吸附法净化大气污染物
第四节吸附法净化气态污染物
气体吸附是一种在有害气体控制中日益获得重视的方法。更为严格的环境质量要求，特别增强了吸附作为一种控制方法的吸引力。
吸附现象的发现及其应用已有悠久的历史。吸附操作已广泛地应用于基本有机化工、石油化工等生产部门，成为必不可少的分离手段。吸附法在环境工程中得到广泛的应用，是由于吸附过程能有效地捕集浓度很低的有害物质，因此，当采用常规的吸收法去除液体或气体中的有害物质特别困难时，吸附可能就是比较满意的解决办法。一般说来，吸附在实用上和经济上优于有竞争性的湿法工艺（如洗涤法）之处有以下几个方面：
（1）干床层、非腐蚀系统；
（2）良好的控制和对过程变化的敏感；
（3）没有化学品的处理问题；
（4）可实现全自动运行；
（5）能把气流中的污染物去除到极低的含量，使其达到排放标准，又能回收这些污染物，实现废物资源化。
正因为如此，目前吸附操作广泛地应用于有机污染物的回收净化，低浓度二氧化硫和氮氧化物的净化处理以及其它气态污染物的净化上。当然，作为污水处理的一种手段，也是很重要的一个方面。
吸附操作也有它的不足之处，首先，由于吸附剂的吸附容量小，因而需耗用大量的吸附剂，使设备体积庞大。其次，由于吸附剂是固体，在工业装置上固相处理较困难，从而使设备结构复杂，给大型生产过程的连续化、自动化带来一定的困难。多年来对上述存在的问题作了大量的研究工作。在某些方面已有所突破。如分子筛的出现及其应用，移动床在工业上成功地连续运转，使设备与操作得到简化，使过程达到了连续吸附与脱附，为装置的大型化、生产的自动化创造了条件，推动了吸附技术的发展。
一、吸附与吸附剂
已经完全证实：在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附。在工业上，采用多孔物质处理流体混合物，使其中所含的一种或几种组分浓集在固体表面，而与其它组分分开的过程称为吸附操作。在吸附过程中，被吸附到固体表面的物质叫吸附质，吸附质所依附的物质称为吸附剂。
应认真地把吸附与吸收区别开来。吸收的特点是物质不仅保持在表面，而且通过表面分散到整个相。吸附则不同。物质仅在吸附剂表面上浓缩富集成一层吸附层（或称吸附膜），并不深入到吸附剂内部。由于吸附是一种固体表面现象，只有那些具有较大内表面的固体才具有较强的吸附能力。例如比重为5的氧化铁园粒，半径为5μm，其表面积只有12m2/g，并不具有实用价值的吸附能力。而一般工业用的吸附剂平均比表面积为600m2/g。
吸附过程是非均相过程，一相为流体混合物，一相为固体吸附剂。吸附过
程必然是一个放热过程，所放出的热，称为该物质在此固体表面上的吸附热。
1、物理吸附与化学吸附
根据吸附的作用力不同，可把吸附分为物理吸附与化学吸附。
（1）物理吸附
产生物理吸附的力是分子间引力，或称范德华力。固体吸附剂与气体分子之间普遍存在着分子间引力，当固体和气体的分子引力大于气体分子之间的引力时，即使气体的压力低于与操作温度相对应的饱和蒸气压，气体分子也会冷凝在固体表面上。这种吸附的速度极快。
物理吸附不发生化学反应，因此它的吸附热较低，一般只有20kJ/mol左右，只相当于相应气体的液化热。也正是由于物理吸附不发生化学反应，因此它吸附的选择性极低，或者说没有选择性，它的选择性只取决于气体的性质和吸附剂的特性。物理吸附只在低温下才较显著，吸附量随温度的升高而迅速减少，且与表面的大小成比例。由于这种吸附属纯分子间引力，所以有很大的可逆性，当改变吸附条件，如降低被吸附气体的分压或升高系统的温度，被吸附的气体很容易从固体表面上逸出，此种现象称为“脱附”或“脱吸”。工业上的吸附操作就是根据这一特性进行吸附剂的再生，同时回收被吸附的物质。
物理吸附是靠分子间引力产生的，当吸附物质的分压升高时，可以产生多分子层吸附。这是与化学吸附不同的。
（2）化学吸附
化学吸附亦称活性吸附。它是由于固体表面与吸附气体分子间的化学键力所造成的，是固体与吸附质之间化学作用的结果，有时它并不生成平常含义的可鉴别的化合物。化学吸附的作用力大大超过物理吸附的范德华力。
化学吸附中由于有化学作用发生，因此它所放出的吸附热比物理吸附所放出的热大得多，可达到化学反应热的数量级，一般为80～400kJ/mol。由于化学性质所决定，化学吸附具有很高的选择性，例如氢可以被钨或镍化学吸附，而不能被铝和铜化学吸附。化学吸附不象物理吸附，这种吸附往往是不可逆的，而且脱附以后，脱附的物质往往与原来的物质不一样，发生了化学变化。
从化学吸附中能量变化的大小考虑，被吸附分子的结构发生了变化，活性显著升高，使其所需的反应活化能比自由分子为低，从而加快了反应速度。由此可用化学吸附来解释固体表面的催化作用。可见，化学吸附在催化作用上特别重要，这一点将在催化一章中讲述。
由于化学吸附中伴有化学反应发生，因此，化学吸附宜在较高温度下操作，且吸附速度随着温度的升高而增加。
与物理吸附不同，化学吸附是单分子或单原子层吸附。
应当指出，同一物质在较低温度下可能发生的是物理吸附，而在较高温度下所发生的往往是化学吸附。即物理吸附常发生在化学吸附之前，到吸附剂逐渐具备足够高的活性，才发生化学吸附。亦可能两种吸附方式同时发生。
2、吸附剂
虽然吸附现象早已为人们发现和熟知，但是作为工业上应用则是近几十年
的事情。从理论上讲，固体物质的表面对于流体都具有一定的物理吸附作用。但要达到工业上的使用要求，还需要有一个选择与评价的问题，这是吸附操作中首先要解决的问题。
（1）工业吸附剂的要求
①要有巨大的内表面积和大的孔隙率也就是说，吸附剂必须是具有高度疏松结构和巨大暴露表面的多孔物质。只有这样，才能给吸附提供很大的表面。吸附剂的有效表面包括颗粒的外表面和内表面，而内表面总是比外表面大得多，例如硅胶的内表面高达600ｍ2/ｇ，活性炭的内表面可高达1000ｍ2/ｇ。这些内部孔道通常都很小，有的宽度只有几个分子的直径，但数量极大。这是由吸附剂的孔隙率决定的。因此，要求吸附剂要有很大的孔隙率。除此之外，还要求吸附剂具有合适的孔隙和分布合理的孔径，以便吸附质分子能到达所有的内表面而被吸附。
②对不同的气体要有选择性的吸附作用工业上应用吸附剂的目的，就是为了对某些气体组分有选择地吸附，从而达到分离气体混合物的目的。因此要求所选的吸附剂对所要吸附的气体具有很高的选择性。例如活性炭吸附二氧化硫（或氨）的能力，远大于吸附空气的能力。故活性炭能从空气与二氧化硫（或氨）的混合气体中优先吸附二氧化硫（或氨），达到净化废气的目的。
