1、第六章第六章 吸附法凈化氣態(tài)污染物吸附法凈化氣態(tài)污染物o 吸附是一種固體表面現(xiàn)象，利用多孔性固體吸附劑吸附是一種固體表面現(xiàn)象，利用多孔性固體吸附劑處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種氣體組處理氣體混合物，使其中所含的一種或數(shù)種氣體組分吸附于固體表面上，以達(dá)到氣固分離的單元操作分吸附于固體表面上，以達(dá)到氣固分離的單元操作過程。過程。o 吸附的特點：選擇性高、分離效果好、凈化效率高、吸附的特點：選擇性高、分離效果好、凈化效率高、設(shè)備簡單、操作方便、能分離其它過程難以分離的設(shè)備簡單、操作方便、能分離其它過程難以分離的混合物，可有效分離濃度很低的有害物質(zhì)，易實現(xiàn)混合物，可有效分離濃度很低的有害物質(zhì)，

2、易實現(xiàn)自動控制。自動控制。 日常生活：日常生活： 木炭吸濕、吸臭；除有害氣體；硅膠用作干燥劑木炭吸濕、吸臭；除有害氣體；硅膠用作干燥劑 化工領(lǐng)域：化工領(lǐng)域： 產(chǎn)品的分離提純，如制糖品工業(yè)，用活性炭處理糖液，產(chǎn)品的分離提純，如制糖品工業(yè)，用活性炭處理糖液， 吸附吸附其中雜質(zhì)，得到潔白的產(chǎn)品。其中雜質(zhì)，得到潔白的產(chǎn)品。 環(huán)境領(lǐng)域：環(huán)境領(lǐng)域： 對水的脫色脫臭，有害有機物、金屬離子、氮、磷的去除；對水的脫色脫臭，有害有機物、金屬離子、氮、磷的去除； 對空氣的脫濕，脫臭，去除有害氣體，對空氣的脫濕，脫臭，去除有害氣體，p 吸附分離操作的應(yīng)用吸附分離操作的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 吸附及吸附劑吸附及吸附劑1、吸附

3、的分類、吸附的分類一、物理吸附與化學(xué)吸附一、物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：靠分子力產(chǎn)生的吸附物理吸附：靠分子力產(chǎn)生的吸附化學(xué)吸附：靠化學(xué)鍵產(chǎn)生的吸附化學(xué)吸附：靠化學(xué)鍵產(chǎn)生的吸附2、物理吸附與化學(xué)吸附的比較（、物理吸附與化學(xué)吸附的比較（P165表表6-1）n吸附質(zhì)被吸附物質(zhì)吸附質(zhì)被吸附物質(zhì)n吸附劑附著吸附質(zhì)的物質(zhì)吸附劑附著吸附質(zhì)的物質(zhì) 物理吸附物理吸附：吸附質(zhì)分子與吸附劑表面分子間存在的范德吸附質(zhì)分子與吸附劑表面分子間存在的范德華力所引起的，也稱為范德華吸附。華力所引起的，也稱為范德華吸附。 不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 相對沒有選擇性，可吸附多種吸附質(zhì)；相對沒有選擇性，可吸附多種吸附質(zhì)； 可

4、形成單分子吸附層或多分子吸附層；可形成單分子吸附層或多分子吸附層； 放熱過程，低溫有利于物理吸附。放熱量較小，與相放熱過程，低溫有利于物理吸附。放熱量較小，與相應(yīng)氣體的冷凝熱相近；應(yīng)氣體的冷凝熱相近； 吸附力弱，因而具有較高的可逆性。吸附力弱，因而具有較高的可逆性。 化學(xué)吸附：化學(xué)吸附：又稱活性吸附，是由吸附劑和吸附質(zhì)之間又稱活性吸附，是由吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的，其強弱取決于兩種分子之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的，其強弱取決于兩種分子之間化學(xué)鍵作用力的大小。化學(xué)鍵作用力的大小。 如石灰吸附如石灰吸附CO2 CaCO3 具有選擇性，為單分子層吸附；具有選擇性，為單分子層吸附； 吸附熱大

5、，除特殊情況外，自發(fā)的吸附過程為放熱吸附熱大，除特殊情況外，自發(fā)的吸附過程為放熱過程；過程； 吸附速率隨溫度升高而增加；吸附速率隨溫度升高而增加； 化學(xué)鍵作用力大時，吸附不可逆。化學(xué)鍵作用力大時，吸附不可逆。同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時，發(fā)生若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時，發(fā)生化學(xué)吸附化學(xué)吸附有時兩種吸附也可能同時發(fā)生。有時兩種吸附也可能同時發(fā)生。二、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑二、吸附劑的選擇原則及工業(yè)吸附劑（一）吸附劑的選擇原則（一）吸附劑的選擇原則1、吸附能力強，、吸附能力強，吸附容量吸附容量（

