05第五章 气态污染物控制技术(吸附法)

通风设计

第五章 吸附法净化气态污染物吸附过程与吸附剂 吸附理论 吸附操作方式与设计 吸附法净化气态污染物的应用

通风设计

本章重点与难点： 本章重点与难点：吸附理论： 吸附理论： 重点：吸附平衡和吸附速率； 重点：吸附平衡和吸附速率； 难点：吸附穿透曲线 难点： 吸附法净化气态污染物的应用 重点讲述： 重点讲述： 吸附法净化烟气中的SO a. 吸附法净化烟气中的SO2 吸附法净化有机蒸汽。 b. 吸附法净化有机蒸汽。

通风设计

引1、吸附净化的概念 吸附净化的概念： 吸附净化的概念

言

(1)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。 (2)吸附净化是利用多孔性固体物质的这一特点，实现净 化废气的一种方法。 2、吸附净化法的特点 吸附净化法的特点 (1)适用范围 适用范围 ①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； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。

通风设计

(2)优点 优点：净化效率高，可回收有用组分，设备简单，易 优点 实现自动化控制。 (3)缺点 缺点：吸附容量小，设备体积大；吸附剂容量往往有 缺点 限，需频繁再生，间歇吸附过程的再生操作麻烦且设备利 用率低。 (4)应用 应用：广泛应用于有机化工、石油化工等部门。 应用 环境治理方面：废气治理中，脱除水分、有机蒸汽、 恶臭、HF 、SO2、NOX等。 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(>98%)的氢气，实现废物资源化。

通风设计

第一节 吸附过程与吸附剂吸附过程：是用多孔固体(吸附剂)将流体(气提或液体) 吸附过程 混合物中一种或多种组分积聚或凝缩在表面达到分离目的 操作。一、物理吸附和化学吸附

根据吸附剂表面与被吸附物质之间作用力不同。 物理吸附和化学吸附的区别(见补表10-1)。 注意一点： 物理吸附和化学吸附可同时发生但常以某一类吸附为主 。 同一污染物的吸附量随温度的变化曲线

(见图10-1 :吸附过程曲线)

通风设计

补表10补表10-1 物理吸附和化学吸附的区别

吸附作用力 吸附速率 吸附热 (区别二者的 重要标志 ) 选择性

(物):一种物理作用，分子间力(范德华力); (化):一种表面化学反应(化学键力)。 (物):极快，常常瞬间即达平衡； (化):较慢，达平衡需较长时间。 (物):与气体的液化热相近,较小(几百焦耳/mol左右); (化):与化学反应热相近，很大(>42kJ/mol)。

(物):没有多大的选择性(可逆); (化):具有较高的选择性(不可逆)。 (物):吸附与脱附速率一般不受温度的影响

,但吸附量随温度上升 而上升； (化):可看成一个表面化学过程，需一定的活化能，吸附与脱附速 率随温度升高而明显加快。 (物):单分子层或双分子层，解析容易，低压多为单分子层随吸附 压力增加变为多分子层； (化):总是单分子层或单原子层，且不易解吸。

温度的影响

吸附层厚度

通风设计

图10-1 吸附过程曲线 10-

通风设计

二、吸附剂及再生(一)吸附剂 1、工业用吸附剂应具备的条件： 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)。 2、工业常用吸附剂 ①活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱 除尾气中SO2、NOX等恶臭物质的净化； 优点：性能稳定、抗腐蚀。

通风设计

缺点：可燃性，因此使用温度不能超过200℃,在惰性气 流掩护下，操作温度可达500℃。 ②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)。 ③硅胶：亲水性，从水中吸附水份量可达硅胶自身质量的 50%,而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。 ④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。 通式为：[Mex/n(Al2O3)x(SiO2)y]·mH2O 特点：孔径整齐均一，因而具有筛分性能，一种离子型 吸附剂，对极性分子，不饱和有机物具有选择吸附能力 。

通风设计

⑤吸附树脂：最初为酚、醛类缩合高聚物，以后出现一系列 的交联共聚物，如聚苯乙烯等。 大孔吸附树脂除了价格较贵外，比起活性炭，物理化学 性能稳定，品种较多，能用于废水处理，维生素的分离及 H2O2的精制等。

书 P248,表10-1列出了几种常用吸附剂的特性。3、影响气体吸附的因素 (1)操作条件： ①低温(有利) 高温(有利) 物理吸附； 化学吸附。

②吸附质分压上升，吸附量增加。 ③气流速度：对固定床为0.2~0.6m/s

通风设计

(2)吸附剂的性质： 如孔隙率、孔径、粒度 效果 (3)吸附质的性质与浓度： 如临界直径、分子量、沸点、饱和性。 例：同种活性炭做吸附剂，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。 (4)吸附剂的活性 定义：以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积 分数表示，是吸附剂吸附能力的标志。 比表面积 吸附

已吸附吸附质的质量 吸附剂的活性 = × 100% 所用吸附剂量

通风设计

吸附剂的活性： 静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初始浓 静活性 度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到饱和时的 吸附量。 动活性：气体通过吸附层时，

当流出吸附层的气体中刚刚出 动活性 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~。 (5) 接触时间 (6) 吸附器性能 (二)吸附剂的再生 再生方法： (1)加热解吸再生；(2)降压或真空解吸再生； (3)溶剂萃取再生；(4)置换再生；(5)化学转化再生

通风设计

第二节 吸附理论设计吸附装置或强化吸附过程的关键： 对于一台运转的吸附设备预达到最大的吸附分离效果取决于 两方面因素： (1)由吸附剂与吸附质本身的物化性质所决定的吸附平 衡(进行的可能性); (2)由物质传递所决定的吸附动力学(吸附速率)(进 行的快慢)。

一、吸附平衡吸附平衡：吸附质与吸附剂长期接触后，气相中吸附质的 吸附平衡 浓度与吸附剂(相)中吸附质的浓度终将达到动态平衡。

通风设计

平衡吸附量：吸附剂对吸附质的极限吸附量，亦称静吸附 静吸附 平衡吸附量 量分数或静活性分数 静活性分数，用XT或m吸附质/m吸附量表示，是设计和 量分数 静活性分数 生产中一个十分重要的参数，用吸附等温线或吸附等温方 程来描述。 等温吸附线：吸附达平衡时，吸附质在气、固两相中的浓 等温吸附线 度间有一定的函数关系，一般用等温吸附线表示。 目前已观测到5种类型的等温吸附线(见图10-2)。 化学吸附只有I型，物理吸附I~V型都有。 相应的等温吸附方程式如下： (一)弗伦德里希(Freundlick)方程式 对I型提出如下经验式： I 1

X T = kP n

---------------- 10.1

通风设计

图10-2 5种类型等温吸附线 10- 5种类型等温吸附线

通风设计

XT —吸附质质量与吸附剂质量之比值，无量纲，单位吸附 剂在吸附平衡时的饱和吸附量(m3/kg)或(kg/kg) P—吸附质在气相中的分压， pa; K,n—经验常数，与吸附剂、吸附质种类及吸附温度有关， 对于一定的吸附物质，仅与平衡时的分压和温度有 关，其值需由 …… 此处隐藏：1666字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……