[理學(xué)]lili大氣污染控制工程課件

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1、第九章吸收法凈化氣態(tài)污染物概念：吸收法是根據(jù)氣體混合物中各組分在液體溶劑中物理溶解度和化學(xué)反應(yīng)活性不同而將混合物分離的一種方法。分類：物理吸收：利用溶解度的差異吸收化學(xué)吸收：利用化學(xué)反應(yīng)完成吸收優(yōu)點和缺點：優(yōu)點：效率高、設(shè)備簡單、一次投資相對較低等；缺點：產(chǎn)生廢液、設(shè)備易受腐蝕。9.1吸收平衡9.1.1物理吸收平衡1.氣體組分在液相的吸收混合氣體吸收吸收劑（可吸收組分）解吸（液相）溶解度：在一定的溫度和壓力下，吸收過程的速率和解吸過程的速率相等時，氣體溶質(zhì)在液相中的含量稱為該氣體的平衡溶解度，溶解度在同一系統(tǒng)中隨溫度的升高而減小，隨壓力的增大而

2、增大。pA*=EAxAcA=HApA*式中：pA*——氣相組分的分壓，Pa；xA——組分A溶于溶劑中的濃度，摩爾分率；cA——液相中組分A的濃度，mol/m3;HA,EA——亨利系數(shù)，單位分別為mol/(m3·Pa)和Pa,在溫度和壓力一定的情況下對一定的物系為一常數(shù)；*——為平衡狀態(tài)。2.亨利定律亨利定律的應(yīng)用條件：在系統(tǒng)壓力不太高、溫度不太低、溶解氣體不與液體起化學(xué)反應(yīng)時，難溶氣體的溶解平衡可近似認為服從亨利定律，中溶和易溶氣體在液相溶解度較低時也可近似認為遵守亨利定律。9.1.2有化學(xué)反應(yīng)存在的氣液相平衡設(shè)氣態(tài)污染物A與吸收液中所含組分B

3、發(fā)生如下反應(yīng)：aA+bBmM+nN則，氣態(tài)污染物A在溶液中的轉(zhuǎn)化過程可表示為：aA（氣）aA（液）+bBmM+nN物理平衡化學(xué)平衡氣態(tài)污染物的總凈化量[A]凈化=[A]物理平衡+[A]化學(xué)平衡其中：[A]物理平衡=HAP*A[A]化學(xué)消耗：在達到化學(xué)平衡時，根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)K和反應(yīng)后反應(yīng)物和生成物的濃度，計算求出[A]化學(xué)消耗。1.被吸收組分A與溶劑相互作用A（氣）A（液）+B（溶劑）M（液）由亨利定律[A]物理平衡=HAPA*由化學(xué)平衡[A]化學(xué)消耗=[M]=K[B][A]物理平衡故CA=（1+K[B]）HAPA*變形后得PA*=CA/（HA

4、（1+K[B]））（化學(xué)吸收）Pi*=CA/HA（物理吸收）比較上式發(fā)現(xiàn)：由于化學(xué)反應(yīng)使溶解度系數(shù)增大至（1+K[B]）倍。2.被吸收組分在溶液中離解A（氣）A（液）M++N－則：[A]物理平衡=HAPA*[A]化學(xué)消耗=[M+]=（K[A]物理平衡）0.5CA=[A]物理平衡+[A]化學(xué)消耗=HAPA*+（KHAPA*）0.5例題：（例9-1）試求溫度為293K，混合氣體中SO2平衡分壓為4.905kPa時水中的溶解度。已知溶解度系數(shù)HSO2=0.0166kmol/(kPa·m3)，化學(xué)平衡常數(shù)K=1.7×10-2kmol/m3。解：SO2的

5、吸收方程為：于是：3、被吸收組分與溶劑中活性組分作用A（氣）A（液）+B（液）M（液）設(shè)溶劑中活性組分的初始濃度為CB0，若平衡轉(zhuǎn)化率為x，則溶液中組分B的平衡濃度為[B]=CB0（1－x），而生成物M的平衡濃度為[M]=CB0x，CA=[A]+CB0x，有K=[M]/（[A][B]）=x/（[A](1–x)）又有[A]=HAPA*，代入上式得PA*=x/(KHA(1–x))若物理溶解量與化學(xué)溶解量相比可忽略，令K1=KHA，表征帶有化學(xué)反應(yīng)的氣液平衡，得CA≈xCB0=CB0K1PA*/(1+K1PA*)＜CB0說明A組分被吸收的量永遠小于活

6、性組分B的量。9.2吸收速率9.2.1物理吸收速率1.雙膜理論（由劉易斯和懷特曼提出）（1）組成：氣相主體+氣膜+相界面+液膜+液相主體（2）氣體的吸收過程：被吸收組分氣相主體（（無擴散阻力）氣膜相界面液膜液相主體（氣膜阻力）（無傳質(zhì)阻力）（液膜阻力）（無擴散阻力）（3）傳質(zhì)推動力：氣膜內(nèi)傳質(zhì)推動力：PAG－PAi；液膜內(nèi)傳質(zhì)推動力：CAi－CAL氣相主體氣膜液膜界面?zhèn)髻|(zhì)方向液相主體CA*PA*ZGZLPAGZAL雙膜理論模型CAL2、吸收過程速率NA=DAG/ZG(PAG–PAi)=kAG(PAG–PAi)NA=DAl/ZL(CAi–CAL)

7、=kAl(CAi–CAL)CAi=HAPAiNA=KAG(PAG–PA*)NA=KAL(CA*–CAL)其中：1/KAG=1/kAG+1/(kALHA),PA*=CAL/HA1/KAL=1/kAL+HA/kAG,CA*=HAPAG注：有關(guān)參數(shù)的含義和單位見教材。吸收過程速率方程氣膜控制：氣膜阻力＞液膜阻力物理吸收類型液膜控制：氣膜阻力＜液膜阻力例題:(例9-2)已知某低濃度氣體溶質(zhì)被吸收時，平衡關(guān)系符合亨利定律，氣膜吸收系數(shù)kg=2.74×10-7kmol/(m2·s·kPa)，液膜吸收系數(shù)kl=6.94×10-5m/s，溶解度系數(shù)H=1.5k

8、mol/(m3·kPa)。試求氣相吸收總系數(shù)KAG，并分析該吸收過程的控制因素。解：由于；該過程為氣膜控制過程。提高過程吸收速率的措施：1、提高氣液相