6、指在一定的溫度、吸附質(zhì)濃（指在一定的溫度、吸附質(zhì)濃度下，單位質(zhì)量或單位體積吸附劑所能吸附的吸附質(zhì)度下，單位質(zhì)量或單位體積吸附劑所能吸附的吸附質(zhì)的最大量）大；的最大量）大；2、具有大的比表面積和孔隙率；、具有大的比表面積和孔隙率；3、具有有良好的選擇性、具有有良好的選擇性4、機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性良好，使用壽命長、機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性良好，使用壽命長5、顆粒均勻；、顆粒均勻；6、再生能力好；、再生能力好；7、價格低廉，來源廣泛。、價格低廉，來源廣泛。1 1、活性氧化鋁、活性氧化鋁化學(xué)式：化學(xué)式：AlAl2 2O O3 3 n n H H2 2O O含水氧化鋁加熱脫水制成的一種含

7、水氧化鋁加熱脫水制成的一種極性吸附劑極性吸附劑。與硅膠相比，具有良好的機械強度。與硅膠相比，具有良好的機械強度。比表面積約比表面積約200200350350 m m2 2/g/g，對水有極強的吸附能力。，對水有極強的吸附能力。主要用于氣體的干燥、石油氣的濃縮與脫硫；含氟廢主要用于氣體的干燥、石油氣的濃縮與脫硫；含氟廢氣的凈化、磷的吸附等。氣的凈化、磷的吸附等。（二）工業(yè)吸附劑（二）工業(yè)吸附劑2 2、活性炭、活性炭 應(yīng)用最為廣泛的一種吸附劑。是由煤或木質(zhì)原料加應(yīng)用最為廣泛的一種吸附劑。是由煤或木質(zhì)原料加工得到的產(chǎn)品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果工得到的產(chǎn)品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、

8、果核、秸稈等都可以加工成黑炭，經(jīng)核、秸稈等都可以加工成黑炭，經(jīng)活化后活化后制成活性炭。制成活性炭。 炭化：炭化：把原料熱解成炭渣，溫度：把原料熱解成炭渣，溫度：200200600600活化：活化：形成發(fā)達(dá)的細(xì)孔。兩種辦法形成發(fā)達(dá)的細(xì)孔。兩種辦法: :氣體法：氣體法：通入水蒸氣，溫度在通入水蒸氣，溫度在80080010001000；藥劑法：藥劑法：加入氯化鋅、硫酸、磷酸等。加入氯化鋅、硫酸、磷酸等。比表面積：比表面積：700700 15001500 m m2 2/g /g 應(yīng)用：應(yīng)用：有機溶劑蒸汽的回收；除臭；有機溶劑蒸汽的回收；除臭；SOSO2 2、NONO、H H2 2S S、CSCS2 2

9、、CClCCl4 4等廢氣的凈化。等廢氣的凈化。 3 3、硅膠、硅膠是一種堅硬無定形鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒。是一種堅硬無定形鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒。硅膠的化學(xué)式：硅膠的化學(xué)式：SiOSiO2 2 n nH H2 20 0用硫酸處理硅酸鈉水溶液，生成凝膠。水洗除去硫酸鈉用硫酸處理硅酸鈉水溶液，生成凝膠。水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥，便可得到玻璃狀的硅膠。后經(jīng)干燥，便可得到玻璃狀的硅膠。硅膠是硅膠是極性吸附劑，極性吸附劑，難于吸附非極性物質(zhì)，易于吸附極難于吸附非極性物質(zhì)，易于吸附極性物質(zhì)（如水、甲醇等）和飽和烴基化合物，并對芳香性物質(zhì)（如水、甲醇等）和飽和烴基化合物，并對芳香族的族的鍵有

10、很強的選擇性。鍵有很強的選擇性。用途：高濕度氣體的干燥，用途：高濕度氣體的干燥，SiOSiO2 2、NOxNOx的凈化等的凈化等4 4、分子篩、分子篩化學(xué)式：化學(xué)式：MeMex/nx/n(AlO(AlO2 2) )x x (SiO(SiO2 2) )y y m mH H2 2O O其中其中MeMe為陽離子，為陽離子，n n為原子價數(shù)，為原子價數(shù)，m m為結(jié)晶水分子數(shù)為結(jié)晶水分子數(shù)沸石分子篩由高度規(guī)則的籠和孔組成沸石分子篩由高度規(guī)則的籠和孔組成每一種分子篩都有相對均一的孔徑，其大小隨分子篩種類每一種分子篩都有相對均一的孔徑，其大小隨分子篩種類的不同而異。的不同而異。強極性吸附劑，強極性吸附劑，對

