气态污染物控制[1]

第七章气态污染物控制技术基础从污染气体中脱除二氧化硫等气态污染物的过程，是化工及有关行业中通用的单元操作过程。

这种单元操作的内容包括流体输送、热量传递和质量传递。

其中质量传递过程主要采用气体吸收、吸附和催化操作。

第一节气体扩散气体的质量传递过程是借助于气体扩散过程来实现的。

扩散过程包括分子扩散和湍流扩散两种方式。

一、气体在气相中的扩散气态污染物通过惰性气体组分B的运动，可用A在B中的扩散系数D AB给出。

D AB与气体B通过气体A的扩散系数D BA相等，可由修正的吉里兰方程给出。

扩散系数是物质的特性常数之一，同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。

二、气体在液体中的扩散第二节气体吸收一、吸收机理气体吸收是溶质从气相传递到液相的相际间传质过程，对于吸收机理以双膜理论模型的应用较广。

把吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子扩散，通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。

吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称之为吸收速率。

根据双膜理论，在稳态吸收操作中，从气相主体传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体吸收质的通量，在界面上无吸收质积累和亏损。

吸收传质速率方程的一般表达式为：吸收速率＝吸收推动力×吸收系数，或吸收速率＝吸收推动力/吸收阻力。

吸收系数和吸收阻力互为倒数。

吸收速率方程表达式有多种，有气相分传质速率方程，液相分传质速率方程及总传质速率方程。

二、气液平衡1.气液相平衡关系式（1）气体在液体中的溶解度（2）亨利定律（3）亨利定律式参数的换算2.吸收系数3.界面浓度（1）作图法（2）解析式三、物理吸收1.吸收操作线方程在吸收操作中，一般采用逆流连续操作，通过对逆流操作吸收塔进行物料衡算，可得出吸收操作线。

2.吸收剂用量与液气比设计吸收塔时，所处理的气体流量、进出塔气体溶质浓度均由设计任务而定，吸收剂的种类和入塔浓度由设计者选定，而吸收剂用量和出塔溶液中吸收质浓度需通过计算确定。

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）。

生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制随着环保意识的不断提升，生物质燃气化技术因其低碳、低排放的特点而备受关注。

然而，生物质燃气化过程中会产生大量粉尘和气态污染物，会对环境和人体健康造成危害。

本文将从排放来源、排放控制技术、运行管理等多方面介绍生物质燃气化过程中粉尘和气态污染物的排放控制。

一、排放来源生物质燃气化过程中产生的主要粉尘和气态污染物有以下几种：1. 烟气中的颗粒物，其中包括飞灰、烟尘等。

2. 烟气中的气态有机物（VOCs）、氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）等。

3. 燃烧残渣中产生的灰渣、渣油等。

其中，飞灰和烟尘是由于生物质燃烧时产生的固体粒子，在烟气传输过程中，粒子之间的碰撞和携带空气中的水分等因素会导致其增大，从而形成可见的灰尘和烟雾。

VOCs、NOx和SO2等则是由于生物质燃烧中的一系列化学反应过程中产生的气态污染物。

二、排放控制技术为了减少生物质燃气化过程中的污染物排放，采用以下排放控制技术：1. 循环流化床技术循环流化床技术可以有效控制飞灰和烟尘的排放，具有高效、低能耗、灰渣含碳低等优点。

循环流化床技术是将生物质原料通过气流送入反应器，在高温下进行氧化反应生成气体和灰渣。

2. 湿式电除尘技术湿式电除尘技术能够去除烟气中的颗粒物和气态污染物。

湿式电除尘技术是将烟气通过高压喷雾装置与水接触，使颗粒物和气态污染物被湿润和沉降，再通过高电场区域使其离子化并聚集，最终在电极上沉积下来。

3. SCR技术SCR技术主要用于NOx的控制。

SCR技术是通过向烟气中喷入一定量的氨水，使氨水与NOx反应生成氮和水蒸气。

三、运行管理在生物质燃气化过程中，为了保持机器的正常运行，需要进行日常维护和管理。

具体操作如下：1. 清理烟道和换热器生物质燃气化过程中，烟气通过烟道和换热器输送，在传输过程中可能会堵塞烟道和换热器，导致烟气流量减少或甚至停滞。

应每年对烟道和换热器进行清理，保证畅通。

2. 控制燃料的质量和含水率燃料的质量和含水率对生物质燃气化过程中的排放影响很大。

随着时代的发展，科技和经济也在飞快的发展当中，但是其中付出的代价就是对生态环境的破坏，其中大气污染就是一个很严重的方面，由于人们不注重保护大气，随意制造大气污染物，使得大气的污染愈加严重，所以现阶段必须采取措施对其实施控制防御而大气污染物分为气溶污染物：粉尘，烟，飞灰，黑烟，雾气体状态污染物硫氮化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物。

硫酸烟雾、光化学烟雾、卤素化合物大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出现可逆性反应，在进一步就出现急性危害症状大气污染对人的危害大致可以分为急性中毒、慢性中毒，致癌三种大气污染的分类：局部地区大气污染区域性大气污染广域性大气污染全球性大气污染大气污染物还对工业的危害：大气中的酸性污染物和二氧化硫，二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀，和对其的使用带来了不良影响农业：酸雨可以影响植物，鱼类，树木的正常生长，和产生毒害气候：影响天气和气候。

