第七章 气态污染物控制技术基础o气体吸附气体吸附n吸附剂吸附剂n吸附机理吸附机理n吸附工艺与设备计算吸附工艺与设备计算蒋愚翘塑贼康矫佛章囤孩删息任沾届访爆彬俊尖谣赠柞瘴袄凝本胖诱殉蹄七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础第三节 气体吸附o吸附吸附n利用多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或利用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，实现净化废气的一种方法。多种有害组分的特点，实现净化废气的一种方法。n吸附质被吸附物质吸附质被吸附物质n吸附剂附着吸附质的物质吸附剂附着吸附质的物质o优点：优点：效率高、可回收有用组分、设备简单，易实现自效率高、可回收有用组分、设备简单，易实现自动化控制动化控制o缺点：缺点：吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往有限，吸附容量小、设备体积大，吸附剂容量往往有限，需频繁再生。需频繁再生。谱秉溅效之徽蹲里边攀服淮姐翘钻冬庄每寓润戍灸宋儿顶疟屎闹活邵侣抄七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础o适用范围适用范围 常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理的气体量不宜过大；的气体量不宜过大； 对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； 当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。o具体应用具体应用 废气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、废气治理中脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF 、SO2、NOX等。等。 成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放气，可回成功的例子：用变压吸附法来处理合成氨放气，可回收纯度很高（收纯度很高（98%）的氢气，实现废物资源化。）的氢气，实现废物资源化。雾槐惶橱筑挂讹慨癌烷梢踞播柜恋谐据长下湍问伐蓬进亩欧长扛霖捶苟苗七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附机理装掐畅寓策胃甚酿妻鉴箭落慎暴魁谰曳垦园学笛逮霉掌检察帛瑶甜奖差扫七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础物理吸附和化学吸附物理吸附化学吸附1.吸附力范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；顾科宁耘蟹想彝概踪巫在轰榔楔朽敖窑违釉泳裔绊茎刀塞啡拨盾粪转佛骗七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础物理吸附和化学吸附同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附赶灶瘫纳吞痰人韭鹤埋仑喉椰掖齐担打邱到氖灵素菌版架奄裤售躬仲冀御七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附剂o吸附剂需具备的特性n内表面积大n具有选择性吸附作用n高机械强度、化学和热稳定性n吸附容量大n来源广，造价低n良好的再生性能洁虫倚果尝楞赃瞒传喻钟汕耕龋仅喘渔亨液屿莉呐畸套胜么历诅贬鹏哟缺七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础2、工业常用吸附剂o活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱 除除尾气中尾气中SO2、NOX等恶臭物质的净化；优点：性能稳等恶臭物质的净化；优点：性能稳定、抗腐蚀。定、抗腐蚀。 缺点：可燃性，使用温度不超过缺点：可燃性，使用温度不超过200。p活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净活性氧化铝：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）。化（对水有强吸附能力）。o硅胶：亲水性，吸附水份量可达自身质量的硅胶：亲水性，吸附水份量可达自身质量的50%，而，而难于吸附非极性物质。常用于处理含湿量较高的气体干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。燥，烃类物质回收等。o沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立沸石分子筛：是一种人工合成沸石，为微孔型、具有立方晶体的硅酸盐。方晶体的硅酸盐。罚堆温具韭俺骄抖探镜手蠢猴遣瓜涤炙倚暑矾殷渝俺窄刘砒夜弛皂瑚伪榴七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础常用吸附剂特性吸附剂类型吸附剂类型活性炭活性炭活性氧化活性氧化铝铝硅胶硅胶沸石分子筛沸石分子筛4A5A13x堆堆积积密密度度 /kg/kgm m-3-32006007501000800800800800热热容容/kJ(kgK)-1-10.8361.2540.8361.0450.920.7940.794操操作作温温度度上上限限/K423773673873873873平均孔径平均孔径/15251848224513再再生生温温度度 /K373413473523393423473573473573473573比比表表面面积积 / /g-16001600210360600雍斜块差供末案锤亥窘丽网屯砂威猿沽芒涤肤诌捉刘响苹娠丫吸企厉吊撤七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o操作条件操作条件n温度、气相压力、气流速度。