气态污染物控制技术基础

吸收习题
1、试求293K 下，混合气体中SO 2平衡分压为0.05atm 时，SO 2在水中的溶解度。

已知293K 下H SO2为1.63kmol/(atm.m 3)，离解常数为
32231m /kmol 107.1]
SO []HSO ][H [K --+⨯==，并假设完全解离。

2、试计算以Na 2CO 3溶液吸收CO 2时的增强系数。

已知传质分系数 k L =0.4╳10-4，扩散系数D A =1.5╳10-9m 2/s ，反应速率常数r=1.6s -1(298K)。

3、用HNO 3吸收净化含NH 35%（体积）的废气，为了使吸收过程以较快的速度进行，必须使吸收过程不受在HNO 3液相扩散速率所限制。

试计算吸收时HNO 3的最低浓度为多少？
已知：k A G =0.1kmol/(m 2.atm.h)，k L =0.72m/h ，D 硝酸=D 氨=D 。

4、采用填料吸收塔净化废气，使尾气中有害组分从0.2%降低至0.02%（按体积计）。

用纯水吸收时，k G a=32kmol/(m 3.atm.h)，k L a=0.1h -1，H A ’=0.125atm.m 3/kmol ，液气流量分别为L=700 kmol/m 2.h ，G=100 kmol/ m 2.h ，总压P=1atm,液体的总摩尔浓度为56kmol/ m 3，且假设不变。

今加入活性组分B ，进行极快化学吸收，化学反应式为A+B C 。

当B 的浓度为0.128 kmol/m 3时，比较填料塔高度与用水吸收时的变化。

设D A =D B =D 。

5. 某混合气体中含有2％（体积）CO 2，其余为空气。

混合气体的温度为30℃，总压为500kpa 。

从手册中查得30℃在水中的亨利系数E ＝1.88╳105kpa,试求溶解度系数H 及相平衡常数m ，并计算每100克与该气体相平衡的水中溶有多少克CO 2。

6．用乙醇胺（MEA ）溶液吸收H 2S 气体，气体压力为20atm ，其中含0.1％H 2S （体积）。

吸收剂中含0.25mol/m 3的游离MEA 。

吸收在293K 下进行。

反应可视为瞬
时不可逆反应：+
-+→+3222222NH CHCH CH HS NH CHCH CH S H 已知：k AG a=216mol/(m 3.atm.h)，k AL a=108h -1
，D AL =5.4╳10-6m 2/h ，D BL =3.6╳10-6m 2/h 。

试求：单位时间的吸收速度。

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吸附习题
1、试以式（7-93）270页分析说明Langmuir 方程适合于I 类等温线。

Langmuir 方程:BP
1ABP X T += 2、已知：一个分子在吸附剂表面所占面积为S 1。

试说明如何利用BET 方程测定吸附剂（或催化剂）的表面积S 。

3.用活性炭填充的固定吸附床层，活性炭颗粒直径为3mm ，把浓度为0.015kg/m 3的CCL 4蒸气通入床层，气体速度为5m/min 。

在气流通过220min 后，吸附质达到床层0.1米处；505min 后达到0.2m 处。

设床层高为1m ，计算：
（1）吸附床层最长能操作多少分钟，而CCL 4蒸气不会逸出。

（2）吸附床穿透时床层DBS
（3）吸附的动力特性B 1、B 2。

4.在直径为1m 的立式吸附器中，装有1m 高的某种活性炭，填充密度为230 kg/m 3。

当吸附CHCL 3与空气混合气时，通过气速为20m/min ，CHCL 3的初始浓度为30g/m 3。

设CHCL 3蒸气完全被吸附，已知活性炭对CHCL 3的活性为26.29%，解吸后炭层对CHCL 3的残留活性为1.29%，求吸附操作时间及一个周期内对混合气体的处理体积和活性炭的吸附量。

5.用活性炭吸附处理脱脂生产中排放的废气，排气条件为294K ，1.38╳105Pa,废气量25400m 3/h 。

废气中含有20000ppm 三氯乙烯，要求回收率99.5%。

已知采用的活性炭的吸附容量为28kg 三氯乙烯/100kg 活性炭，活性炭的堆积密度为577 kg/m 3，其操作周期为4h,加热和解吸2h ，冷却1h ，备用1h ，试确定活性炭的用量和吸附塔尺寸。

（固定床吸附器的气流速度一般控制在0.2-0.6m/s ）
催化转化法习题
3/h，尾气中含NOx为0.26％，N294.7%，
1.某化工厂硝酸车间，尾气量为12400m
N
H2O1.554%。

选用氨催化还原法催化剂为8209型φ=5mm的球粒，反应器入口温度为493K，运行空速为18000h-1，反应温度为533K，空床速度为1.52m/s。

求：1）催化固定床中气固接触时间；2）催化剂床层体积；
3）催化剂床层高；4）催化剂床层阻力。

提示：废气近似以N2计。

260℃时,µ＝2.78╳10－5kg/m﹒s,ρ=1.25kg/m3, ε=0.92
2.把处理量为25kmol/min的某一污染物引入催化反应器，要求达到74％的转率。

假定采用长6.1m，直径为
3.8cm的管式反应管，求所需要催化剂的质量和所需要的反应管数。

假设该过程为化学动力学控制，且可视为等温。

催化剂堆积密度为580kg/m3。

设反应速度可以表示为：r A= 0.15(1-x A) kmol/(kg 催化剂﹒min)。

为减少SO2向大气环境的排放量，一管式催化反应器用来把SO2转化为SO3，其反应方程式为：
2SO2+O2SO3
3.总进气量是7264kg/d，进气温度为250℃，二氧化硫的流速是227kg/h。

假如反应是绝热进行且二氧化硫的允许排放量是56.75kg/d，试计算气流的出口温度。

假定过程气体的总摩尔流量N0不变，反应热为171.38KJ/molSO2，
热容是3.47J/(g﹒K)。