11、極性分子如對極性分子如H H2 2O O、COCO2 2、H H2 2S S等有很強的親和力，等有很強的親和力，對氨氮的吸附效果好，而對有機對氨氮的吸附效果好，而對有機物的親和力較弱。物的親和力較弱。常用吸附劑特性常用吸附劑特性吸附劑類型吸附劑類型活性炭活性炭活性氧化活性氧化鋁鋁硅膠硅膠沸石分子篩沸石分子篩4A5A13x堆 積 密 度堆 積 密 度 /kg/kgm m-3-32006007501000800800800800熱容熱容/kJ(kgK)-1-10.8361.2540.8361.0450.920.7940.794操作溫度上操作溫度上限限/K423773673873873873平均孔徑

12、平均孔徑/15251848224513再生溫度再生溫度 /K373413473523393423473573473573473573比表面積比表面積 / /g-16001600210360600第二節(jié)第二節(jié) 吸附機理吸附機理一、吸附平衡一、吸附平衡i吸附質(zhì)與吸附劑長期接觸后，氣相中吸附質(zhì)的濃度與吸吸附質(zhì)與吸附劑長期接觸后，氣相中吸附質(zhì)的濃度與吸附劑（固相）中吸附質(zhì)的濃度終將達(dá)到動態(tài)平衡。附劑（固相）中吸附質(zhì)的濃度終將達(dá)到動態(tài)平衡。 吸附速度解吸速度當(dāng)當(dāng)吸附速率吸附速率= =解吸速率解吸速率，流體中吸附質(zhì)，流體中吸附質(zhì)濃度不再改變（吸附量達(dá)到極限值）濃度不再改變（吸附量達(dá)到極限值）時時 吸附平衡

13、吸附平衡吸附設(shè)備的吸附分離效果取決于兩方面因素：吸附設(shè)備的吸附分離效果取決于兩方面因素：（1）吸附平衡（吸附的多少）；）吸附平衡（吸附的多少）；（2）吸附速率（吸附的快慢）。）吸附速率（吸附的快慢）。1、兩個概念、兩個概念（1）平衡吸附量（靜態(tài)吸附量或靜活性）：一定溫度下，）平衡吸附量（靜態(tài)吸附量或靜活性）：一定溫度下，吸附劑所吸附的吸附質(zhì)與氣相中吸附質(zhì)的初始濃度成吸附劑所吸附的吸附質(zhì)與氣相中吸附質(zhì)的初始濃度成平衡時的最大吸附量，一般用單位質(zhì)量吸附劑在吸附平衡時的最大吸附量，一般用單位質(zhì)量吸附劑在吸附平衡時所能吸附的吸附質(zhì)質(zhì)量來表示，反映了固體吸平衡時所能吸附的吸附質(zhì)質(zhì)量來表示，反映了固體吸附

14、劑對氣體吸附量的極限，以附劑對氣體吸附量的極限，以m表示。表示。（2）動活性：氣體通過吸附層時，隨著床層吸附劑的逐）動活性：氣體通過吸附層時，隨著床層吸附劑的逐漸接近飽和，吸附質(zhì)最終不能被全部吸附，當(dāng)流出氣漸接近飽和，吸附質(zhì)最終不能被全部吸附，當(dāng)流出氣體中可能出現(xiàn)吸附質(zhì)時，即認(rèn)為吸附劑已失效，此時體中可能出現(xiàn)吸附質(zhì)時，即認(rèn)為吸附劑已失效，此時單位吸附劑所吸收吸附質(zhì)的量稱為動活性。單位吸附劑所吸收吸附質(zhì)的量稱為動活性。o 顯然：動活性靜活性顯然：動活性靜活性（1）吸附等溫線：在同一溫度下，以某種吸附劑在不）吸附等溫線：在同一溫度下，以某種吸附劑在不同的壓力下對某種吸附質(zhì)的平衡吸附量對壓力作圖同的

15、壓力下對某種吸附質(zhì)的平衡吸附量對壓力作圖可得吸附等溫線。可得吸附等溫線。2、吸附等溫線和吸附等溫式、吸附等溫線和吸附等溫式用公式來表示吸附等溫線時即得到吸附等溫式。用公式來表示吸附等溫線時即得到吸附等溫式。吸附等溫式有以下幾種：吸附等溫式有以下幾種：朗格繆爾（朗格繆爾（Langmuir）式）式;弗倫得利希（弗倫得利希（Freundlich）式）式;捷姆金式捷姆金式;BET方程等。方程等。其中最常用的是朗格繆爾等溫式其中最常用的是朗格繆爾等溫式。（2）吸附等溫式：）吸附等溫式：（2）朗格繆爾吸附速率方程（單一組分）朗格繆爾吸附速率方程（單一組分） 式式中：中：A 覆蓋率覆蓋率；ka，kd吸附速率

