氣態(tài)污染物的凈化方法劉俊嶺

大氣污染氣態(tài)污染物的凈化方法技術(shù)員：劉俊君匯報(bào)人：劉俊嶺情報(bào)員：劉燦15.1氣態(tài)污染物的凈化方法5.1.1吸收法5.1.2吸附法5.1.3催化轉(zhuǎn)化法5.1.4燃燒法5.1.5冷凝法25.1.1吸收法一、氣態(tài)污染物凈化過(guò)程的特點(diǎn)1、處理氣量較大，而其中所含氣態(tài)污染物的濃度又較低2、廢氣中氣態(tài)污染物成分較復(fù)雜3、多數(shù)情況下，吸收過(guò)程僅是將污染物由氣相轉(zhuǎn)入液相，還需對(duì)吸收液作進(jìn)一步處理，以免產(chǎn)生二次污染4、綜合利用，將廢物資源化3二、吸收機(jī)理（一）化學(xué)吸收的氣液平衡—雙膜理論4（二）吸收過(guò)程的氣液平衡—亨利定律（1）氣體在液體中的溶解度氣體的溶解度是在100Kg水中溶解氣體的千克數(shù)（2）亨利定律（相平衡方程式）對(duì)于非理想溶液，當(dāng)總壓不高（一般不超過(guò)5×105Pa）時(shí)，溫度一定，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比，即：①或②或③5(3)傳質(zhì)吸收過(guò)程的判斷①根據(jù)相平衡的概述，可以判斷氣液接觸時(shí)溶質(zhì)的傳質(zhì)方向，即溶質(zhì)是由氣相傳到液相（被吸收），還是從液相傳到氣相（被解吸）?，F(xiàn)以一傳質(zhì)設(shè)備來(lái)說(shuō)明傳質(zhì)過(guò)程的進(jìn)行。y1、y2分別表示進(jìn)、出口氣相中溶質(zhì)的濃度；x1、x2分別表示進(jìn)、出口液相中溶質(zhì)的濃度；x2*、y2*分別表示進(jìn)、出口氣、液相中溶質(zhì)的平衡濃度。若測(cè)得y>yi*，則該組分將被溶液吸收——吸收過(guò)程；若測(cè)得y<yi*，則該組分將從溶液中解吸出來(lái)——解吸過(guò)程。同理：x<xi*——吸收過(guò)程；x>xi*——解吸過(guò)程。②用相平衡方程式還能確定吸收（或解吸）過(guò)程進(jìn)行的限度，從而提出合理的工藝設(shè)計(jì)要求。6物理吸收化學(xué)吸收（三）吸收的分類7三、吸收劑的選擇選擇原則1234價(jià)廉易得，腐蝕性小吸收容量大，選擇性高粘度小，熱穩(wěn)定性高適宜得沸點(diǎn)，易于再生8四、吸收設(shè)備

（一）填料塔2、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、耐腐蝕、耐高溫、適應(yīng)性強(qiáng)、氣體阻力小、能耗低，但含塵濃度較高時(shí)會(huì)填塞填料，且吸收率不算太高。1、工作流程：吸收液體由上部噴頭噴入，被吸收氣體由下部送入，氣液在中間填料層中充分接觸，凈化的氣體從頂部排出，吸收后的液體從底部排出。92、特點(diǎn)（二）板式塔1、工作流程

吸收液體又上部噴頭噴入，被吸收氣體由下部送入，氣液在中間塔板層相互接觸。常用的塔板有篩孔板、斜孔板、篩網(wǎng)等。

吸收效率高等。缺點(diǎn)是板孔容易堵塞，吸收過(guò)程必須保持恒定的作業(yè)條件，且體積大，構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)較高。10（三）噴霧塔

