱交換，催化床內(nèi)溫度分布不均勻，不同流淌截面上的催化劑之間存在著明顯的溫差；此外，在放熱反響中，簡(jiǎn)潔造成反響熱的積存而使床層升溫，直到反響熱在某一床溫下全部被反響氣流帶出；另外，氣固兩項(xiàng)間通常存在著較大的溫差，簡(jiǎn)潔導(dǎo)致催化床的局部過(guò)熱。因此，單層絕熱反響器通常用在化學(xué)反響熱小或反響物濃度低等反響熱不加裝肯定厚度的惰性填料層。在凈化氣態(tài)污染物的催化工程中，由于污染物濃度低而風(fēng)量大，溫度已降為次要因素，而多從氣流分布的均勻性和床層阻力兩個(gè)方面來(lái)權(quán)衡選擇床層的截面積和高度。2、多段絕熱反響器〔或反響熱〕分?jǐn)偨o各個(gè)單層絕熱床，并在相鄰的〔或參加〕熱量，避開(kāi)熱量的積存，這樣就能把各個(gè)單層絕熱床上反響器。多段絕熱反響器與單層絕熱反響器的本質(zhì)區(qū)分不在于催化床數(shù)量的多寡，而在的溫度。段間的熱交換有直接換熱和見(jiàn)解換熱兩種方式?！不騾⒓印骋曅枰瞥鰺崃康拇笮。d熱體可以是反響物料本身，也可以是水或其他介質(zhì)。費(fèi)用大。3、多段絕熱反響器四、氣態(tài)污染物的治理與綜合利用1SO2廢氣的凈化與利用2SO2污染物之一。含SO2廢氣的掌握方法有高煙囪集中稀釋、承受低硫燃燒、燃料脫硫、SO2的污染，還能以化學(xué)肥料、石膏、2SO2SO2

，到達(dá)廢物資源化的目的。由于需處理的SO2濃度低，因此回收硫的經(jīng)濟(jì)效益不高，但它仍是今后爭(zhēng)論改進(jìn)的課題。常見(jiàn)的煙氣脫硫法有〔1〕石灰石灰石法這一方法投資費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用都很低，而且效果不錯(cuò)。原理不再細(xì)講，我們都知道，SO2是酸性氣體，而石灰是堿性物質(zhì)，酸堿中和，最好還回收了石膏2〕3〕吸附法SO2SO2或單質(zhì)硫。x2NO廢氣的凈化與利用xxNOx的來(lái)源有兩方面：一是自然形成的；二是人類活動(dòng)產(chǎn)生的。人類活動(dòng)產(chǎn)生NOx的濃度高，排放地點(diǎn)集中，所以造成xx的危害大。在人類活動(dòng)產(chǎn)生的NOx

中，由燃料燃燒所產(chǎn)生的NO

處理等。xx

NO的控xxNOx1〕〔2〕3〕〔4〕高煙囪集中稀釋。第一種方法在技術(shù)xxNOx有肯定效果，但不能到達(dá)排放NOx的污染，較多附法等。3、x4催化復(fù)原法：是在催化劑的作用下，利用復(fù)原劑〔NH CH、CO等〕將NO3、x4復(fù)原為無(wú)害的氮?dú)?。該法?duì)NOx的消