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大气污染气态污染物的净化方法技术员：刘俊君汇报人：刘俊岭情报员：刘灿5.1气态污染物的净化方法5.1.1吸收法5.1.2吸附法5.1.3催化转化法5.1.4燃烧法5.1.5冷凝法5.1.1吸收法一、气态污染物净化过程的特点1、处理气量较大，而其中所含气态污染物的浓度又较低2、废气中气态污染物成分较复杂3、多数情况下，吸收过程仅是将污染物由气相转入液相，还需对吸收液作进一步处理，以免产生二次污染4、综合利用，将废物资源化二、吸收机理（一）化学吸收的气液平衡—双膜理论（二）吸收过程的气液平衡—亨利定律*Hpc（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（2）亨利定律（相平衡方程式）对于非理想溶液，当总压不高（一般不超过5×105Pa）时，温度一定，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：①或②或③(3)传质吸收过程的判断①根据相平衡的概述，可以判断气液接触时溶质的传质方向，即溶质是由气相传到液相（被吸收），还是从液相传到气相（被解吸）。现以一传质设备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。若测得yyi*，则该组分将被溶液吸收——吸收过程；若测得yyi*，则该组分将从溶液中解吸出来——解吸过程。同理：xxi*——吸收过程；xxi*——解吸过程。②用相平衡方程式还能确定吸收（或解吸）过程进行的限度，从而提出合理的工艺设计要求。物理吸收化学吸收（三）吸收的分类三、吸收剂的选择选择原则1234价廉易得，腐蚀性小吸收容量大，选择性高粘度小，热稳定性高适宜得沸点，易于再生四、吸收设备（一）填料塔2、特点结构简单、造价低、耐腐蚀、耐高温、适应性强、气体阻力小、能耗低，但含尘浓度较高时会填塞填料，且吸收率不算太高。1、工作流程：吸收液体由上部喷头喷入，被吸收气体由下部送入，气液在中间填料层中充分接触，净化的气体从顶部排出，吸收后的液体从底部排出。2、特点（二）板式塔1、工作流程吸收液体又上部喷头喷入，被吸收气体由下部送入，气液在中间塔板层相互接触。常用的塔板有筛孔板、斜孔板、筛网等。吸收效率高等。缺点是板孔容易堵塞，吸收过程必须保持恒定的作业条件，且体积大，构造复杂，造价较高。（三）喷雾塔气体在设备内与液体接触，主要有普通喷雾塔以及文丘里除尘器和冷却器使用，但吸收效率较低。（四）湍球塔以轻质小球作为气液接触的媒体，轻质小球放置在筛板上。它处理气量大，设备体积小，但小球磨损严重。5.1.2吸附法一、吸附的分类及其原理（1）物理吸附作用力：分子间范德华力(单层、双层)。范德华力：定向力、诱导力和逸散力的总称。物理吸附特征：①吸附质与吸附剂间不发生化学反应；②吸附过程极快，参加吸附的各相间常常瞬时即达平衡；③吸附为放热反应；④吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质降压或温度升高时，被吸附的气体能很容易的从固体表面逸出，而不改变气体原来形状；⑤是一种不可逆过程（吸附与脱附）。（2）化学吸附作用力：化学键力（需一定的活化能故又称活化能吸附）。单层吸附。化学吸附特征：①有很强的选择性；②吸附速率较慢，达到吸附平衡需相当长时间；③升高温度可提高吸附速率。气体吸附过程气膜扩散微孔扩散在吸附剂表面吸附二、吸附剂（一）吸附剂必备的条件（二）常用吸附剂①巨大的内表面，大的比表面积即大的吸附容量；②良好的选择性；③较高的机械强度、化学与热稳定性；④来源广泛，造价低廉；⑤良好的再生性能（从经济角度考虑）。活性炭，活性氧化铝，硅胶，沸石分子筛，吸附树脂等。三、吸附操作的因素1、操作条件2、吸附剂的性质3、吸附质的性质与浓度4、吸附剂的活性四、吸附剂的再生再生方法2、降压或真空解吸再生5、化学转化再生6、微生物再生1、加热解吸再生3、溶剂萃取再生4、置换再生五、常用的吸附设备固定吸附器结构简单，吸附剂磨损小。