③吸附容量要大吸附剂的吸附容量是指一定温度下，对于一定的吸附质浓度，单位质量（或体积）的吸附剂所能吸附的最大吸附质质量。吸附容量大小的影响因素很多，它包括吸附剂的表面大小，孔隙率大小和孔径分布的合理性，还与分子的极性以及吸附剂分子上官能团的性质有关。
④要有足够的机械强度和热稳定性及化学稳定性吸附剂是在温度、湿度和压力条件变化的情况下工作的，这就要求吸附剂有足够的机械强度和热稳定性，对于用来吸附腐蚀性气体时，还要求吸附剂有较高的化学稳定性。当采用流化床吸附装置时，对吸附剂的机械强度要求更高，主要原因是在流化状态下运行，吸附剂的磨损大。
⑤颗粒度要适中而且均匀用于固定床时，若颗粒太大且不均匀，易造成气流短路和气流分布不均，引起气流返混，气体在床层中停留时间短，降低吸附分离效果。如果颗粒太小，床层阻力过大，严重时会将吸附剂带出器外。
⑥其它要求吸附剂有抗再生能力，以延长其使用寿命。另外，要求吸附剂易再生和活化，且制造简便，价廉易得。
（2）常用工业吸附剂
目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭、活性氧化铝、硅胶和分子筛。这里也附带介绍几种其它吸附剂和吸附剂浸渍。
①活性炭活性炭是许多具有吸附性能的碳基物质的总称，木炭可以被认为是一种吸附能力很低的活性炭。活性炭的原料是几乎所有的含碳物质。如煤、木材、骨头、果核、坚硬的果壳（如椰壳、核桃壳等），以及废纸浆、废树脂等，将这些含碳物质在低于878K下进行炭化，再用水蒸汽或热空气进行活化处理。还有用氯化锌、氯化镁、氯化钙、磷酸来代替热蒸汽作活化剂的。活性
炭经过活化处理，比表面积一般可达700～1000m2／g，具有优异和广泛的吸附能力。炭分子筛是新近开发的一种孔径均一的分子筛型活性炭新品种，孔径一般在100nm以下，具有良好的选择吸附能力。
普通活性炭又分为颗粒状活性炭（粒炭）和粉状活性炭（粉炭），气体吸附多用粒炭，因其阻力小，而粉炭多用于液体的脱色处理。
活性炭是一种非极性吸附剂，具有疏水性和亲有机物的性质，它能吸附绝大部分有机气体，如苯类、醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质，因此，活性炭常被用来吸附和回收有机溶剂和处理恶臭物质。同时由于活性炭的孔径范围宽，即使对一些极性吸附质和一些特大分子的有机物质，仍然表现出了它的优
良的吸附能力，如在SO
2、NO
x
、Cl
2
、H
2
S、CO
2
等有害气体治理中，有着广泛的
用途。因此，在吸附操作中，活性炭是一种首选的优良吸附剂。
近年来出现的纤维活性炭，是一种新型的高性能活性炭吸附材料，它是利用超细纤维如粘胶丝、酚醛纤维或晴纶纤维等制成毡状、绳状、布状等，经高温（1200K以上）炭化，用水蒸汽活化后制成的。粘胶纤维价格较低，酚醛纤维价格较高。纤维活性炭的表面积大，有的可高达1700 m2/g，密度小，5～15kg/m3，微孔多而均匀。普通颗粒活性炭孔径不均一，除小孔外，还有0.01～0.1μm的中孔和0.5～5μm的大孔，而纤维活性炭不但孔隙率较大，而且孔径比较均一，绝大多数为0.0015～0.003μm的小孔和中孔，因而吸附容量大，而且，由于纤维活性炭的微孔直接通向外表面，吸附质分子内扩散距离较短，所以吸附和脱附速率高，残留量少，因而使用寿命长。正是由于纤维活性炭具有这些结构特征，对各种无机和有机气体、水溶液中的有机物、重金属离子等具有较大的吸附容量和较快的吸附速率，其吸附能力比一般的活性炭高1～10倍，特别是对于一些恶臭物质的吸附量比颗粒活性炭要高出40倍左右。
②活性氧化铝
活性氧化铝是将含水氧化铝（如铝土矿）在严格控制的加热速率下于773K 加热制成的多孔结构的活性物质。根据晶格构造，氧化铝可分为α型和γ型。具有吸附活性的主要是γ型，尤其是含一定结晶水的γ氧化铝，吸附活性很高。晶格类型的形成主要取决于焙烧温度，若三水铝石在773K-873K温度下焙烧，所得氧化铝即为含有结晶水的γ型活性氧化铝，温度超过1173K，开始变成α型氧化铝，吸附性能急剧下降。
活性氧化铝是一种极性吸附剂，无毒，对水的吸附容量很大，常用于高湿
度气体的吸湿和干燥。它还用于多种气态污染物如SO
2、H
2
S、含氟废气、NO
X
以及气态碳氢化合物等废气的净化。
活性氧化铝机械强度好，可在移动床中使用，并可作催化剂的载体。而且它对多数气体和蒸气是稳定的，浸入水或液体中不会溶胀或破碎。循环使用后其性能变化很小，因此使用寿命长。
活性氧化铝常用作催化剂的载体。
③硅胶
将水玻璃（硅酸钠）溶液用无机酸处理后所得凝胶，经老化、水洗去盐，
于398～408K下干燥脱水，即得到坚硬多孔的固体颗粒硅胶。硅胶是一种无定
形链状和网状结构的硅酸聚合物，其分子式为SiO
2.nH
2
O。硅胶的孔径分布均
匀，亲水性极强，吸收空气中的水分可达自身重量的50%，同时放出大量的热，使其容易破碎。硅胶在应用上有很大一部分是用作吸湿剂（干燥剂），在用作干燥剂时常加入氯化钴或溴化铜，以指示吸湿程度。
硅胶是一种极性吸附剂，可以用来吸附SO
2、NO
X
等气体，但难于吸附非极
性的有机物。硅胶还可用作催化剂的载体。
④沸石分子筛
最早的分子筛是从自然界中发现的，自1756年到现在已陆续发现36种之多。这种天然分子筛是一种结晶的铝硅酸盐，因将其加热熔融时可起泡“沸腾”，因此又称沸石（Zeolite）或泡沸石，又因其内部微孔能筛分大小不一的分子，故又名分子筛或沸石分子筛。目前人工合成的沸石分子筛已超过百种。最常用的有A型、X型、Y型、M型和ZSM型等。
沸石分子筛具有多孔骨架结构，其化学通式为Me
x/n [（Al
2
O
3
）
x
(SiO
2
)
y
]·mH
2
O，
其中Me主要是K+、Na+、Ca2+等金属阳离子，x/n为价数为n的可交换金属阳离子Me的个数，m是结晶水的分子数。
分子筛在结构上有许多孔径均匀的孔道与排列整齐的洞穴，这些洞穴由孔道连接。洞穴不但提供了很大的比表面积，而且它只允许直径比其孔径小的分子进入，从而对大小及形状不同的分子进行筛分。根据孔径大小不同和SiO
2
与Al
2O
3
分子比不同，分子筛有不同的型号。如3A（钾A型）、4A（钠A型）、
5A（钙A型）10X（钙X型）、13X（钠X型）、Y（钠Y型）、钠丝光沸石型等。