氣體在設(shè)備內(nèi)與液體接觸，主要有普通噴霧塔以及文丘里除塵器和冷卻器使用，但吸收效率較低。11（四）湍球塔以輕質(zhì)小球作為氣液接觸的媒體，輕質(zhì)小球放置在篩板上。它處理氣量大，設(shè)備體積小，但小球磨損嚴(yán)重。125.1.2吸附法一、吸附的分類及其原理（1）物理吸附作用力：分子間范德華力(單層、雙層)。范德華力：定向力、誘導(dǎo)力和逸散力的總稱。物理吸附特征：①吸附質(zhì)與吸附劑間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②吸附過(guò)程極快，參加吸附的各相間常常瞬時(shí)即達(dá)平衡；③吸附為放熱反應(yīng)；④吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強(qiáng)，當(dāng)氣體中吸附質(zhì)降壓或溫度升高時(shí)，被吸附的氣體能很容易的從固體表面逸出，而不改變氣體原來(lái)形狀；⑤是一種不可逆過(guò)程（吸附與脫附）。（2）化學(xué)吸附作用力：化學(xué)鍵力（需一定的活化能故又稱活化能吸附）。單層吸附?；瘜W(xué)吸附特征：①有很強(qiáng)的選擇性；②吸附速率較慢，達(dá)到吸附平衡需相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間；③升高溫度可提高吸附速率。氣體吸附過(guò)程·氣膜擴(kuò)散微孔擴(kuò)散在吸附劑表面吸附13二、吸附劑（一）吸附劑必備的條件（二）常用吸附劑①巨大的內(nèi)表面，大的比表面積即大的吸附容量；②良好的選擇性；③較高的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)與熱穩(wěn)定性；④來(lái)源廣泛，造價(jià)低廉；⑤良好的再生性能（從經(jīng)濟(jì)角度考慮）?；钚蕴?，活性氧化鋁，硅膠，沸石分子篩，吸附樹(shù)脂等。14三、吸附操作的因素1、操作條件2、吸附劑的性質(zhì)3、吸附質(zhì)的性質(zhì)與濃度4、吸附劑的活性15四、吸附劑的再生再生方法2、降壓或真空解吸再生5、化學(xué)轉(zhuǎn)化再生6、微生物再生1、加熱解吸再生3、溶劑萃取再生4、置換再生16五、常用的吸附設(shè)備固定吸附器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸附劑磨損小。缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，勞動(dòng)力強(qiáng)度大，設(shè)備體積大。移動(dòng)床吸附器固體吸附劑在吸附床中不斷移動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是處理氣量大，設(shè)備內(nèi)吸附劑用率高，不會(huì)出現(xiàn)漏吸的死角。缺點(diǎn)是吸附劑磨損嚴(yán)重。175.1.3催化轉(zhuǎn)化法一、催化轉(zhuǎn)化的概念及特點(diǎn)催化轉(zhuǎn)化

是指廢氣通過(guò)催化劑床層的催化反應(yīng)，將其中的污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害或易于處理與回收利用物質(zhì)的凈化方法。優(yōu)點(diǎn)①對(duì)不同濃度的污染物具有很高轉(zhuǎn)化率；②污染物與主氣流不需要分離，避免了可能產(chǎn)生的二次污染；③操作過(guò)程簡(jiǎn)化。缺點(diǎn)催化劑較貴，且廢氣預(yù)熱需耗一定能量，這樣使凈化處理的費(fèi)用增加。18二、催化作用與催化劑1．催化作用2．催化劑(１)概念：化學(xué)反應(yīng)速度因加入某種物質(zhì)而改變，而被加入物質(zhì)的數(shù)量和性質(zhì)，在反映終止時(shí)不變的作用稱為催化作用。(２)機(jī)理：通過(guò)加入催化劑，改變了反應(yīng)過(guò)程，降低了反應(yīng)物活化能，從而達(dá)到加快反應(yīng)速度的目的。(3)催化作用具有兩個(gè)顯著的特征：①催化劑能加速反應(yīng)速度（正、逆）而不能使平衡移動(dòng)；②催化作用具有特殊的選擇性。19三、固定床催化反應(yīng)器1．氣固催化反應(yīng)過(guò)程2．特點(diǎn)