还会引发臭氧层问题面对环境日益恶化的趋势，我们应该采取出控制措施去抑制它一、合理安排工业布局和城镇功能分区合理的工业布局既可以充分利用大气的自净能力，也可以减轻对大气的污染，因此，合理规划工业布局是解决大气污染问题的重要途径。

合理规划工业布局既包括对新建工业进行合理布置，也包括调整现有的不合理的工业布局，有计划地迁移严重污染大气的工业企业一是城市的功能定位,另外就是城市内部功能分区. 作为工业城市肯定有工业区与生活区的组团功能分布问题. 同时工业区也有不同类型. 重工业/污染工业区应该远离居民区,同时位于主导风向的下方向,也要考虑地表径流与地下水的流向,尽量避免污染物向居民区汇集. 大气污染还跟地形条件有关.，应该根据地形区别合理安排好居住区和工业区，搞好生活环境和工业环境规划二、加强绿化大部分的植物造林，禁止对树木，森林的乱砍乱伐，植物有过滤各种有毒有害大气污染物和净化空气的功能，树林尤为显著，从成分上看。

植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，通过呼吸作用吸收氧气，释放二氧化碳；从组成上看，植物改造了空气中的成分，使二氧化碳量下降，氧气量上升；从全球物质循环的角度，植物通过改变生态系统中碳、氧元素的组成形式，影响大气的成分。

第七章气态污染物控制技术基础建议学时数：8学时（自学）教学重点掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基本原理和过程了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性教学难点学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器教学内容1.气体扩散2.气体吸收3.气体吸附4.气体催化净化吸收净化法：是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来，净化废气的目的的一种方法。

吸收（1）物理吸收：较简单，可看成是单纯的物理溶解过程。

如：水吸收HCL、CO2等。

吸收限度取决于气体在液体中的平衡浓度；吸收速率主要取决于污染物从气相转入液相的扩散速度。

（2）化学吸附：吸收过程中组分与吸收剂发生化学反应。

如：碱液吸收CO2、SO2等；酸液吸收NH3等。

吸收限度同时取决于气液平衡和液相反应的平衡条件；吸收速率同时取决于扩散速度和反应速度。

异同点：同：两类吸收所依据的基本原理以及所采用的吸收设备大致相同。

异：一般来说，化学反应的存在能提高反应速度，并是吸收的程度更趋于完全。

结合大气污染治理工程中所需净化治理的废气，具有气量大，污染物浓度低等特点，实际中多采用化学吸收法。

本章涉及内容：①吸收的基本原理（复习）——主要讨论物理吸收；②化学吸收；③吸收法净化SO2废气；④吸收法净化其它废气。

§7-1吸收的基本理论吸收过程的实质是物质由气相转入液相的传质过程。

可溶组分在气液两相中的浓度距离操作条件下的平衡愈远，则传质的推动力越大，传质速率也越快，因此我们按气液两相的平衡关系和传质速率来分析吸收过程，掌握吸收操作的规律。

一、气液平衡—亨利定律1．气体在液体中的溶解度气体的溶解度是在100Kg水中溶解气体的千克数。

在恒定的T 、P 下，使一定量吸收剂与混合气体充分接触后，气、液两相最终可达平衡，此时v 吸收=v 解吸，这时()*=p f c其中：c ——可溶气体在溶液中的浓度(即平衡浓度或饱和浓度)，Kg/m 3； p*——被吸收气体在溶液面上的分压（称平衡分压或饱和分压），Kpa 。

第1讲大气污染及控制技术人类生存的地球被大气层所包围，大气层又称大气圈，是因重力关系而围绕着地球的一层混合气体，根据各层大气的不同特点（如温度、成分及电离程度等），从地面开始依次分为对流层、臭氧层、平流层、中间层、热层（电离层）和外大气层。

地球大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04%比例的微量气体，这些混合气体被称为空气，地球大气圈气体的总质量约为5.136×10^21克，相当于地球总质量的百万分之0.86，由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75%的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。

臭氧层距地面20至30千米，介于对流层和平流层之间。

这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成的，使氧分子变成了臭氧。

自然活动和人类活动都会对大气层产生影响，随着人类社会发展人类生产生活对大气层的影响日益增多，大气污染日趋严重。

2012年联合国环境规划署公布的《全球环境展望5》指出，每年有70万人死于因臭氧导致的呼吸系统疾病，有近200万的过早死亡病例与颗粒物污染有关。

《美国国家科学院院刊》（PNAS）也发表了研究报告，报告中称，人类的平均寿命因为空气污染很可能已经缩短了5年半。

世界银行发布的报告表明，由室外空气污染导致的过早死亡人数，平均为每天1000人，每年有35至40万的人面临着死亡。

1.1大气层及大气污染概述大气层不仅是维持地球上生物圈中的生命所必需的，而且参与地球表面的各种过程，如水循环、化学和物理风化、陆地上和海洋中的光合作用及分解作用等，各种波动、流动和海洋化学也都与大气活动有关。

大气随高度的增加而逐渐稀薄，50%的质量集中在30km以下的范围内。

高度100km以上，空气的质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。

按气温垂直分布对大气分层（热分层），可以分为以下几层：a）对流层对流层是大气最低层，其厚度随纬度和季节而变化。

在赤道附近为16-18km；在中纬度地区为l0-12km，两极附近为8-9km。