分子筛与其它吸附剂相比有以下优点：1）吸附选择性强。这是由于分子筛的孔径大小整齐均一，又是一种离子型吸附剂。因此它能根据分子的大小及极性的不同进行选择性吸附。如它可有效地从饱和碳氢化合物中把乙烯、丙烯除去，还可有效地把乙炔从乙烯中除去，这一点是由它的强极性决定的。2）吸附能力强。即使气体的组成浓度很低，仍然具有较大的吸附能力；3）在较高的温度下仍有较大的吸附能力，而其它吸附剂却受温度的影响很大，因而在相同温度条件下，分子筛的吸附容量大。正是由于上述优点，分子筛成为一种十分优良的吸附剂，广泛用于基本有机化工、石油化工的生产上，在污染气体
的治理上，也常用于含SO
2、NO
X
、CO、CO
2
、NH
3
、CCl
4
、水蒸汽和气态碳氢化合
物废气的净化。
（3）吸附剂浸渍
这是提高吸附剂吸附能力（容量）和选择性的一种有效方法。其处理方法是将吸附剂预先在某些特定物质的溶液中进行浸渍，再把吸附了这些特定物质的吸附剂进行干燥，然后再去吸附某些气态物质，使这些气态物质与预先吸附在吸附剂表面上的特定物质发生化学反应。对于同一种吸附剂，可根据吸附处理有害气体中污染物的种类，选择浸渍一些特定物质，以提高吸附的选择性。
3、影响气体吸附的因素
影响气体吸附的因素很多，主要有吸附剂的性质，吸附质的性质与浓度，
吸附器的设计和吸附的操作条件。除此之外，还包括一些其它的因素，诸如其它气体的存在，吸附剂的脱附情况等等。
（1）吸附剂性质的影响
实践证明，被吸附气体的总量，随吸附剂表面积的增加而增加，同等体积（或质量）的吸附剂吸附的气体量越大，证明该吸附剂的比表面积越大。吸附剂比表面积大小与它的孔隙率、孔径、颗粒度等因素有关。
确定吸附剂吸附能力的一个重要概念是“有效表面积”，即吸附质分子能进入的表面。根据微孔尺寸分布数据，主要起吸附作用的是直径与被吸附分子大小相等的微孔。通常假设，由于位阻效应，一个分子不易渗入比某一最小直径还要小的微孔，这个最小直径即所谓临界直径，它代表了吸附质的特性且与吸附质分子的直径有关。
因此，吸附剂的有效表面只存在于吸附分子能够进入的微孔中。
如前所述，分子筛的孔径单一、均匀，如５Ａ分子筛的孔径为５A°，就只能吸附直径为5 A°以下的分子。活性炭的孔径分布很宽，可以从20 A°-1000 A°,所以它既能吸附直径小的分子，也能吸附直径大的有机物分子。在选择吸附剂时，应使其孔径分布与吸附质分子的大小相适应。
吸附剂的极性对吸附过程影响也很大。一般来说，对于具有极性的吸附剂。尤其是分子筛，由于其对吸附质的吸附靠静电引力，因此，它对极性吸附质吸附量就大，对于不具有极性的活性炭，它就能够大量吸附非极性的有机分子。
（2）吸附质性质和浓度的影响
吸附质的性质和浓度也影响着吸附过程和吸附量。除上述吸附分子的临界直径外，吸附质的分子量、沸点和饱和性，都影响吸附量。当用同一种活性炭作吸附剂时，对于结构类似的有机物，其分子量愈大、沸点愈高，则被吸附的愈多。对结构和分子量都相近的有机物，不饱和性愈大，则愈易被吸附。
吸附质在气相中的浓度愈大，则吸附量愈大。下一节将要介绍的吸附等温线可以明显证明这一点。但浓度增加必然使同样的吸附剂较早达到饱和，则需较多的吸附剂，并使再生频繁，操作麻烦。因而吸附法不宜用于净化吸附质浓度高的气体。对于浓度高的气体，一般先采取其它净化方法，如吸收法。当其它方法不能满足排放标准的要求时，再在其它方法之后加设吸附装置。所以，吸附法较为适宜处理污染物浓度低、排放标准要求很严的废气。
（3）吸附操作条件的影响
吸附是一种放热过程，因此操作时首先要考虑温度的影响。对物理吸附，低温是有利的，所以总希望在低温下进行。对于化学吸附，由于提高温度会加速化学反应的速度，因而希望适当提高系统的温度，以增大吸附速率和吸附量。其次要考虑的是操作压力，增大气相主体的压力，从而增大了吸附质的分压，对吸附有利。但增大压力不仅会增加能耗，而且还会给吸附设备和吸附操作带来特殊要求，因此一般不为此而设增压设备。
吸附操作中气流的速度对气体吸附影响也很大。气流速度要保持适中，若速度太大，不仅增大了压力损失，而且会使气体分子与吸附剂接触时间过短，不利
于气体的吸附，因而降低吸附效率。气体流速过低，又会使设备增大。因此，吸附器的气流速度要控制在一定的范围之内。如通过固定床吸附器的气流速度一般应控制在0.2～0.6m/s 的范围内。
（4） 吸附器设计的影响
为了进行有效吸附，对吸附器的设计提出以下基本要求
①要具有足够的气体流通面积和停留时间，它们都是吸附器尺寸的函数； ②要保证气流分布均匀，以致所有的过气断面都能得到充分利用；
③对于影响吸附过程的其它物质如粉尘、水蒸汽等要设予处理装置，以除去入口气体中能污染吸附剂的杂质；
④采用其它较为经济有效的工艺，预先除去入口气体中的部分组分，以减轻吸附系统的负荷。这一点主要是对处理污染物浓度较高的气体而言；
⑤要能够有效地控制和调节吸附操作温度；
⑥要易于更换吸附剂。
（5） 其它因素的影响
①吸附剂浸渍的影响有些吸附操作不能达到要求，往往采取吸附剂浸渍处理，以提高吸附剂的选择性和增大吸附容量。
②脱附的影响 脱附是回收吸附质使吸附剂获得再生的过程，因此希望吸附质脱附得越干净越好。但由于工艺条件和吸附剂本身的限制，往往不能使吸附质从吸附剂上完全脱附出来，因而也就相应地影响了下一步的吸附操作。
二、吸附原理
对于吸附的研究远不如对吸收研究得充分，研究认为吸附作用是由于固体表面力作用的结果，但对于这种表面力的性质，至今尚未能充分了解，所以对吸附过程的本质也未能很好地从理论上进行解释。即使已提出若干理论，但都只能解释一种或几种吸附现象，有很大的局限性，都不能认为是令人满意的。本节所介绍的吸附理论也只能解释一部分吸附现象。
不少人采用不同的方法对所测得的等温线进行了深入的研究，推导出一些等温线方程。下面介绍几种等温线方程。
1. 弗罗德里希（Freundlich ）方程
此方程是根据大量实验得出的： 式中 y ——每单位体积或质量的吸附剂所吸附的吸附质的量； p ——平衡压力；
n
kp y 1
k 、n ——取决于吸附剂或吸附质以及温度的常数。通常n 取1。k 、n 的值可由实验确定。
两边取对数，则：
logy=logk+1/nlogp
显然，logy 与logp 为直线关系，实验求出一系列的和y 的值，即可作出一条斜率为1/n 、截距为logk 的直线，从而即可求出n 与k 的值。
弗罗德里希方程只适用于I 型等温线的中压部分。
2. 兰米尔（Langmuir ）方程
兰米尔对I 型等温线进行了深入的理论分析，根据分子运动理论提出了单分子层吸附的理论，即兰米尔假设，被称作是著名的吸附理论，其要点是：
