1、大氣污染控制工程第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物 利用多孔性固體吸附劑處置氣體混合物，使一種或數(shù)種氣體組分吸附于固體外表上，到達(dá)氣體分別目的。吸附質(zhì)被吸附物質(zhì)吸附劑附著吸附質(zhì)的物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：選擇性高、分別效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單缺陷：吸附容量小、吸附體積大第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物本章學(xué)習(xí)內(nèi)容： 吸附及吸附劑 吸附安裝及工藝 吸附凈化法的運(yùn)用物理吸附與化學(xué)吸附吸附劑的選擇原那么及工業(yè)吸附劑第一節(jié) 吸附及吸附劑一、物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：作用力為分子間引力化學(xué)吸附：作用力為化學(xué)鍵力 同一污染物能夠在較低溫度下發(fā)生物理吸附，假設(shè)溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時(shí)，發(fā)生化學(xué)吸附項(xiàng)

2、目物理吸附化學(xué)吸附吸附劑一切固體某些固體吸附物低于臨界點(diǎn)的一切氣體某些能與之起反應(yīng)的氣體溫度范圍低溫通常是高溫吸附熱低，與凝結(jié)熱數(shù)量級(jí)相同高，與反應(yīng)熱的數(shù)量級(jí)相當(dāng)速率及活化能非常快，活化能低非活性吸附活化能低，活性吸附活化能高覆蓋情況單層或多層吸附單分子層或單原子層可逆性可逆通常是不可逆某些應(yīng)用用于測(cè)量固體表面積以及孔隙大小；分離或凈化氣體和液體用于測(cè)定表面濃度，吸附及解附速率；估計(jì)活性中心的面積；闡明表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、物理吸附與化學(xué)吸附吸附過(guò)程：外分散氣體主體 外外表內(nèi)分散外外表 內(nèi)外表吸附脫附 內(nèi)分散(內(nèi)外表 外外表)外分散(外外表 氣體主體)控制步驟：分散阻力吸附過(guò)程表示圖 一、物理吸附

3、與化學(xué)吸附二、吸附平衡當(dāng)吸附速率脫附速率時(shí)，吸附平衡，此時(shí)吸附量到達(dá)極限值平衡吸附量：在一定溫度下，吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)與氣相中吸附質(zhì)的初始濃度成平衡的最大吸附量，普通用單位質(zhì)量吸附劑在吸附平衡時(shí)所能吸附的吸附質(zhì)量表示。平衡吸附量又稱為靜態(tài)吸附量或靜活性，常用am表示。二、吸附平衡幾種常見(jiàn)污染物在活性炭上的吸附等溫線 吸附平衡可用吸附等溫線。常見(jiàn)的吸附等溫式有：朗格謬爾(Langmuir) 吸附等溫式、弗倫得利希(Freundlich) 吸附等溫式、捷姆金(Temkin) 吸附等溫式、BET方程等。 三、吸附劑的選擇原那么及工業(yè)吸附劑1.吸附劑的選擇原那么吸附容量大，吸附才干強(qiáng)宏大的比外表積

4、和孔隙率良好的選擇性良好的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性顆粒均勻再生才干好來(lái)源廣泛，本錢低廉2.工業(yè)吸附劑活性氧化鋁 活性氧化鋁是一種極性吸附劑，含氧化鋁大于92%，也常用作催化劑的載體。 含水氧化鋁加熱脫水而制成的多孔物質(zhì)，有粒狀、片狀和粉狀活性炭 活性炭是許多具有較高吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱。普通來(lái)說(shuō)是指比外表積大于500m2/g、含碳大于95%的碳基物質(zhì)。活性炭的構(gòu)造特點(diǎn)是具有非極性的外表，為疏水性和親有機(jī)物質(zhì)的吸附劑。三、吸附劑的選擇原那么及工業(yè)吸附劑硅膠 硅膠是一種鞏固無(wú)定形鏈狀和網(wǎng)狀構(gòu)造的硅酸聚合物顆粒，其中含硅大于95%。 硅膠對(duì)極性分子和不飽和烴基具有明顯的選擇性，并對(duì)芳香族的

5、鍵有很強(qiáng)的選擇性，與活性炭相比較，孔徑分布比較單一和窄小。 三、吸附劑的選擇原那么及工業(yè)吸附劑分子篩 分子篩是一種人工合成的泡沸石，孔徑0.31nm，與天然泡沸石一樣是水合鋁硅酸鹽的晶體。 分子篩的構(gòu)造是有許多孔徑均勻的孔道和孔穴構(gòu)成的，提供了很大的比外表積，且只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，故稱為分子篩。 吸附選擇性強(qiáng)， 吸附才干強(qiáng)，較高溫度下仍具有較強(qiáng)的吸附才干。 三、吸附劑的選擇原那么及工業(yè)吸附劑常見(jiàn)吸附劑的主要特性吸附劑類別顆粒活性炭活性氧化鋁硅膠沸石分子篩4A5AX堆積密度（kgm-3)3506007501000800800800800熱容/(kJkg-1K-1)0.8361.2540