16、和解吸速吸附速率和解吸速率；率； PA吸附質(zhì)吸附質(zhì)A的分壓的分壓（3）朗格繆爾吸附等溫方程（單一組分）朗格繆爾吸附等溫方程（單一組分）AdAAakPkr )1(dakkK AAAKPKP 1 o 3、朗格繆爾吸附等溫式、朗格繆爾吸附等溫式（1）基本假設(shè)：）基本假設(shè)： 吸附是單分子層的；吸附是單分子層的； 固體表面上各晶格位置的固體表面上各晶格位置的吸附能力是相同的，吸附熱為常數(shù)；吸附能力是相同的，吸附熱為常數(shù)； 被吸附在固體表面的分子之間沒有作用力；被吸附在固體表面的分子之間沒有作用力；o 或或式中式中：V，Vm吸附組分為吸附組分為PA時的吸附量；時的吸附量； Vm吸附組分為吸附組分為PA時的

17、最大吸附量時的最大吸附量 AAmAKPKPVV 1 說明：說明：（1）P/V對對P作圖，得一直線；作圖，得一直線；（2）由斜率）由斜率1/Vm 和截距和截距1/(KVm)，可算出，可算出K，Vm。說明說明：朗氏方程式是目前常用的基本等溫吸附方程式，但：朗氏方程式是目前常用的基本等溫吸附方程式，但較大時，吻合性較差。較大時，吻合性較差。mAmAVPKVVP 1A單位吸附劑的吸附量；或用單位吸附劑的吸附量；或用XT表示表示P吸附質(zhì)在氣相中的平衡分壓吸附質(zhì)在氣相中的平衡分壓B,n經(jīng)驗常數(shù)經(jīng)驗常數(shù), 實驗確定實驗確定4、弗羅德里希、弗羅德里希（Freundlich）方程）方程n lgA對對lgP作圖為

18、直線作圖為直線nABP1 PnBAlg)1(lglg n 已知：已知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡數(shù)據(jù)如下數(shù)據(jù)如下n 例題例題n 試?yán)L制等溫吸附線，若該等溫吸附線符合朗氏等試?yán)L制等溫吸附線，若該等溫吸附線符合朗氏等溫吸附方程式，試求溫吸附方程式，試求K，Vm值。值。解：依數(shù)據(jù)，繪圖如下解：依數(shù)據(jù)，繪圖如下 圖：活性炭吸附苯蒸汽等溫吸附線圖：活性炭吸附苯蒸汽等溫吸附線P/103Pa0.2670.40.5331.3332.664.005.332v/ml0.1760.2050.2250.2650.2870.290.3P/vP/v1.5171.5171.951

19、.952.3682.3685.0305.0309.2689.26813.7913.7917.7717.77如圖：如圖：1/V1/Vm m=3.23=3.23，V Vm m=0.310ml 1/KV=0.310ml 1/KVm m=0.68=0.68，K=4.74kPaK=4.74kPa。 例：下表為二氧化碳在例：下表為二氧化碳在“哥倫比亞哥倫比亞”活性炭上的等溫活性炭上的等溫吸附線上讀出的數(shù)據(jù)，據(jù)此計算吸附線上讀出的數(shù)據(jù)，據(jù)此計算323K時弗羅德里希方程時弗羅德里希方程式和朗氏方程式的常數(shù)式和朗氏方程式的常數(shù)P PX XT T，ml/gml/g1 130302 251513 367674 48

20、1815 593936 6104104P PX XT TlgXlgXT TlgPlgP1 130301.4771.4770 02 251511.7081.7080.3010.3013 367671.8261.8260.4770.4774 481811.9091.9090.6020.6025 593931.9691.9690.6990.6996 61041042.0172.0170.7780.778以以lgp對對lgXT作圖作圖如圖可知：如圖可知：lgB=1.488，k=30.2；1/n=0.693故故弗羅德里希方程式為弗羅德里希方程式為69. 0n1TP2 .30kPX P PV VP/VP/

21、V1 130300.0330.0332 251510.0390.0393 367670.0450.0454 481810.0490.0495 593930.0540.0546 61041040.0580.058（2）mmVPKVVP 1以以P對對P/V作圖作圖如圖：如圖：1/V1/Vm m=0.005=0.005，V Vm m=200 =200 1/KV1/KVm m=0.0289=0.0289，K=0.173K=0.173。P）VP173.016.34 （KP）（KVVPKVVPmmm 111氣氣流流主主體體邊邊界界層層固體固體外表面外表面固體固體內(nèi)表面內(nèi)表面吸附吸附解吸解吸微孔微孔吸附質(zhì)吸

22、附質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì)外擴(kuò)散外擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散內(nèi)擴(kuò)散二、吸附速率二、吸附速率總傳質(zhì)速率方程（注意理解！）總傳質(zhì)速率方程（注意理解！） o Ky，Kx氣相和吸附相總傳質(zhì)系數(shù)；氣相和吸附相總傳質(zhì)系數(shù)；o p吸附劑顆粒的外表面積吸附劑顆粒的外表面積，m2/m3；o YA，XA吸附質(zhì)吸附質(zhì)A在氣相和固體吸附劑內(nèi)表面的比質(zhì)在氣相和固體吸附劑內(nèi)表面的比質(zhì)量濃度，（量濃度，（kg吸附質(zhì)）吸附質(zhì)）/（ kg載氣），載氣）， （kg吸附質(zhì)）吸附質(zhì)）/（ kg吸附劑）；吸附劑）；o YA*，XA*吸附平衡時氣相和吸附相中吸附質(zhì)吸附平衡時氣相和吸附相中吸附質(zhì)A的濃的濃度，（度，（ kg吸附質(zhì)）吸附質(zhì)）/