（1）固体表面均匀分布着大量具有剩余价力的原子，此种剩余价力的作用范围大约在分子大小的范围内，因此，吸附是单分子层的；
（2）吸附质分子之间不存在相互作用力；
（3）吸附剂表面具有均匀的吸附能力；
（4）在一定条件下，吸附和脱附可以建立动态平衡。
根据以上假设，兰米尔认为，当吸附刚开始时，与固体表面碰撞的每一个分子都能在它上面凝聚。但当吸附继续进行时，只有那些碰撞到还未被吸附质分子覆盖的那一部分表面的分子有可能被吸附。其结果是，分子在吸附剂表面的初始吸附速率高，随着可用于吸附的表面面积减少，吸附速率不断下降。另一方面，被吸附在吸附剂表面的分子，通过热搅动可以从表面逸出，即解吸。解吸速率也取决于被分子覆盖的表面面积，当表面面积越少即表面越饱和时，解吸速率也就越高。令θ为任一瞬间被吸附质分子所覆盖的总表面分率，则未被覆盖的表面分率为（1-θ），即可用于吸附的表面分率。根据分子运动理论，由于分子碰撞单位表面的速率与气体的压力成正比，所以分子的吸附（凝聚）速率与压力和未被覆盖的表面分率成正比：
p k v )1(1θ-=吸
而吸附质分子从表面的解吸速率应与表面被覆盖的速率成正比：
θ2k v =解
在一定条件下，吸附与解吸达到平衡时，则有；
θθ21)1(k p k =-
解出 令b=k 1/k 2，则上式可变为： (3-6) 显然，每单位面积（或质量）的吸附剂所吸附的气体（或蒸气）的量У，必然与被覆盖的表面分率成正比：
令kb= a ，则上式变为： p k k p k 121+=θbp bp +=1θbp kbp k y +==1θap y =
(3-7)
式（3-7）即为兰米尔的吸附等温线方程。式中a 、b 均为考虑系统特性由实验数据估算出来的常数，其大小取决于温度。
由式（3-7）可以看出，当p 很小（低浓度）时，分母近似于1，吸附量与压强成正比，可以认为符合亨利定律。而当吸附质的分压很大时，分母近似地等于p ，则吸附量趋近于极限值a 。由于a 随温度升高而减小，可见吸附剂吸附气体的量随温度升高而减少。而对低浓度气体，提高压强有利于吸附。
式（3-7）中的a 、b 是常数，可由实验求出。对（3-7）式两边除以p ，再取倒数，得：
(3-8) 实验测出一系列p 和y ，即可做出一条斜率为b/a 、截距为1/a 的直线，从而求出a 、b 。
兰米尔方程可以很好地解释气体在低压和高压吸附时的特点，在中压时则有偏差，因此有它的局限性，但还是比弗罗德里希方程前进了一步。 兰米尔方程还有另一种表示形式。若以y 及V m 分别表示吸附质的实际吸附量
和全部固体表面盖满一个单分子层的气体吸附量，显然θ=y/V m ，将此关系代
入式（3-6），即得：
(3-9) 考查式（3-9）可知，当吸附质的分压很低时，bp ＜＜1，式中分母的bp 项可以忽略不计，则（3-9）式变为y=V m bp ，说明吸附量与吸附质在气相中的分
压成正比。当吸附质的分压很大时，bp ＞＞ 1，则（3-9）式又可变为y=V m ，吸
附量趋于一定的极限值。所以，兰米尔方程较弗罗德里希方程更能符合实验结果。
在式（3-9）中，可以把b 看作是吸附平衡常数，b 值大小反映了气体分子的吸附强弱，b 值大，表示吸附能力强。
3. BET 方程
为了解释Ⅰ、Ⅱ型等温线，1938年布鲁诺（Brunauer ）、埃米特（Emmett ）和泰勒（Teller ）三人提出了新的假设：（1）固体表面是均匀的，所有毛细管具有相同的直径；（2）吸附质分子间无相互作用力；（3）可以有多分子层吸附，层间分子力为范德华力；（4）第一层的吸附热为物理吸附热，第二层以上的为液化热。总吸附量为各层吸附量之和。根据以上假设，导出了BET 吸附等温线方程，称为二常数BET 吸附等温式：
式中 p ——平衡压力，Pa ； V ——在p 压力下的吸附体积，mL ；
V m ————第一层全部复盖满时所吸附的体积，mL ；
P 0——实验温度下吸附质的饱和蒸气压；Pa;
0,0)1(1)(p
p C V C C V p p V p m m -+=-p a b a y p +=1bp bp V y m +=1
C ——与吸附热有关的常数。可近似地用下式表示
C = e 式中 E 1——第一吸附层的吸附热；
E L ——气体的液化热
目前多使用ASAP2400型比表面积测定仪。采用BET 法，一般是用N 2作吸
附气体。
BET 方程的应用范围较广，它适用于第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三种等温线。但是在推导BET 方程时作了一系列的假设，因此它的使用也有一定局限性。例如推导时假设所有毛细管具有相同的直径，这样，BET 方程就不能适用于活性炭的吸附，因为活性炭的孔隙大小非常不均匀。
吸附等温线方程种类有多种，这里，我们介绍了常用的三个。这些公式的应用范围和使用对象各不相同，只能对具体情况具体分析，至今，还没有一个普遍适用的方程。
还应指出，吸附等温线的形状与吸附剂和吸附质的性质有关。即使同一个化学组成的吸附剂，由于制造方法和条件不同。吸附剂的性能亦会有所不同，因此吸附平衡数据亦不完全相同，必须针对每个具体情况进行综合测定。
复习题
1、采用吸附操作有何优点？
2、常用吸附剂有哪些？
3、兰米尔（Langmuir ）方程的表达式及各部分的意义。
4、 RT
E
E L
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第四章 净化气态污染物的方法
第四章 净化气态污染物的方法 我们都知道，大气污染物分类为气态污染物和颗粒状污染物，本章是针对于气态污染物的处理方法进行学习。工程上净化气态污染物的方法主要有以下几种：利用溶液的溶解作用所组成的气体吸收净化；利用固体表面吸附作用的吸附净化；利用某些催化剂的催化转化；有机物的高温焚烧等方法。 §1 吸收法净化气态污染物 吸收法净化气态污染物是利用气体混合物中各种成分在吸收剂中的溶解度不同，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的操作过程。 吸收分为物理吸收和化学吸收两大类。吸收过程无明显的化学反应时为物理吸收，如用水吸收氯化氢。用水吸收二氧化碳的感。吸收过程中伴有明显化学反应时为化学吸收，如用碱液吸收难以达到排放标准，因此大多数采用化学吸收。 吸收法不但能消除气态污染物对大气的污染，而且开可以使其还可以使其转化为有用的产品。并且还有捕集效率高、设备简单、一次性投资低等优点，因此，广泛用于气态污染物的处理。如处理含有SO 2、H 2S 、HF 和NO x 等废气的污染物。 一、吸收平衡理论 物理吸收时，常用亨利定律来描述气液两相间的平衡，即 i i i x E p =* 式 中*i p ——i 组分在气相中的平衡分压，Pa ； i x ——i 组分在液相中的浓度，mol%； i E ——i 组分的亨利系数，Pa 。 若溶液中的吸收质（被吸收组分）的含量i c 以千摩尔/米 3表示，亨利定律可表示为： i i i H c p = *或i i i p H c = i H ——i 气体在溶液中的溶解度，kmol/m 3·Pa 。 亨利定律适用于常压或低压下的溶液中，且溶质在气相及液相中的分子状态相同。如被溶解的气体在溶液中发生某种变化（化学反应、离解、聚合等），此定律只适用于溶液中未发生化学变化的那部分溶质的分子浓度，而该项浓度决定于液相化学反应条件。 二、双膜理论
