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第七章 气态污染物控制技术基础

教学内容: 气体扩散 气体吸收 气体吸附 气体催化净化 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 教学重点 初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器 建议学时数：8学时(自学)

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第七章 气态污染物控制技术基础(1)

§1气体扩散

§2气体吸收

气体在气相中的扩散 气体在液相中的扩散

吸收机理 气液平衡 物理吸收

化学吸收

教学要求:

了掌握气体扩散、气体吸收的基本原理、工艺。 教学重点

掌握物理吸收的机理；掌握化学吸收与吸收计算教学难点 掌握填料塔的设计计算，

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§1 气体扩散

气态污染物脱除过程的单元操作

流体输送热量传递 质量传递

气体扩散过程 分子扩散-分子运动引起 湍流扩散-流体质点运动引起

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§1气体扩散

在气相中的扩散(Gilliland 方程)DAB 1.8 10 4

T 0.5

0.5 0.5 [V A V B ]2 A

MA

[

1 1 0.5 ] MA MB

T-绝对温度，K DAB-扩散系数，cm2/s M-气体的摩尔质量V -气体在沸点下呈液态时的摩尔体积,cm3/mol

A-气体密度，g/cm3

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一、气体在气相中的扩散

扩散系数

物质的特性常数之一

影响因素：

介质的种类 温度 压强 浓度

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一、气体在气相中的扩散

部分气体在空气中的扩散系数(0oC,101.33kPa)

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扩散系数的测量

Stephan过程2 RT A1 L2 L1 2 P ln( pB1 / pB2 ) M A 2t

DAB

A1 -液体A的密度，g/m3

L1-液体的初始高度，cm L2 -液体的最终高度，cm p pB1 、 B2 -分别为L L 时空气分压1、 2

t-变化时间，s

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二、气体在液相中的扩散

在液相中的扩散系数

估算方程DAB 7.4 10 10

( M B )0.5 T

BV

0.5 A

B-液体的粘度，cP -溶剂的缔结因数，水2.6,甲醇1.9,乙醇1.5,非缔结如苯、乙醚为1.0

扩散系数随溶液浓度变化很大上式只适用于稀溶液

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二、气体在液相中的扩散

某些物质在水中的扩散系数(20oC,稀溶液)

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§2气体吸收二 吸收机理、

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双膜理论

1.双膜模型

气相分传质速率N A k y ( y A y Ai ) N A k g ( p A p Ai )

液相分传质速率N A k x ( x Ai x A ) N A k l ( c Ai cA )xAL

总传质速率方程* N A K y ( y A yA ) * N A K x ( xA xA )

N A K Ag ( p A p* ) A

N A K Al (c* cA ) A

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2.渗透模型 假定:气液界面 流体微元

每个微表面元与气体接 触时间都为

界面上微表面元在暴露 时间 内的吸收速率是变 化的

液体主相

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3.表面更新模型

假定:

各表面微元具有不同的暴露时间,t=0- 各表面元的暴露时间(龄期)符合正态分布气液界面

4. 其它模型 表面更新模型的修正

流体微元

基于流体力学的传质模型 界面效应模型

液体主相

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二、气液平衡

平衡-吸收过程的传 质速率等于解吸过程

溶解度

每100kg水中溶解气体 的kg数 常见气体的平衡溶解 度

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亨利定律

亨利定律

一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶 质的平衡分压成正比c H p* x p* / E y* m x

参数换算H c /( x E ) H S /( M S E )

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吸收系数

吸收系数的不同形式