23、（ kg載氣），載氣）， （kg吸附質(zhì)）吸附質(zhì)）/（ kg吸吸附劑）。附劑）。o 公式的意義：理解吸附過程的機理和影響因素，為吸附裝公式的意義：理解吸附過程的機理和影響因素，為吸附裝置及工藝的設(shè)計提供理論依據(jù)。置及工藝的設(shè)計提供理論依據(jù)。)()(*AApxAAPyAXXKYYKddq 第三節(jié)第三節(jié) 吸附裝置及工藝吸附裝置及工藝一、吸附裝置一、吸附裝置1、固定床吸附器、固定床吸附器2、移動床吸附器、移動床吸附器 新鮮吸附劑由頂部加新鮮吸附劑由頂部加入并逐漸下移，最后自底入并逐漸下移，最后自底部連續(xù)卸出后送到另一容部連續(xù)卸出后送到另一容器再生，再生后回到塔頂。器再生，再生后回到塔頂。氣體則自下而上

24、通過固體氣體則自下而上通過固體床層。由于固體顆粒之間床層。由于固體顆粒之間基本上沒有相對運動，但基本上沒有相對運動，但卻有固體顆粒層的下移運卻有固體顆粒層的下移運動，因此，也可將其看成動，因此，也可將其看成是一種移動的固定床反應(yīng)是一種移動的固定床反應(yīng)器。器。 3、流化床吸附器、流化床吸附器當(dāng)流體通過床層的速度提當(dāng)流體通過床層的速度提高到某一值時，顆粒出現(xiàn)高到某一值時，顆粒出現(xiàn)松動，床層體積出現(xiàn)膨脹。松動，床層體積出現(xiàn)膨脹。如再進(jìn)一步提高流體速度，如再進(jìn)一步提高流體速度，床層將不能維持固定狀態(tài)。床層將不能維持固定狀態(tài)。此時，顆粒全部懸浮與流此時，顆粒全部懸浮與流體中，顯示出不規(guī)則的運體中，顯示出

25、不規(guī)則的運動。隨著流速的提高，顆動。隨著流速的提高，顆粒的運動愈加劇烈，床層粒的運動愈加劇烈，床層的膨脹也隨之增大，但是的膨脹也隨之增大，但是顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不顆粒仍逗留在床層內(nèi)而不被流體帶出。被流體帶出。 有機氣態(tài)污染物固定床吸附有機氣態(tài)污染物固定床吸附工藝流程（一般吸附工藝）工藝流程（一般吸附工藝）變壓吸附工藝流程變壓吸附工藝流程1、2、凈化氣；、凈化氣； 3、蒸汽、蒸汽 4、固、固定床定床 5、廢氣、廢氣 6、冷凝器、冷凝器 7、分、分離器離器 8、吸附質(zhì)、吸附質(zhì) 9、冷凝水、冷凝水1、固定床、固定床 2、壓縮機、壓縮機 3、冷、冷卻器卻器 4、分離器、分離器 5、產(chǎn)品氣柜、產(chǎn)品氣柜

26、二、二、吸附工藝吸附工藝三、吸附劑再生三、吸附劑再生表表6-4 吸附劑再生方法吸附劑再生方法吸附劑再生方法吸附劑再生方法特特 點點加熱再生加熱再生使熱氣流與床層接觸直接加熱床層，吸附質(zhì)可解吸釋使熱氣流與床層接觸直接加熱床層，吸附質(zhì)可解吸釋放，吸附劑可恢復(fù)吸附性能放，吸附劑可恢復(fù)吸附性能降壓再生降壓再生再生時壓力低于吸附操作時的壓力，或?qū)Υ矊映檎婵眨偕鷷r壓力低于吸附操作時的壓力，或?qū)Υ矊映檎婵眨刮劫|(zhì)解吸出來。使吸附質(zhì)解吸出來。通氣吹掃再生通氣吹掃再生向再生設(shè)備中通入基本上無吸附性的吹掃氣，降低吸向再生設(shè)備中通入基本上無吸附性的吹掃氣，降低吸附質(zhì)在氣相中的分壓，使其解吸出來附質(zhì)在氣相中的分壓