sdg吸附剂法处理酸性废气净化方案()
酸性废气净化 技 术 方 案 2年8月6日
目录 公司简介 0 一、项目介绍 0 二、设计依据 0 三、设计原则 0 四、治理方案 (1) 4.1酸性废气治理方法简介 (1) 五、技术特点 (4) 六、设备清单及报价 (5) 6.1设备清单及报价 (5) 安装与维护 (5) 成功案例（部分） (6) 公司资质 ........................ 错误！未定义书签。
公司简介 一、项目介绍 在实验室进行实验过程中会产生一些有害气体，主要为无机酸性废气，如氯化氢、硫酸雾、硝酸雾等污染物，这些废气直接排放到大气中，会对人类和环境造成很大的污染。对废气进行处理是很有必要的。为了解决酸性气体对周边环境带来的污染的问题和改善现场的环境，我公司特制订该环保治理项目的初步技术方案，供业主单位决策参考。 实验室已有通风橱，通风橱尺寸分别为：1.8×1.1×2.35m 与2.4×1.1×2.35m，设计风机最大风量为9000m3/h，已经配置调频器，使风机风量处于可变状态。吸收塔处理量满足最大风量的使用要求。 该实验室酸性废气的特点为： 1、酸性废气种类多； 2、废气浓度变化范围大； 3、间歇产生（或风量大浓度低）。 二、设计依据 1、GB16279-1996《大气污染物综合排放标准》 2、GB3095-1996《环境空气质量标准》 3、TJ36-79《工业企业设计卫生标准》 三、设计原则 根据实验室的具体情况，为了达到废气治理效果显着的目的，又
能减少设备投资，降低运行费用，同时还能保证设备长期稳定运行，本次工程设计遵循下列原则： 1、设备技术先进：工程中的关键是净化器的选型。为保证整个系统长期稳定运行，净化器应选用经长期实践证明确实是可靠的技术。 2、系统参数的确定：要达到预计的效果，本系统各工艺参数的确定十分重要。为此，有必要对污染物的产生量进行正确的估算，并按照工业通风设计要求对设备的布置、管网走向、系统风量的分配等问题进行准确的计算。 3、便于维护管理：尽可能采用可靠易损件，工艺流程简单，降低系统故障率和设备维修率。同时兼顾主机设备的维修方便。 4、充分考虑系统运行的经济性：尽可能减少处理风量，从而降低净化设备投资及运行费用。 四、治理方案 4.1酸性废气治理方法简介 酸性废气净化器（干式酸雾净化塔）是继碱液喷淋中和法和活性炭吸附法净化器后，治理多种含酸废气的一种最新型干法吸收设备。它吸收效率高，不受使用环境限制，没有二次污染，应用范围广泛，主要治理：硝酸、硫酸、盐酸、氢氟酸。亦可以治理硼酸、磷酸，实际应用证明其净化效率达95%以上，处理废气均达标排放。 在一些工业生产、科学研究和化学分析过程中会产生酸性废气，如各类酸的使用、分解等形态复杂，气态污染物（HCL、SO2、NOX等）
吸收法废气处理综述
吸收法废气处理 综 述 姓名： xxxxxx 班级： xxxxxxxxx1301班 学号： x4xxxxxxxxxx 日期： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 吸收法废气处理 摘要 吸收法处理是利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气
体的过程。在这过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收。也有气液中化学物质之间发生化学反应，这是化学吸收。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收 中文名吸收法处理含义利用液态吸收剂处理气体混合物 特点某些气体在溶液中溶解的物理作用作用吸收脱除硫化氢、氰化氢 一、基本内容 吸收法处理是利用液态吸收剂处理气体混合物以除去其中某一种或几种气体的过程。在这过程中会发生某些气体在溶液中溶解的物理作用，这是物理吸收。也有气液中化学物质之间发生化学反应，这是化学吸收。吸收作用常用于气体污染物的处理与回收，如用石灰乳液吸收烟气中的二氧化硫，生成石膏；用碱性溶液或稀硝酸吸收硝酸厂尾气中的氮氧化物，回收再用；还有用碳酸钠等碱性溶液吸收硫化氢。我国研究成功的APS法以苦味酸为催化剂，以煤气中的氨为吸收剂，可同时吸收脱除硫化氢、氰化氢，效率较高。吸收法还广泛作为有机废气的预处理，如除尘、除油雾、除水溶性组成，为进一步净化做准备。 二、关于废气中硫化氢的处理方法介绍 硫化氢是高度刺激性和腐蚀性的有害气体 ,通常很低浓度的硫化氢即可对人身健康和自然界造成严重的危害。现实中硫化氢废气主要来自石油化工、天然气、冶金、硫酸制造和矿物加工等行业 ,也有报道称污水处理厂的活性污泥厌氧发酵[以及地理沉积处由于硫酸盐的热力化学还原 ( TSR) 都会产生硫化氢气体。我国对环境大气、车间空气及工业废气中硫化氢浓度已有严格规定[ 3 ] ,对其进行达标处理是相关行业不可推卸的责任。 随着环保意识的逐渐增强，人们越来越关注周围生计环境的质量。工业排放的废气中所含的硫化氢气体，能够导致设备管道的腐蚀、催化剂的中毒、生产工艺条件恶化，并会造成相当严重的环境污染，乃至损害人类生计。因此，必须对排放的 H2S 气体进行处理。而硫磺在动力、化工、医药、农业等方面都是应用广泛的化工原料。因此，处理硫化氢废气，使硫化氢气体变废为宝，在实践生产中具有非常重要的实践意义。 （一）国内外硫化氢废气处理的方法总结 这些年，关于 H2S 气体的净化方法研讨越来越活跃。依据各自的特点，可
吸收法净化气体污染物实验
