氣態(tài)污染物控制技術(shù)

第三節(jié)氣態(tài)型污染物的控制冷凝分離燃燒吸收凈化吸附凈化催化轉(zhuǎn)化生物凈化一.冷凝分離冷凝是利用污染物與載氣二者沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離的方法，該方法主要用于高濃度有機(jī)蒸汽和高沸點(diǎn)無機(jī)氣體的凈化回收或預(yù)處理。1.冷凝分離的原理利用氣態(tài)污染物在不同溫度及壓力下具有不同的飽和蒸汽壓，在降低溫度或加大壓力條件下，某些污染物凝結(jié)出來，已達(dá)到凈化或回收的目的，甚至可以借助于控制不同的冷凝溫度將不同的污染物分離出來。2.冷卻方式和冷凝設(shè)備直接冷卻冷卻介質(zhì)與廢氣直接接觸進(jìn)行熱交換，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不互溶，難回收利用。噴淋塔間接冷卻

冷卻介質(zhì)與廢氣不直接接觸，熱交換設(shè)備復(fù)雜，冷卻介質(zhì)用量大。要求廢氣不含微粒物或膠黏物。

冷卻介質(zhì)有空氣、水或氟利昂等。二.燃燒Combustion

焚燒凈化法是利用熱氧化作用將廢氣中的可燃有害成分轉(zhuǎn)化為無害物或易于進(jìn)一步處理的物質(zhì)的方法。1.燃燒過程分類直接燃燒（直接火焰燃燒）無需補(bǔ)充輔助燃料熱力燃燒可燃物含量少，需補(bǔ)充輔助燃料

2.燃燒設(shè)備直接燃燒熱備熱力燃燒設(shè)備燃燒器配焰燃燒器離焰燃燒器3.熱回收方式用于燃燒系統(tǒng)本身用于其它需要加熱的系統(tǒng)三吸收凈化Absorption

利用氣體混合物中各組分在一定液體中溶解度的不同而分離氣體混合物的操作稱為吸收凈化。Absorptionisaphysicalorchemicalphenomenonoraprocessinwhichatoms原子,molecules分子orions離子entersomebulkphase–gas,liquidorsolidmaterial.物理吸收Physicalabsorption：溶解化學(xué)吸收Chemicalabsorption：化學(xué)反應(yīng)三吸收凈化吸收機(jī)理

1.雙膜模型（應(yīng)用最廣）假定:界面兩側(cè)存在氣膜和液膜,膜內(nèi)為層流,傳質(zhì)阻力只在膜內(nèi)氣膜和液膜外湍流流動(dòng),無濃度梯度,即無擴(kuò)散阻力氣液界面上,氣液達(dá)溶解平衡即:CAi=HPAi膜內(nèi)無物質(zhì)積累,即達(dá)穩(wěn)態(tài).氣液平衡平衡－吸收過程的傳質(zhì)速率等于解吸過程溶解度每100kg水中溶解氣體的kg數(shù)亨利定律亨利定律一定溫度下，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比吸收劑absorbent和吸收設(shè)備吸收劑的要求：對吸收質(zhì)的溶解度大，選擇性好蒸汽壓低沸點(diǎn)高，熔點(diǎn)低無毒性，無腐蝕性，化學(xué)穩(wěn)定性好易于解吸、再生價(jià)格低廉、易得物理吸收：溶解度大化學(xué)吸收：相似相溶規(guī)律吸收劑的再生物理吸收劑：負(fù)壓解吸、通惰性氣體或貧氣解吸、水蒸氣解吸或加熱解吸化學(xué)吸收劑：不可逆反應(yīng)，吸附、離子交換、沉淀、電解吸收設(shè)備吸收設(shè)備噴淋塔吸收設(shè)備填料塔四.吸附凈化吸附用多孔固體吸附劑將氣體（或液體）混合物中的組分濃集于固體表面吸附質(zhì)－被吸附物質(zhì)吸附劑－附著吸附質(zhì)的物質(zhì)優(yōu)點(diǎn)：效率高、可回收、設(shè)備簡單缺點(diǎn)：吸附容量小、設(shè)備體積大物理吸附和化學(xué)吸附物理吸附化學(xué)吸附1.吸附力－范德華力；2.不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；3.過程快，瞬間達(dá)到平衡；4.放熱反應(yīng)；5.吸附可逆；1.吸附力－化學(xué)鍵力；2.發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；3.過程慢；4.升高溫度有助于提高速率；5.吸附不可逆；吸附等溫線