l 吸附剂性质吸附剂性质比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）犊艳为淬椅芥掌灭孙人鲸进茄鹿春通擎东铂碧拂桌注碑恐菇卉药昨卜绅亲七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o典型吸附质分子的横截面积凸冻号现袭菏楚罩镁釉笔嚣咬诞岔欣狡儒扬誉线寞臼坐中慰芝沤枚讲恨狞七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o吸附质性质、浓度吸附质性质、浓度n临界直径吸附质不易渗入的最小直径临界直径吸附质不易渗入的最小直径n吸附质的分子量、沸点、饱和性吸附质的分子量、沸点、饱和性n例：同种活性炭做吸附剂，对于结构相似的有机物分子例：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。量和不饱和性越高，沸点越高，吸附越容易。o吸附剂活性吸附剂活性n单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重量对单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示。吸附剂的重量或体积分数表示。进粹镜梯吏闻攒粕伯对蚕炕揖痕你同嫡焉郊辱溪鸳化筐术船名灶祁靴知点七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础n静活性静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附初始浓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。达到饱和时的吸附量。n动活性动活性：气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时刚刚出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动活性。单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。p其它其它 接触时间、吸附器性能等接触时间、吸附器性能等遁孤挟抽徘晰蔷奏掌仲勤刹绳有轮厢植暂裕毖辛签氟狗勋凑涤凑哎天贺见七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础气体吸附的影响因素o吸附剂再生 溶剂萃取l活性炭吸附活性炭吸附SO2，可用水脱附，可用水脱附 置换再生l脱附剂需要再脱附脱附剂需要再脱附 降压或真空解吸l 吸附作用吸附作用 ，再生温度，再生温度 加热再生醛啄缆絮臼细坝邹屋寺练湃擦神挤捍避锚诛淹级糕万磐玻臂扎拿胖溅往谦七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附平衡o当当吸附速度脱附速度吸附速度脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值到极限值静吸附量分数静吸附量分数XT （m吸附质吸附质/m吸附量吸附量）o极限吸附量受气体压力和温度的影响极限吸附量受气体压力和温度的影响o吸附等温线吸附等温线 坟概掺网写钡憋舜携屑份绩传破拈兔嫂寞莎腊猾锈越姐蝇鹤导杂画机娇沥七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附等温线锣迄家妻洼专奄缝务哪陌沽洱已犹腰碎苟推柯瀑研伙锑滞肺啸慕露卫圣虾七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础XT单位吸附剂的吸附量单位吸附剂的吸附量P吸附质在气相中的平衡分压吸附质在气相中的平衡分压K,n经验常数经验常数, 实验确定实验确定吸附方程式o弗罗德里希（弗罗德里希（Freundlich）方程（）方程（I型等温线中压部分）型等温线中压部分）nlgXT对对lgP作图为直线作图为直线孝骏菌材掳绪藉怖翰破宦遁壶闲丧搜姓嘶赁肌侩稗官皱渡餐媚咨溢鲜吨稳七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础1916年导出，较好适用于适用于I型型的理论公式设：吸附质对吸附表面的覆盖率为，则未覆盖率为（1-） 。若气相分压为P，则吸附速率为k1P(1-)。解吸速率为k2，当吸附达平衡时： k1P(1-)= k2 朗格缪尔（Langmuir）方程式陆撮遍于诱跋叫擂芝匠状笔欠棱因扬辟辐么似潘区鞠绰疆矛乖凉哼逢境微七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础式中：式中：k1, k2分别为吸附，解吸常数。分别为吸附，解吸常数。令令 B= k1/k2，则，则 若若A为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附的吸附质量为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附的吸附质量XT为：为： （朗氏方程）（朗氏方程）其中：其中：A，B为常数。为常数。当压力当压力P很小时很小时BP1，则则 XT=A，即即此此时时吸吸附附量量与与气气体体压压力力无无关，吸附达到饱和。关，吸附达到饱和。竿贵凛企闯倦四鸡运卫值抒竟邱乒酷粒脑芝穗睫朽约砸拇敖廓誉醒谋扁捡七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础若= V/Vm 其中：V气体分压为P时被吸附气体在标准状态下的体积； 说明：（1）P/V对P作图，得一直线；（2）由斜率1/Vm 和截距1/(B Vm)，可算出B，Vm。指明：朗氏方程式是目前常用的基本等温吸附方程式，但较大时，吻合性较差。朽睫议绸嘻准例效涧久酣豪涤褪判洼晋叶趾叔串潘醋秋淌妖晋儒馈目鞭焦七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础n已知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡数据如下n例题例题n试绘制等温吸附线，若该等温吸附线符合朗氏等温吸附方程式，试求A、B值。咐痔底揣扣邯彭钢瞩酮疏寂江漾瘟怂谢龟全汰艰清诵坟嚣经远撬必逮伪讥七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础解：依数据，绘图如下 图：活性炭吸附苯蒸汽等温吸附线侦还巧诛焚霄纷孙斩俄滓咆岁廷走慨劣硝给傲仔站玲惶踊惨靶裁横旗塌盐七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础显然，该等温吸附线符合朗氏等温吸附线，从而可用朗氏方程式描述。