27、，使其解吸出來置換脫附再生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)，采用可吸附的吹掃氣，置換床層中已被吸附的物質(zhì)，適用于對溫度敏感的物質(zhì)適用于對溫度敏感的物質(zhì)化學(xué)再生化學(xué)再生向床層中通入某種物質(zhì)使吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成向床層中通入某種物質(zhì)使吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不易被吸附物質(zhì)而解吸下來不易被吸附物質(zhì)而解吸下來第四節(jié)第四節(jié) 固定床吸附過程的計算固定床吸附過程的計算一、固定床吸附過程的分析一、固定床吸附過程的分析1、吸附負(fù)荷曲線、吸附負(fù)荷曲線 在流動狀態(tài)下，流動相中的吸附質(zhì)沿床層不同在流動狀態(tài)下，流動相中的吸附質(zhì)沿床層不同高度的濃度變化曲線，或吸附劑中所吸附的吸附質(zhì)，高度的濃度

28、變化曲線，或吸附劑中所吸附的吸附質(zhì)，沿床層不同高度的變化曲線稱為負(fù)荷曲線沿床層不同高度的變化曲線稱為負(fù)荷曲線。XeX 0z圖圖 吸附劑中吸附質(zhì)濃度的變化吸附劑中吸附質(zhì)濃度的變化 0 + 補圖補圖 吸附劑中吸附質(zhì)濃度的變化吸附劑中吸附質(zhì)濃度的變化(續(xù)）續(xù)） b b e （1 1）傳質(zhì)區(qū)、吸附波（傳質(zhì)波、傳質(zhì)前沿）傳質(zhì)區(qū)、吸附波（傳質(zhì)波、傳質(zhì)前沿）:在吸附床中，在吸附床中，平衡區(qū)與未用區(qū)之間的吸附質(zhì)負(fù)荷變化形成的平衡區(qū)與未用區(qū)之間的吸附質(zhì)負(fù)荷變化形成的S形曲線形曲線所占的區(qū)域稱為傳質(zhì)區(qū)，所占的區(qū)域稱為傳質(zhì)區(qū)，S形曲線稱為吸附波（或傳質(zhì)形曲線稱為吸附波（或傳質(zhì)波、傳質(zhì)前沿）。波、傳質(zhì)前沿）。（2 2

29、）穿透現(xiàn)象：）穿透現(xiàn)象：當(dāng)吸附波的前沿剛到床層的出口端時稱當(dāng)吸附波的前沿剛到床層的出口端時稱為穿透現(xiàn)象。為穿透現(xiàn)象。（3 3）破點：）破點：出現(xiàn)穿透現(xiàn)象后，吸附波稍微向前移動出現(xiàn)穿透現(xiàn)象后，吸附波稍微向前移動一點，在流出物的分析中就有吸附質(zhì)漏出來，該點稱一點，在流出物的分析中就有吸附質(zhì)漏出來，該點稱為破點。為破點。（4 4）穿透時間（）穿透時間（b）：）：到達(dá)破點所需的時間即為穿到達(dá)破點所需的時間即為穿透時間。透時間。（5 5）平衡時間（）平衡時間（e）：）：吸附波（吸附波（S形曲線的尾部）剛形曲線的尾部）剛好到達(dá)吸附床層出口所需的時間就是平衡時間。好到達(dá)吸附床層出口所需的時間就是平衡時間。2

30、、穿透曲線、穿透曲線以流出物中吸附質(zhì)濃度以流出物中吸附質(zhì)濃度Y為縱坐標(biāo)，時間為縱坐標(biāo)，時間為橫坐標(biāo)為橫坐標(biāo)作圖，在時間作圖，在時間從從b e時，在圖上會出現(xiàn)一個時，在圖上會出現(xiàn)一個S形曲線，形曲線，這條曲線稱為穿透曲線這條曲線稱為穿透曲線第五節(jié)第五節(jié) 吸附法凈化氣態(tài)污染物的應(yīng)用吸附法凈化氣態(tài)污染物的應(yīng)用 一、一、 吸附法凈化吸附法凈化NOx常用的吸附劑是分子篩、硅膠、活性炭、含氨泥煤等。常用的吸附劑是分子篩、硅膠、活性炭、含氨泥煤等。（一）吸附機理（一）吸附機理 活性炭不僅吸附活性炭不僅吸附NO2，還能促進(jìn)，還能促進(jìn)NO氧化成氧化成NO2 ，特種活，特種活性炭還可使性炭還可使NOX還原成還原成

31、N2。2NO+CN2+CO22NO2+2CN2+2CO2活性炭定期用堿液再生處理活性炭定期用堿液再生處理2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O二、吸附法凈化有機廢氣二、吸附法凈化有機廢氣含溶劑的廢氣含溶劑的廢氣預(yù)處理部分預(yù)處理部分再生再生吸附吸附溶劑回收溶劑回收三、吸附法凈化含三、吸附法凈化含SO2廢氣廢氣常用的吸附劑是活性炭（應(yīng)用最廣）、分子篩、硅膠等。常用的吸附劑是活性炭（應(yīng)用最廣）、分子篩、硅膠等。（一）吸附凈化機理（一）吸附凈化機理 SO2SO2*O2 O2*H2O H2O*2SO2*+ O2* 2SO3*2SO3*+ 2H2O 2H2SO4*H2SO4*+n H2O H2