Isotherms

Isotherms等溫線

Freundlich（弗倫德利希）LangmuirBET(Brunauer-Emmett-Teller

）多分子層的吸附吸附劑adsorbent吸附劑需具備的特性內(nèi)表面積大具有選擇性吸附作用高機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性吸附容量大來源廣泛，造價(jià)低廉良好的再生性能常用吸附劑特性吸附劑類型活性炭活性氧化鋁硅膠沸石分子篩4A5A13x堆積密度

/kg?m-3200～600750～1000800800800800熱容/kJ(kg·K)-10.836～1.2540.836～1.0450.920.7940.794——操作溫度上限/K423773673873873873平均孔徑/?15～2518～48224513再生溫度

/K373～413473～523393～423473～573473～573473～573比表面積

/㎡?g-1600～1600210～360600——————?dú)怏w吸附的影響因素吸附劑再生（解吸desorption）溶劑萃取活性炭吸附SO2，可用水脫附置換再生脫附劑需要再脫附降壓或真空解吸吸附作用，再生溫度加熱再生吸附工藝固定床吸附工藝移動(dòng)床吸附工藝流化床五.催化轉(zhuǎn)化Catalysis含塵氣體通過催化床層發(fā)生催化反應(yīng)，使污染物轉(zhuǎn)化為無害或易于處理的物質(zhì)應(yīng)用工業(yè)尾氣和煙氣去除SO2和NOx有機(jī)揮發(fā)性氣體VOCs和臭氣的催化燃燒凈化汽車尾氣的催化凈化氣體催化凈化催化作用改變反應(yīng)歷程，降低活化能提高反應(yīng)速率（阿累尼烏斯方程）顯著特征對于正逆反應(yīng)的影響相同，不改變化學(xué)平衡選擇性Catalyst催化劑Catalysisistheincreaseintherateofachemicalreactionduetotheparticipationofanadditionalsubstancecalledacatalyst.Withacatalyst,reactionsoccurfasterandwithlessenergy.Becausecatalystsarenotconsumed,theyarerecycled.催化劑加速化學(xué)反應(yīng)，而本身的化學(xué)組成在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)組成活性組分＋助催化劑＋載體催化劑的性能穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性表示方法：壽命老化活性組分的流失、燒結(jié)、積炭結(jié)焦、機(jī)械粉碎等中毒對大多數(shù)催化劑，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb固定床反應(yīng)器最主要的氣固相催化反應(yīng)器優(yōu)點(diǎn):流體接近于平推流，返混小，反應(yīng)速度較快固定床中催化劑不易磨損，可長期使用停留時(shí)間可嚴(yán)格控制，溫度分布可適當(dāng)調(diào)節(jié)，高選擇性和轉(zhuǎn)化率缺點(diǎn):傳熱差(熱效應(yīng)大的反應(yīng)，傳熱和溫控是難點(diǎn))催化劑更換需停產(chǎn)進(jìn)行固定床反應(yīng)器單層絕熱反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，氣流阻力小內(nèi)部溫度分布不均用于化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)小的場合固定床反應(yīng)器多段絕熱反應(yīng)器相鄰兩段之間引入熱交換(a)直接換熱(b)間接換熱固定床反應(yīng)器列管式反應(yīng)器