《环工综合实验（2）》（吸收法净化气体污染物实验） 实验报告 专业环境工程 班级卓越环工1201 姓名陈睿 指导教师李响 成绩 东华大学环境科学与工程学院实验中心 二0一五年五月
实验题目吸收法净化气体污染物实验实验类别综合 实验室实验时间2015年 5 月7 日13 时~ 16 时 实验环境温度: 湿度: 同组人数9 本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！承诺人签名 一、实验目的 1.了解吸收法净化气态污染物的原理。 2.计算实际的吸收效率。 二、实验仪器及设备 1.气体吸收装置，分析天平 2.氢氧化钠溶液，盐酸溶液，碳酸钠，邻苯二甲酸氢钾，甲基橙指示剂，酚酞指示剂 1-喷淋管 2-填料吸收塔 3-碱液储槽 4-尾气吸收瓶 5-酸性气体瓶 6-加热装置 7-铁架台 三、实验原理 气体吸收是气体混合物中一种或多种组分溶解于选定的液体吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气流中分离出来的操作过程。 从大气污染控制的角度看，用吸收法净化气态污染物，不仅是减少甚至消除气态污染物向大气中排放的重要途径，而且还能将污染物转化为有用的产品。
吸收可分为物理吸收和化学吸收。在物理吸收中，气体组分在吸收剂中只是单纯的物理溶解过程；而在化学吸收中，吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，从而降低液相中纯吸收质的含量，增加了吸收过程的推动力，提高了吸收速率。 物理吸收中，吸收速率决定于吸收质在气膜和液膜中的扩散速率。化学吸收中，吸收速率除与扩散速率有关外，还与化学反应的速率有关。化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。对于物理吸收及气液相反应原理，应用最广泛且较成熟的是“双膜理论”。 采用一般的物理吸收是不能满足实际处理中处理气体流量大、吸收组分浓度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化学吸收过程。 在实际生产中，对于吸收设备的最基本要求是：气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间，且气液之间扰动强烈，吸收阻力小，吸收效率高；结构简单，操作稳定。最常用的是填料塔，其次是板式塔，另外还有喷洒塔和文丘里吸收器。 本实验中采用的吸收装置是填料塔，填料采用的是鲍尔环。 气体化学吸收操作中的几个要点 1.吸收剂的选择是决定分离效果的关键因素之一 选择原则：(1) 溶解度要大 (2)良好的选择性 (3) 蒸汽压要低 (4) 较低的粘度且不易起泡 (5) 再生性能好 (6) 化学及热稳定性好 (7) 毒、腐蚀性小，不易燃 (8) 资源充足，廉价易得 2.吸收塔结构与填料 填料塔结构图如右。 填料的作用及要求：增加气液扰动；改善表面润湿性能；减小压降；增大比表面积常用材质有陶瓷、金属、塑料、玻璃、石墨等。
最新8第三章第一节吸附法净化大气污染物汇总
8第三章第一节吸附法净化大气污染物
第四节吸附法净化气态污染物 气体吸附是一种在有害气体控制中日益获得重视的方法。更为严格的环境质量要求，特别增强了吸附作为一种控制方法的吸引力。 吸附现象的发现及其应用已有悠久的历史。吸附操作已广泛地应用于基本有机化工、石油化工等生产部门，成为必不可少的分离手段。吸附法在环境工程中得到广泛的应用，是由于吸附过程能有效地捕集浓度很低的有害物质，因此，当采用常规的吸收法去除液体或气体中的有害物质特别困难时，吸附可能就是比较满意的解决办法。一般说来，吸附在实用上和经济上优于有竞争性的湿法工艺（如洗涤法）之处有以下几个方面： （1）干床层、非腐蚀系统； （2）良好的控制和对过程变化的敏感； （3）没有化学品的处理问题； （4）可实现全自动运行； （5）能把气流中的污染物去除到极低的含量，使其达到排放标准，又能回收这些污染物，实现废物资源化。 正因为如此，目前吸附操作广泛地应用于有机污染物的回收净化，低浓度二氧化硫和氮氧化物的净化处理以及其它气态污染物的净化上。当然，作为污水处理的一种手段，也是很重要的一个方面。 吸附操作也有它的不足之处，首先，由于吸附剂的吸附容量小，因而需耗用大量的吸附剂，使设备体积庞大。其次，由于吸附剂是固体，在工业装置上固相处理较困难，从而使设备结构复杂，给大型生产过程的连续化、自动化带来一定的困难。多年来对上述存在的问题作了大量的研究工作。在某些方面已有所突破。如分子筛的出现及其应用，移动床在工业上成功地连续运转，使设备与操作得到简化，使过程达到了连续吸附与脱附，为装置的大型化、生产的自动化创造了条件，推动了吸附技术的发展。 一、吸附与吸附剂 已经完全证实：在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附。在工业上，采用多孔物质处理流体混合物，使其中所含的一种或几种组分浓集在固体表面，而与其它组分分开的过程称为吸附操作。在吸附过程中，被吸附到固体表面的物质叫吸附质，吸附质所依附的物质称为吸附剂。 应认真地把吸附与吸收区别开来。吸收的特点是物质不仅保持在表面，而且通过表面分散到整个相。吸附则不同。物质仅在吸附剂表面上浓缩富集成一层吸附层（或称吸附膜），并不深入到吸附剂内部。由于吸附是一种固体表面现象，只有那些具有较大内表面的固体才具有较强的吸附能力。例如仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢1
吸附法净化废酸技术及案例分享
废酸产生于各行各业，化学工业领域每年产生各种浓度的废酸接近8000万吨，属于产生废酸的大户，钢铁企业、金属加工及酸洗领域年，另外在轻工业、石油冶炼业等领域，每年产生的废酸也要超过5000万吨，因此对这些酸废液如不进行处理就进行排放，既污染环境，又浪费宝贵资源。 吸附法主要是指利用固体吸附剂（活性炭、膨润土、树脂、高分子吸附材料）的物理吸附和化学吸附性能，去除废酸中污染物的方法。 净化废酸工艺流程 废酸净化案例 1废酸除重金属类 1.1除铜 某生产糖精钠的企业在生产工艺中产生的含铜废酸，经过处理可以达到回用产线要求表1 指标Cu/ppm 盐酸含量 原酸5000 8% 净化酸＜500 8% 1.2除锌 某金属表面处理企业产生的含锌废盐酸，经过净化可用于生产净水剂二氯亚铁 表2 指标Zn/ppm 盐酸含量