32、SO4 n H2O *物理吸附物理吸附化學(xué)吸附化學(xué)吸附1、吸附、吸附洗滌再生洗滌再生加熱再生加熱再生微波再生微波再生2、再生、再生圖圖 活性炭固定床吸附活性炭固定床吸附SO21、文丘里洗滌器；、文丘里洗滌器；2、吸附塔；、吸附塔；3、液體槽；、液體槽；4、硫酸濃縮器；、硫酸濃縮器；5、冷卻器；、冷卻器；6、過濾器、過濾器（二）活性炭法煙氣脫硫工藝流程（二）活性炭法煙氣脫硫工藝流程圖圖 移動床吸附移動床吸附SO2 1、吸附塔；、吸附塔；2、空氣處理槽；、空氣處理槽；3、脫附塔；、脫附塔；4、換熱器；、換熱器；5、7、風(fēng)機；、風(fēng)機；6、煙囪；、煙囪；8、鍋爐、鍋爐其它氣態(tài)污染物凈化技術(shù)簡介其它氣態(tài)

33、污染物凈化技術(shù)簡介o 催化法催化法o 冷凝法冷凝法o 燃燒法燃燒法o 生物法生物法o 膜分離法膜分離法o 電子束法電子束法一、催化法一、催化法o 催化轉(zhuǎn)化法：催化轉(zhuǎn)化法：利用催化劑的催化作用使廢氣中的污染利用催化劑的催化作用使廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化成物轉(zhuǎn)化成無害物、有用的副產(chǎn)品無害物、有用的副產(chǎn)品(直接完成對污染物直接完成對污染物的凈化的凈化)，或者，或者易從氣流中分離而被去除的物質(zhì)易從氣流中分離而被去除的物質(zhì)(附加附加吸收或吸附等，才能實現(xiàn)全部凈化過程吸收或吸附等，才能實現(xiàn)全部凈化過程)。o 例如：例如：處理含高濃度處理含高濃度SO2廢氣時，以廢氣時，以V2O5作催化劑使作催化劑使SO2氧化成氧

34、化成SO3，用水吸收制硫酸而使廢氣凈化。，用水吸收制硫酸而使廢氣凈化。（一）催化作用及催化過程（一）催化作用及催化過程1催化作用催化作用o 催化作用：催化作用：加入某種物質(zhì)，使化學(xué)反應(yīng)速度或方向改加入某種物質(zhì)，使化學(xué)反應(yīng)速度或方向改變，而變，而該物質(zhì)該物質(zhì)數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生變化。數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生變化。o 該物質(zhì)就是該物質(zhì)就是催化劑催化劑，也叫觸媒。，也叫觸媒。o 例如：無催化劑時：例如：無催化劑時：A + B ABo 加入催化劑加入催化劑K后，反應(yīng)過程發(fā)生了變化，即后，反應(yīng)過程發(fā)生了變化，即o A + K AK；o AK + B AB + Ko 催化作用的重要特征：催化作用的重要特征：o 只能改

35、變化學(xué)反應(yīng)速度只能改變化學(xué)反應(yīng)速度，不改變平衡關(guān)系，也不能，不改變平衡關(guān)系，也不能使不成立的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。使不成立的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。o 有特殊的選擇性有特殊的選擇性，同一種污染物，催化劑不同，可，同一種污染物，催化劑不同，可能會有不同的反應(yīng)產(chǎn)物。能會有不同的反應(yīng)產(chǎn)物。2催化劑性能催化劑性能1）催化劑組成）催化劑組成o 包含活性組分、助催化劑和載體。包含活性組分、助催化劑和載體。o 活性物質(zhì)：活性物質(zhì)：起改變化學(xué)反應(yīng)速度的作用，可單獨作催起改變化學(xué)反應(yīng)速度的作用，可單獨作催化劑使用。化劑使用。 如將如將SO2氧化為氧化為SO3時用的時用的V2O5。 凈化氣態(tài)污染物常用的催化劑：凈化氣態(tài)污染物常用的

36、催化劑：釩、鉑、鈀釩、鉑、鈀等。等。o 載體：載體：用來承載活性物質(zhì)和助催化劑。提供大的比表用來承載活性物質(zhì)和助催化劑。提供大的比表面積；增強催化劑的機械強度、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱性，面積；增強催化劑的機械強度、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱性，延長催化劑的壽命。延長催化劑的壽命。o 常用載體：常用載體：硅藻土、硅膠、分子篩、氧化鋁等。硅藻土、硅膠、分子篩、氧化鋁等。o 助催化劑：助催化劑： 屬于添加劑，單獨使用沒有催化活性，與活性組分共屬于添加劑，單獨使用沒有催化活性，與活性組分共存時能顯著增強催化劑的催化活性，又稱存時能顯著增強催化劑的催化活性，又稱促進(jìn)劑促進(jìn)劑。o 例如：例如：SO2氧化為氧化為SO3時，在所