缺点是操作复杂，劳动力强度大，设备体积大。移动床吸附器固体吸附剂在吸附床中不断移动。优点是处理气量大，设备内吸附剂用率高，不会出现漏吸的死角。缺点是吸附剂磨损严重。5.1.3催化转化法一、催化转化的概念及特点催化转化是指废气通过催化剂床层的催化反应，将其中的污染物转化为无害或易于处理与回收利用物质的净化方法。优点①对不同浓度的污染物具有很高转化率；②污染物与主气流不需要分离，避免了可能产生的二次污染；③操作过程简化。缺点催化剂较贵，且废气预热需耗一定能量，这样使净化处理的费用增加。二、催化作用与催化剂1．催化作用2．催化剂(１)概念：化学反应速度因加入某种物质而改变，而被加入物质的数量和性质，在反映终止时不变的作用称为催化作用。(２)机理：通过加入催化剂，改变了反应过程，降低了反应物活化能，从而达到加快反应速度的目的。(3)催化作用具有两个显著的特征：①催化剂能加速反应速度（正、逆）而不能使平衡移动；②催化作用具有特殊的选择性。三、固定床催化反应器1．气固催化反应过程2．特点气固催化反应一般经历如下五个步骤：①外扩散过程：反应物从气相主体催化剂外表面；②内扩散过程：催化剂外表面微孔内颗粒内表面吸附反应；③化学动力学控制过程：颗粒内表面吸附反应产物离开内表面；a、内扩散：产物微孔外表面；b、外扩散：外表面气相主体固定床反应器床层薄，催化剂用量和反应体积较小，气体停留时间可严格控制，固定床中催化剂不易磨损。它的主要缺点是传热性能差。四、催化净化法的一般工艺1234废气预处理去除催化剂毒物及固体颗粒物（避免催化剂中毒）废气预热到要求的反应温度（如选择性催化还原去除NOX废气的预热温度须达200~220℃以上）催化反应废热和副产品的回收利用等五、几种主要污染物的催化净化（一）SO2气体的催化净化催化还原法：用H2S或CO将SO2直接还原为硫（二）NOX的催化净化（1）该法是利用不同还原剂，在一定的温度和催化剂作用下，将NOX还原为无害的N2和H2O。（2）按还原剂是否与空气中的O2发生反应分为非选择性还原和选择性还原。（三）汽车尾气的催化净化目前汽车尾气的净化方法基本有如下三种：一段净化法（又称催化还原法）二段净化法（又称催化氧化还原法）三元净化法5.1.4燃烧法一、燃烧法燃烧法是通过氧化作用，将废气中的可燃有害组分转化为无害，或易于处理和回收的物质的方法。二、燃烧法分类（一）直接燃烧法燃烧温度在1100度以上，特点是有火焰燃烧，燃烧温度高，可燃烧掉废气中的炭粒。（二）热力燃烧1．定义：废气中可燃烧的有害组分浓度低、热值低，必须采用辅助燃烧来提供热量，使废气中可燃物达到着火温度而销毁。2．燃烧过程：（1）燃料辅助燃烧提供预热能量；（2）高温燃气与废气混和以达到反应温度；（3）废气在反应温度下达到充分燃烧。3．燃烧条件：温度、停留时间和湍流。（三）催化燃烧催化燃烧主要用来治理工业有机废气和消除恶臭。在催化剂的作用下，有机废气中的碳氢化合物，可以在较低的温度下（300～400度）迅速氧化，生成二氧化碳和水，使气体得到净化。5.1.5冷凝法一、冷凝法基本原理冷凝：所谓冷凝就是当热流体放出热量时，温度没有变化，而使流体由气相变成液相。蒸气在饱和温度下由气态变成液态的过程。冷凝回收：将蒸气从空气中冷却凝成液体，并将液体收集起来，加以利用。二、冷凝法流程和设备1冷凝回收方法的分类：可分为直接冷凝和间接冷凝。2操作流程直接冷凝：冷却与被冷凝物质在换热器内直接接触进行冷凝的过程。要求：只能用在冷却剂混入被冷凝物质后，并不影响被冷凝物质质量的情况下，如用水将空气或乙炔冷却。间接冷凝：流体与冷却剂间的热量传递是通过间壁进行的，在工业上应用最为广泛。例1间接冷凝法处理含有高温臭味废气的流程废气中含有60％－99％的水蒸气，温度接近100摄氏度，经表面冷凝器的间接冷却，水蒸气凝结，不凝气体则抽至燃烧炉去作最后处理，这样经过冷凝器可使废气体积减少95％以上，同时废气中的有害物质被冷凝，另外一些可能融解在冷凝剂中。例2接触冷凝器冷凝液和夹带的气体一起排入一个密闭的热水池中，不凝气体靠重力分开通向燃烧炉处理。谢谢大家！