原酸8000 8% 净化酸＜1500 8% 1.3除铅 某金属表面处理企业产生的含铅废盐酸，经过净化可用于生产净水剂二氯亚铁 表3 指标Pb/ppm 盐酸含量 原酸2500 10% 净化酸＜30 10% 2废酸除COD、脱色类 2.1除COD 某精细化工企业生产过程中产生的副产盐酸中含有机物，需要净化后才能使用，经过海普定制工艺，处理后可达到使用要求 表4 指标有机物盐酸含量 原酸70000 30% 净化酸＜10000 30% 去除率＞85% —— 2.2脱色 某化工企业生产过程中产生的废硫酸中含有大量的COD、色度也很高，经过海普吸附系统处理可以大大降低其COD、色度，保证了后面提浓后满足回用要求。 表5
指标COD 外观硫酸含量 原酸50000 深红色30% 净化酸＜2500 无色30% 去除率＞95% ———— 图2.处理效果图，左为原酸右为净化酸 5 总结 将吸附技术应用于废酸净化除杂，可以在不降低酸浓度的情况下，提高酸的品质，从而为废酸的直接回用、生产副产品等资源化处置提供支持。从社会层面讲，降低了废酸排放的环境压力并且节约了资源；从企业角度考虑，降低了企业的生产成本提高了利润。将来随着各种新型吸附剂的推出，吸附法将在净化废酸这一块做出更多的贡献。 以上就是相关内容的介绍，希望对大家了解这一问题会有更多的帮助，同时想要获取更多相关问题内容，可以咨询江苏海普功能材料有限公司，是一家以特种吸附剂、催化剂为核心技术，配套应用工艺开发、技术服务、工程实施等，为客户解决相关环保难题的国家高新技术企业，在废酸净化方面已经有很多成熟的应用案例。
第六节吸收法净化工业废气
第六节吸收法净化低浓度二氧化硫废气 在有害气体治理中，尤其是在低浓度气态污染物的治理中，吸收法占有绝对的优势。不论是无机还是有机废气，在所有产生气态污染物的场合，都大量采用吸收法进行治理。 一、概述 在各类气态污染物中，二氧化硫是数量最大、影响面最广的大气污染物。几十年来出现的大气污染事件几乎都与二氧化硫有关。二氧化硫已成为衡量一个国家、地区大气质量的主要指标之一，是酸雨的主要来源。 二氧化硫的主要人为排放源是矿石燃料燃烧、有色金属冶炼和一些化工过程。对于高浓度（含量＞2%）的废气，一般采取制酸；对低浓度（＜2%，大部分0.5%以下＝SO2废气，由于量大面广，对大气的质量影响很大。因此，对它的研究，国内外都非常活跃，先后出现了近百种烟气脱硫工艺。我国目前也已基本上肯定了采用烟气脱硫装置控制SO2污染的必要性，并把重点放在了选择和使用经济上合理、技术上先进、适合我国国情的烟气脱硫技术上。 二、吸收法治理火电厂烟气中的二氧化硫 国内外在低浓度SO2废气治理的研究上，重点放在了火电厂的烟气脱硫上，在各国研究的近百种烟气脱硫方法中真正用于火力发电厂的才只有十余种，而这十余种方法中，除一些干法，如炉内喷钙、循环流化床燃烧、电子束法以及一些吸附法之外，大部分较成熟的方法均是吸收法工艺。 目前国内外工业化烟气脱硫装置运行最多的当属湿式石灰石（石灰）吸收二氧化硫的方法，约占湿法脱硫的百分之七十以上。其它还有石灰-亚硫酸钙法、喷雾干燥法、烟气循环流化床法等。在用氨作吸收剂的吸收法中，有氨-酸法、氨-亚硫酸氨法、氨-硫酸氨法。在用NaOH、Na2CO3等作吸收剂的吸收法中，有亚硫酸循环法、亚硫酸钠法、钠碱-酸分解法、钠碱-石膏法。另外还有碱式硫酸铝法、金属氧化物法、海水脱硫等工艺，均属吸收法烟气脱硫工艺。以上方法在国内外发电装置的脱硫上已得到了广泛的应用。这些工艺的详细内容将在第五章中讲述。 三、中小型燃煤锅炉脱硫方法 主要集中在人口密集的城市和城郊工业区的中小型燃煤锅炉，目前还是我国重要的热能动力设施，由于它使用面广，需求量大，每年向大气中排放的烟尘和SO2几乎占到工业锅炉排放量的一半。根据环保的要求，大多数安装了各种类型的除尘装置，但对SO2的控制则比较滞后，随着国家环保法规的实施，中小型锅炉SO2控制已成为一个紧迫的问题。因此，开发先进的中小型锅炉脱硫技术是国人关注的重点。 （一）中小型燃煤锅炉SO2排放的特点 与电站锅炉不同，中小型燃煤锅炉具有以下特点： 1. 锅炉数量大，分布面广。据统计，一个50万人口的中小城市，中小型锅炉的数量可达2000多台。
01吸收法净化气体污染物实验
填料塔吸收废酸实验 实验时间：2012年3月23日下午5-8节班级：环工0902 指导老师：余阳姓名：王健小组成员：王玉佳、马莉、王健、孙扬雨学号：071400126 一、实验目的 1、了解吸收法净化气态污染物的原理 2、计算实际的吸收效率 二、实验内容 1、观察气液传质交换及吸收过程（即烟气中污染物的去除过程） 2、测定填料塔吸收装置对气态污染物的吸收效率 三、实验原理 1、气体吸收 气体吸收是气体混合物中一种或多种组分溶解于选定的液体吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气流中分离出来的操作过程。 从大气污染控制的角度看，用吸收法净化气态污染物，不仅是减少甚至消除气态污染物向大气中排放的重要途径，而且还能将污染物转化为有用的产品。 吸收可分为物理吸收和化学吸收。在物理吸收中，气体组分在吸收剂中只是单纯的物理溶解过程；而在化学吸收中，吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，从而降低液相中纯吸收质的含量，增加了吸收过程的推动力，提高了吸收速率。 物理吸收中，吸收速率决定于吸收质在气膜和液膜中的扩散速率。化学吸收中，吸收速率除与扩散速率有关外，还与化学反应的速率有关。化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。对于物理吸收及气液相反应原理，应用最广泛且较成熟的是“双膜理论”。 采用一般的物理吸收是不能满足实际处理中处理气体流量大、吸收组分浓度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化学吸收过程。 在实际生产中，对于吸收设备的最基本要求是：气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间，且气液之间扰动强烈，吸收阻力小，吸收效率高；结构简单，操作稳定。最常用的是填料塔，其次是板式塔，另外还有喷洒塔和文丘里吸收器。 2、填料塔 本实验中采用的吸收装置是填料塔，填料采用的是鲍尔环。填料塔是一种应用广泛的气液传质设备。与板式塔相比，填料塔的基本特点是结构简单、压降低、填料可用耐腐蚀材料制造。早期，填料塔主要应用于实验室和小型工厂，直径多在0.5米以下。但近些年来，关于填料塔的研究及其应用取得了巨大的进展，直径数米乃至十几米的填料塔已不足为奇。按照填料的结构有格栅式和由其他填料组成的填料塔。塔体为一圆形筒体，筒内分层安放一定高度的填料层。早期使用的填料是碎石、焦炭等天然块状物。后来广泛使用瓷环（如拉西环）和木格栅等人造填料。这些填料在塔内的堆放方式可分乱堆填料和整砌填料。 填料塔操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上。在填料层内，液体沿填料表面自动分散呈膜状流下。各层填料之间设有液体再分布器，将液体重新均布于塔截面上，进入下层填料。 气体自塔下部进入，通过填料缝隙自由空间，从塔上部排出。离开填料层的气体可能挟带少量雾滴，因此，需要在塔顶安装除沫器。