37、用的時，在所用的V2O5催化劑中加催化劑中加入入K2SO4，V2O5的催化活性大大提高。的催化活性大大提高。2）催化劑的性能）催化劑的性能o 活性：活性：催化劑加速化學(xué)反應(yīng)速率的能力。催化劑加速化學(xué)反應(yīng)速率的能力。o 活性活性A=產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量m1/（反應(yīng)時間（反應(yīng)時間t催化劑質(zhì)量催化劑質(zhì)量m2）o 選擇性：選擇性：如果化學(xué)反應(yīng)可能同時向幾個平行方向如果化學(xué)反應(yīng)可能同時向幾個平行方向發(fā)生，催化劑只對其中的某一個反應(yīng)起加速作用。發(fā)生，催化劑只對其中的某一個反應(yīng)起加速作用。o 穩(wěn)定性：穩(wěn)定性：保持活性的能力。保持活性的能力。o 穩(wěn)定性包括穩(wěn)定性包括熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性機械穩(wěn)定性和和抗毒性

38、抗毒性，通，通常用使用壽命來表示。常用使用壽命來表示。o 影響催化劑壽命的主要因素影響催化劑壽命的主要因素o 催化劑的老化：催化劑的老化：溫度溫度o 中毒：中毒：毒性物質(zhì)，如毒性物質(zhì)，如HCN、CO、H2S、Hg、Pb等。等。3、催化法在大氣污染治理中的應(yīng)用、催化法在大氣污染治理中的應(yīng)用o 廢氣中去除廢氣中去除NOx；o 燃料燃燒廢氣中的脫硫；燃料燃燒廢氣中的脫硫；o 惡臭物質(zhì)的凈化；惡臭物質(zhì)的凈化；o 汽車排出尾氣的凈化。汽車排出尾氣的凈化。應(yīng)用舉例：汽車尾氣的催化凈化應(yīng)用舉例：汽車尾氣的催化凈化1 1）汽車排氣中有害成分）汽車排氣中有害成分o COCO、HCHC、NONOx x、SOSOx

39、 x、鉛化合物、苯并芘等。、鉛化合物、苯并芘等。o 許多國家汽車排氣標(biāo)準(zhǔn)，主要控制許多國家汽車排氣標(biāo)準(zhǔn)，主要控制COCO、HCHC、NONOx x。o 汽車排氣凈化主要有三個途徑：汽車排氣凈化主要有三個途徑：燃料的改進(jìn)與代替燃料的改進(jìn)與代替o 改用天然氣、用無鉛汽油等。改用天然氣、用無鉛汽油等。 發(fā)動機內(nèi)部控制發(fā)動機內(nèi)部控制o 在化油器和發(fā)功機方面采取措施。在化油器和發(fā)功機方面采取措施。o 如電控燃油噴射、氧傳感器控制技術(shù)等。如電控燃油噴射、氧傳感器控制技術(shù)等。發(fā)動機外部凈化發(fā)動機外部凈化o 最有效技術(shù)：尾氣催化凈化。最有效技術(shù)：尾氣催化凈化。o 通過安裝通過安裝尾氣凈化器尾氣凈化器進(jìn)行外部凈

40、化。進(jìn)行外部凈化。3 3）汽車尾氣凈化催化劑基本要求）汽車尾氣凈化催化劑基本要求能同時凈化能同時凈化COCO、CHCH和和NONOx x三種有害物質(zhì)；三種有害物質(zhì)；必須同時具有高溫必須同時具有高溫( (80)80)和低溫和低溫( (0)0)活性。活性。o 保證高溫下不燒結(jié)，低溫時也能發(fā)揮催化作用。保證高溫下不燒結(jié)，低溫時也能發(fā)揮催化作用。o活性物質(zhì)：活性物質(zhì)：o 普通金屬普通金屬(Cu(Cu、CrCr、Ni)Ni)：o 特點：成本低；特點：成本低；o 但活性差、起燃溫度高、易中毒。但活性差、起燃溫度高、易中毒。o 貴金屬：貴金屬：P Pt t鉑、鉑、PdPd鈀、鈀、RhRh銠、銠、Ir Ir銥等銥等o 特點：活性高、壽命長、效果好；特點：活性高、壽命長、效果好；o 但成本高、易中毒、空燃比要求苛刻；但成本高、易中毒、空燃比要求苛刻；o 稀土金屬：稀土金屬：鈰鈰(CeO(CeO2 2) )和鑭和鑭(La(La2 2OO3 3) )o 特點：價格低、熱穩(wěn)定性