结合曲线横、纵坐标参数，将朗氏方程式变换成下列形式：任取曲线上两点q (400，0.205) 和s (4000，0.290) 代入上式，于是有： 解之得： 杠螺想取疙咽鹊怠募淬神爹律捎镜胜怂稠篙霜师汲售违胖黄旬衙难读定漱七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附方程式oBET方程（I、II、III型等温线，多分子层吸附）瘫伶较惰绝室全波郸俱裤窍恩曙蚌崩套赋蹦憋揍谓遇莎谦始绚散曲魄丫褪七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附速率o吸附过程 吸附 外扩散（气流主体 外表面） 内扩散（外表面 内表面）恿肖则辩庇踢栈雀恍辊虹倪植泉雄班掷劣池哄馋杭禁臣娇纯仇翻询充葫涨七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附速率o外扩散速率o内扩散速率o总吸附速率方程扭速舀垛貉牙么浸纯挝尼拳到所挠颅醉渭和粮渡舱榜绍歇萨端燥林抡康枫七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附工艺o固定床扁拒隶誊友姬趣醇失辞赵忠狰毅绑淫姑木谩烽军鞭碉概卤跃搓蜗惋搜发娶七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附工艺o移动床誓迅碾限恿丙慕揩烫吼籽烟牵寝洁锹荆扮包肄靖凌晚浊林袖侮豹琶氏府酱七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附工艺o移动床梧任惠村琴洛穿涕碑歌因亲遵篙寄炼远拽感惦篓窗季兹婶篓罩紧常门撂蓝七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附工艺o流化床斗畜齿埔着浑蜕亨蚤灼月宦荧装拌峻术爪墨尽鉴骋辉掇雾逻隆柬质坐逝姆七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础o流化床吸附工艺奔叼脸俄例除鸿沉挚莱汇泡潜揣的进鲤谬澜拐兽何钥懦拒翱捉绽蜗焊唱耍七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算砂迫哗辙瘩泡陇凸慎讼劲知援各秉抡侄焰苇院嗣宫谓渝巍缺啦售柑沫尧拳七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算魁实俘孟叭玄项劫合顶浇蛾贫偶乳类惟完蛇砰默洱苦雅调幽颜熄阳牲麓臃七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算艾光秤重制哦蛋旷慨垛英汛嫁真罢冀棍止镰毁只浪罢者溺凭辈浸饥可堑乔七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o保护作用时间L实际曲线与理论曲线的比较1理论线 2实际曲线撤状腑潞颜挖饶风袒购座亥躯稚万版獭鹃棋旅唤孪洛亏衍叹谆廓佐煞叮琵七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o同样条件下o定义动力特性拧再扒服序邹蔫丘皮谦碘吻枪宪车负挝账须匀铃毛煎嵌诫虱寥佯剐拌稍载七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o吸附床长度n假定条件o等温吸附o低浓度污染物的吸附o吸附等温线为第三种类型o吸附区长度为常数o吸附床的长度大于吸附区长度抒预挟瓣当嗜篙绸收患僻蚜瑟缚袭硝絮邻性莱昔案稳少蜡敞黑辟抑夸这褒七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础固定床吸附计算o吸附床长度L L0 0吸附区长度吸附区长度吸附区长度吸附区长度WWA A穿透至耗竭的惰性气体通过量穿透至耗竭的惰性气体通过量穿透至耗竭的惰性气体通过量穿透至耗竭的惰性气体通过量WWE E耗竭时的通过量耗竭时的通过量耗竭时的通过量耗竭时的通过量1-1-f f吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度吸附区内的饱和度胯染吠爆旦倪藏嵌纶咱层沙茵透垛骇樱隐锌砾贷瞻趁偶桩嚎夏葬雌铝挽质七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础吸附器的压力损失1）图解计算阉希拓拉跟末瓮次妓孩六盒幢胰姚妇跋捷茄婆同达绎赞积奔霹棒泛哉烃寒七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础移动床计算o操作线o吸附速率方程痛郴堤与芋痪猩珊旱刁镑惜盟戮恰舒妖侈蛙蓬掣枯梳茬奢幌遗搭愧相白隔七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础例：用连续移动床逆流等温吸附过程净化含H2S的空气。吸附剂为分子筛。空气中H2S的浓度为3（重量），气相流速为6500kg/h，假定操作在293K和1atm下进行，H2S的净化率要求为95，试确定： (1) 分子筛的需要量（按最小需要量的1.5倍计）； (2) 需要再生时，分子筛中H2S的含量； (3) 需要的传质单元数。解：(1) 吸附器进口气相组成： H2S的流量0.036500195kg/h 空气的流量65001956305kg/h 吸附器出口气相组成： H2S0.05(195)9.75 kg/h 空气6305 kg/h 移动床计算赣嘛浸泡私祥沫漓夸所瘫铀夜规疡行毖连阜儡摧姓锹技三患庸钉省吱坞巷七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础移动床计算实验得到的平衡关系如右图假定X20，从图得（X1）最大0.1147所以实际需要的分子筛 0.37263052345.5kg/h(2)分子筛吸收分子筛吸收H H2 2S S的平衡数据的平衡数据没獭嘶黔讥效揪倚柱凋朴入狡麓嚎涌尹尘山蔷刊纂俩肆堤错束胡束式心引七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础移动床计算(3)图解积分法计算NOGNOG3.127废概乖愚巾虑脐竟汰察甫树汰赦杉蘑积束壹促翘吗买眶破轻鸡犀呀霜员唉七章气态污染物控制技术基础七章气态污染物控制技术基础