6、.8361.0450.920.7940.794操作溫度上限/K423773673873873873平均孔徑/1.24.01845224513再生溫度/K373413473523393423473573473573473573比表面積/(m2g-1)7001500210360600三、吸附劑的選擇原那么及工業(yè)吸附劑2.工業(yè)吸附劑第二節(jié) 吸附安裝及工藝吸附安裝吸附工藝吸附劑再生固定床吸附器 構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、操作彈性大、適用濃度范圍廣。對(duì)單臺(tái)吸附器來(lái)說(shuō)，吸附操作是間歇過(guò)程。 一、吸附安裝固定床吸附器a)(b)立式吸附器c)臥式吸附器二、吸附工藝1、2-凈化氣 3-蒸汽 4-固定床 5-廢氣 6-

7、冷凝器 7-分別器 8-吸附質(zhì) 9-冷凝水 有機(jī)氣態(tài)污染物固定床吸附工藝流程 兩臺(tái)固定床輪番進(jìn)展吸附與再生操作，使氣體的吸附操作得以延續(xù)進(jìn)展 三、吸附劑再生當(dāng)吸附床層到達(dá)飽和時(shí)，就必需對(duì)吸附床進(jìn)展再生，也稱為吸附質(zhì)的解吸。吸附劑再生過(guò)程是吸附過(guò)程的逆過(guò)程再生首先必需破壞吸附平衡，使吸附過(guò)程向著解吸的方向進(jìn)展，然后將解吸出來(lái)的氣體移走。三、吸附劑再生吸附劑再生方法特 點(diǎn)熱再生使熱氣流（蒸汽、熱空氣或惰性氣體）與床層接觸直接加熱床層，吸附質(zhì)可解吸釋放，吸附劑恢復(fù)吸附性能。不同吸附劑允許加熱的溫度不同。降壓再生再生時(shí)壓力低于吸附操作時(shí)的壓力，或?qū)Υ矊映檎婵眨刮劫|(zhì)解吸出來(lái)，再生溫度可與吸附溫度相同

8、。通氣吹掃再生向再生設(shè)備中通入基本上無(wú)吸附性的吹掃氣，降低吸附質(zhì)在氣相中的分壓，使其解吸出來(lái)。操作溫度愈高，通氣溫度愈低，效果愈好。置換脫附再生采用可吸附的吹掃氣，置換床層中已被吸附的物質(zhì)，吹掃氣的吸附性愈強(qiáng)，床層解吸效果愈好，比較適用于對(duì)溫度敏感的物質(zhì)。為使吸附劑再生，還需對(duì)再吸附物進(jìn)行解吸。化學(xué)再生向床層通入某種物質(zhì)使吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不易被吸附的物質(zhì)而解吸下來(lái)。吸附劑再生方法 第五節(jié) 吸附凈化法的運(yùn)用吸附法凈化含氮氧化物廢氣吸附法凈化含二氧化硫廢氣一、吸附法凈化含氮氧化物廢氣 吸附原理活性炭不僅能吸附NO2，還能促進(jìn)NO氧化成NO2，特種活性炭還可使NOx復(fù)原成N2， 2NO+C=

9、N2+CO22NO2+2C=N2+2CO2活性炭定期用堿液再生處置 2NO2+2NaOH =NaNO3+NaNO2+H2O2.工藝流程 NOx尾氣進(jìn)入固定床吸附安裝被吸附，凈化后氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)排至大氣，活性炭定期用堿液再生。活性炭吸附NOx的工藝流程1酸洗槽 2固定吸附床 3再生器 4風(fēng)機(jī)一、吸附法凈化含氮氧化物廢氣 3.影響要素含氧量：NOx尾氣中含氧量越大，那么凈化效率越高。水分：水分有利于活性炭對(duì)NOx的吸附，當(dāng)濕度大于50%時(shí)，影響更為顯著。吸附溫度：吸附是放熱過(guò)程，低溫有利于吸附。接觸時(shí)間和空塔速率：接觸時(shí)間長(zhǎng)，吸附效率高；空塔速率大，吸附效率低。 一、吸附法凈化含氮氧化物廢氣 二、吸附

10、法凈化含二氧化硫廢氣1.吸附凈化原理利用活性炭對(duì)煙氣中SO2進(jìn)展吸附，既有物理吸附，也有化學(xué)吸附；在煙氣中存在氧和蒸汽時(shí)，化學(xué)吸附尤為明顯由于活性炭是SO2與O2反響的催化劑，反響生成SO3，SO3溶于水生成硫酸二、吸附法凈化含二氧化硫廢氣1.吸附凈化原理(1)吸附物理吸附以*表示吸附態(tài)分子： SO2SO2* 1/2O21/2 O2* H2OH2O*化學(xué)吸附：SO2*1/2O2*SO3*SO3*H2O*H2SO4*H2SO4*nH2OH2SO4nH2O*總反響方程：SO2H2O1/2O2 活性炭 H2SO4(2)再生洗滌再生：洗滌再生首先用水洗出活性炭微孔中的硫酸，得到稀硫酸，再將經(jīng)過(guò)洗滌后的活性炭進(jìn)展枯燥，得以再生。加熱再生：加熱再生是對(duì)吸附有SO2的活性炭加熱，使炭與硫酸發(fā)生反響，使H2SO4復(fù)原為SO2。二、吸附法凈化含二氧化硫廢氣2.活性炭法煙氣脫硫工藝流程 活性炭吸附煙氣中二氧化硫工藝的吸附安裝主要有兩種方式：固定床與挪動(dòng)床。其再生方法也有兩種，即水洗再生法與加熱再生法。二、吸附法凈化含二氧化硫廢氣德國(guó)的Lurgi法脫硫工藝流程1文丘里洗滌器 2除沫器