氣固催化反應(yīng)一般經(jīng)歷如下五個(gè)步驟：①外擴(kuò)散過(guò)程：反應(yīng)物從氣相主體催化劑外表面；②內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程：催化劑外表面微孔內(nèi)顆粒內(nèi)表面吸附反應(yīng)；③化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制過(guò)程：顆粒內(nèi)表面吸附反應(yīng)產(chǎn)物離開(kāi)內(nèi)表面；a、內(nèi)擴(kuò)散：產(chǎn)物微孔外表面；b、外擴(kuò)散：外表面氣相主體

固定床反應(yīng)器床層薄，催化劑用量和反應(yīng)體積較小，氣體停留時(shí)間可嚴(yán)格控制，固定床中催化劑不易磨損。它的主要缺點(diǎn)是傳熱性能差。20四、催化凈化法的一般工藝1234廢氣預(yù)處理去除催化劑毒物及固體顆粒物（避免催化劑中毒）廢氣預(yù)熱到要求的反應(yīng)溫度（如選擇性催化還原去除NOX廢氣的預(yù)熱溫度須達(dá)200~220℃以上）催化反應(yīng)廢熱和副產(chǎn)品的回收利用等21五、幾種主要污染物的催化凈化（一）SO2氣體的催化凈化催化還原法：用H2S或CO將SO2直接還原為硫（二）NOX的催化凈化（1）該法是利用不同還原劑，在一定的溫度和催化劑作用下，將NOX還原為無(wú)害的N2和H2O。（2）按還原劑是否與空氣中的O2發(fā)生反應(yīng)分為非選擇性還原和選擇性還原。（三）汽車(chē)尾氣的催化凈化目前汽車(chē)尾氣的凈化方法基本有如下三種：一段凈化法（又稱催化還原法）二段凈化法（又稱催化氧化還原法）三元凈化法225.1.4燃燒法一、燃燒法燃燒法是通過(guò)氧化作用，將廢氣中的可燃有害組分轉(zhuǎn)化為無(wú)害，或易于處理和回收的物質(zhì)的方法。23二、燃燒法分類（一）直接燃燒法燃燒溫度在1100度以上，特點(diǎn)是有火焰燃燒，燃燒溫度高，可燃燒掉廢氣中的炭粒。（二）熱力燃燒1．定義：廢氣中可燃燒的有害組分濃度低、熱值低，必須采用輔助燃燒來(lái)提供熱量，使廢氣中可燃物達(dá)到著火溫度而銷毀。2．燃燒過(guò)程：（1）燃料輔助燃燒提供預(yù)熱能量；（2）高溫燃?xì)馀c廢氣混和以達(dá)到反應(yīng)溫度；（3）廢氣在反應(yīng)溫度下達(dá)到充分燃燒。3．燃燒條件：溫度、停留時(shí)間和湍流。（三）催化燃燒催化燃燒主要用來(lái)治理工業(yè)有機(jī)廢氣和消除惡臭。在催化劑的作用下，有機(jī)廢氣中的碳?xì)浠衔铮梢栽谳^低的溫度下（300～400度）迅速氧化，生成二氧化碳和水，使氣體得到凈化。245.1.5冷凝法一、冷凝法基本原理冷凝：所謂冷凝就是當(dāng)熱流體放出熱量時(shí)，溫度沒(méi)有變化，而使流體由氣相變成液相。蒸氣在飽和溫度下由氣態(tài)變成液態(tài)的過(guò)程。冷凝回收：將蒸氣從空氣中冷卻凝成液體，并將液體收集起來(lái)，加以利用。25二、冷凝法流程和設(shè)備1冷凝回收方法的分類：可分為直接冷凝和間接冷凝。2操作流程直接冷凝：冷卻與被冷凝物質(zhì)在換熱器內(nèi)直接接觸進(jìn)行冷凝的過(guò)程。要求：只能用在冷卻劑混入被冷凝物質(zhì)后，并不影響被冷凝物質(zhì)質(zhì)量的情況下，如用水將空氣或乙炔冷卻。間接冷凝：流體與冷卻劑間的熱量傳遞是通過(guò)間壁進(jìn)行的，在工業(yè)上應(yīng)用最為廣泛。26例1間接冷凝法處理含有高溫