氣態(tài)污染物控制技術

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不同進行分離的方法，該方法主要用于高濃度有機蒸汽和高沸點無機氣體的凈化回收或預處理。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，某些污染物凝結出來，已達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.冷卻方式和冷凝設備直接冷卻冷卻介質與廢氣直接接觸進行熱交換，不發(fā)生化學反應，也不互溶，難回收利用。噴淋塔間接冷卻

冷卻介質與廢氣不直接接觸，熱交換設備復雜，冷卻介質用量大。要求廢氣不含微粒物或膠黏物。

冷卻介質有空氣、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化為無害物或易于進一步處理的物質的方法。1.燃燒過程分類直接燃燒（直接火焰燃燒）無需補充輔助燃料熱力燃燒可燃物含量少，需補充輔助燃料

2.燃燒設備直接燃燒熱備熱力燃燒設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本身用于其它需要加熱的系統三吸收凈化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：溶解化學吸收Chemicalabsorption：化學反應三吸收凈化吸收機理

1.雙膜模型（應用最廣）假定:界面兩側存在氣膜和液膜,膜內為層流,傳質阻力只在膜內氣膜和液膜外湍流流動,無濃度梯度,即無擴散阻力氣液界面上,氣液達溶解平衡即:CAi=HPAi膜內無物質積累,即達穩(wěn)態(tài).氣液平衡平衡－吸收過程的傳質速率等于解吸過程溶解度每100kg水中溶解氣體的kg數亨利定律亨利定律一定溫度下，稀溶液中溶質的溶解度與氣相中溶質的平衡分壓成正比吸收劑absorbent和吸收設備吸收劑的要求：對吸收質的溶解度大，選擇性好蒸汽壓低沸點高，熔點低無毒性，無腐蝕性，化學穩(wěn)定性好易于解吸、再生價格低廉、易得物理吸收：溶解度大化學吸收：相似相溶規(guī)律吸收劑的再生物理吸收劑：負壓解吸、通惰性氣體或貧氣解吸、水蒸氣解吸或加熱解吸化學吸收劑：不可逆反應，吸附、離子交換、沉淀、電解吸收設備吸收設備噴淋塔吸收設備填料塔四.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－被吸附物質吸附劑－附著吸附質的物質優(yōu)點：效率高、可回收、設備簡單缺點：吸附容量小、設備體積大物理吸附和化學吸附物理吸附化學吸附1.吸附力－范德華力；2.不發(fā)生化學反應；3.過程快，瞬間達到平衡；4.放熱反應；5.吸附可逆；1.吸附力－化學鍵力；2.發(fā)生化學反應；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表面積大具有選擇性吸附作用高機械強度、化學和熱穩(wěn)定性吸附容量大來源廣泛，造價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——————氣體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床吸附工藝流化床五.催化轉化Catalysis含塵氣體通過催化床層發(fā)生催化反應，使污染物轉化為無害或易于處理的物質應用工業(yè)尾氣和煙氣去除SO2和NOx有機揮發(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歷程，降低活化能提高反應速率（阿累尼烏斯方程）顯著特征對于正逆反應的影響相同，不改變化學平衡選擇性Catalyst催化劑Catalysisistheincreaseintherateofachemicalreactionduetotheparticipationofanadditionalsubstancecalledacatalyst.Withacatalyst,reactionsoccurfasterandwithlessenergy.Becausecatalystsarenotconsumed,theyarerecycled.催化劑加速化學反應，而本身的化學組成在反應前后保持不變的物質組成活性組分＋助催化劑＋載體催化劑的性能穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性表示方法：壽命老化活性組分的流失、燒結、積炭結焦、機械粉碎等中毒對大多數催化劑，毒物：HCN、CO、H2S、S、As、Pb固定床反應器最主要的氣固相催化反應器優(yōu)點:流體接近于平推流，返混小，反應速度較快固定床中催化劑不易磨損，可長期使用停留時間可嚴格控制，溫度分布可適當調節(jié)，高選擇性和轉化率缺點:傳熱差(熱效應大的反應，傳熱和溫控是難點)催化劑更換需停產進行固定床反應器單層絕熱反應器結構簡單，造價低廉，氣流阻力小內部溫度分布不均用于化學反應熱效應小的場合固定床反應器多段絕熱反應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器列管式反應器