吸附法净化大气污染物
第四节吸附法净化气态污染物 气体吸附是一种在有害气体控制中日益获得重视的方法。更为严格的环境质量要求，特别增强了吸附作为一种控制方法的吸引力。 吸附现象的发现及其应用已有悠久的历史。吸附操作已广泛地应用于基本有机化工、石油化工等生产部门，成为必不可少的分离手段。吸附法在环境工程中得到广泛的应用，是由于吸附过程能有效地捕集浓度很低的有害物质，因此，当采用常规的吸收法去除液体或气体中的有害物质特别困难时，吸附可能就是比较满意的解决办法。一般说来，吸附在实用上和经济上优于有竞争性的 湿法工艺（如洗涤法）之处有以下几个方面： （1）干床层、非腐蚀系统； （2）良好的控制和对过程变化的敏感； （3）没有化学品的处理问题； （4）可实现全自动运行； （5）能把气流中的污染物去除到极低的含量，使其达到排放标准，又能 回收这些污染物，实现废物资源化。 正因为如此，目前吸附操作广泛地应用于有机污染物的回收净化，低浓度 二氧化硫和氮氧化物的净化处理以及其它气态污染物的净化上。当然，作为污水处理的一种手段，也是很重要的一个方面。 吸附操作也有它的不足之处，首先，由于吸附剂的吸附容量小，因而需耗 用大量的吸附剂，使设备体积庞大。其次，由于吸附剂是固体，在工业装置上 固相处理较困难，从而使设备结构复杂，给大型生产过程的连续化、自动化带来一定的困难。多年来对上述存在的问题作了大量的研究工作。在某些方面已有所突破。如分子筛的出现及其应用，移动床在工业上成功地连续运转，使设备与操作得到简化，使过程达到了连续吸附与脱附，为装置的大型化、生产的自动化创造了条件，推动了吸附技术的发展。 一、吸附与吸附剂 已经完全证实：在固体表面上的分子力处于不平衡或不饱和状态，由于这 种不饱和的结果，固体会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上， 从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象，称为吸附。 在工业上，采用多孔物质处理流体混合物，使其中所含的一种或几种组分浓集在固体表面，而与其它组分分开的过程称为吸附操作。在吸附过程中，被吸附到固体表面的物质叫吸附质，吸附质所依附的物质称为吸附剂。 应认真地把吸附与吸收区别开来。吸收的特点是物质不仅保持在表面，而 且通过表面分散到整个相。吸附则不同。物质仅在吸附剂表面上浓缩富集成一层吸附层（或称吸附膜），并不深入到吸附剂内部。由于吸附是一种固体表面 现象，只有那些具有较大内表面的固体才具有较强的吸附能力。例如比重为5的氧化铁园粒，半径为5μm，其表面积只有12m2/g，并不具有实用价值的吸附能力。而一般工业用的吸附剂平均比表面积为600m2/g。 吸附过程是非均相过程，一相为流体混合物，一相为固体吸附剂。吸附过
吸收法净化气态污染物
第九章 吸收法净化气态污染物 9.1 浓度为0.03（摩尔分数）的稀氨水，在30℃时氨的平衡分压为3.924 kPa ，氨水上方的总压为101.3kPa ，其相平衡关系服从亨利定律。稀氨水密度近似取1000kg/m 3，试计算亨利系数E 、溶解度系数H 及相平衡常数。 解：由x=p */E 得 享利系数：E=p */x =3.942×103/0.03 =1.314×105p a 溶解度系数：H=E M p s s = 5 510 10314.1181000 -??? =0.423mol/Pa ·m 3 因为y *=P */P =3.942/101.3 =0.039 又由y *=mx 得 相平衡常数：m=y */x =0.039/0.03 =1.3 9.2 试计算10℃及101.3kPa 压力下，与空气接触的水中氧的最大浓度（分别以摩尔分数和g/m 3表示）。 解：查表9-2得E=5.56×106kPa ，摩尔分数可从式P=Ex 求得， 即x=P/E=1.013×105/5.56×109 =0.18×10-4 =1.8×10-5
由附录表7和元素表查得10℃下水的密度31/7.999m kg =ρ，O 2的分子量M 2o =32，依式9.9即可求得： C= ) 1(2x M x M x s o L -+ρ =)108.11(18108.132108.17.9995 55 ---?-+???? =1.0×10-3mol/m 3 9.3 某吸收塔填料层高度为2.7m ，在101.3kPa 压力下，用清水逆流吸收混和气中的氨，混和气入塔流率0.03kmol/(m 3s)，含氨2%（体积），清水的喷淋密度为0.018kmol(m 2·s)，操作条件下亨利系数E 为60kPa ，体积传质系数为k ya =0.1kmol/(m 3·s)，试求排出气体中氨的浓度。 解：因为NH 3易溶于水，所以属于气相控制。可依式9.75 Z= 2 1ln A A G P p aP k G 计算 又P A1=0.02×101.3×103 =2.026×103Pa K G a=k y a/p 将题中所给数值代入式9.75，有 2.7()23 10026.2ln /03.0A y P P aP k ?= ∴ P A2=0.25Pa y 2=P A2/P =2.50×10-4/101.3 =2.47×10-4% 9.4 在温度20℃，压力1.013×105Pa 条件下，填料塔中用水洗涤含有8%SO 2的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中SO 2浓度降至1%，每小时净化烟气量为300m 3。试计算逆流吸收过程所需最小液流量。