第6章气体净化及控制
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第6章 灭菌及空气净化
(2)蒸料要求
达到熟、软、疏松、不粘手、无夹心，产生熟 料固有的色泽和香气
(3)蒸料过程中蛋白质变化
蛋白质适度变性：若在一定的热力作用下，蛋白 质的二、三、四级结构被破坏，严格的空间排列 被打乱；而一级结构未发生变化。 二次变性（过度变性）：蛋白质进一步变性，分 子结构发生改变。
图中说明，AB曲线的左侧，为原料中残留的未变性蛋白质；CD曲线的 右侧表示蛋白质的二次变性。在AB和CD两曲线之间区域表示蛋白质变 性适度。同时还说明蒸煮压力越高，所需蒸料时间越短，时间控制范 围越小，这就要求时间控制要精确
保 温 阶 段
5、保温 调节好各进汽和排汽阀门，使罐压 和温度保持在一稳定水平，维持一定时间。 在保温阶段，凡进口在培养基液面下的各 管道都应通入蒸汽；在液面上的其余管道 则应排放蒸汽，这样才能保证灭菌彻底， 不留死角。
降 温 阶 段
6、保温结束后，依次关闭各排汽、进汽阀； 待罐内压力降至0.5kg/cm2左右时，向罐内通 入无菌空气，向夹套或蛇管中通入冷水，使 培养基降至所需温度。
细胞个数减少速率与残存菌个数:
N----菌的残留个数 t----灭菌时间（s） k----菌死亡的反应速度常数（1/min）
⑵理论灭菌时间的确定
对数残留定律的概念：
—— 对微生物进行湿热灭菌时，培养基中的微生物受热死亡 的速率与残存的微生物数量成正比，这就是对数残留定律。 数学表达式：
- dN/d = N
一、常用灭菌方法及原理
1、化学物质灭菌 2、辐射灭菌 3、干热灭菌 4、湿热灭菌☆
一、常用灭菌方法及原理
• 1、化学物质灭菌
甲醛、苯酚、氯化汞、戊二醛 消毒灭菌中使菌体细胞蛋白质变性、改变细 菌细胞膜透性或干扰细菌的酶系统，导致菌 体死亡或生长受抑制。 加入后不易去除，不适于培养基灭菌，只适 于局部空间或某些器械消毒。
第六章 气体吸收 教学重点 1、亨利定律、菲克定律 2、吸收速率方程 3 ...
第六章气体吸收教学重点1、亨利定律、菲克定律2、吸收速率方程3、吸收塔的物料衡算与操作线方程4、吸收剂用量的决定、填料层高度的基本计算式5、对数平均推动力法计算传质单元数6、掌握填料塔的构造和吸收操作控制。
教学方法1、用化工生产实例引入吸收单元操作，介绍其在化工生产中的广泛应用，用动画展示吸收操作流程，以提高学生的学习兴趣。
2、在学生已熟悉的组成表示方法基础上引入新的相组成的表示法——摩尔比。
3、简单复习气体在液体中的溶解度的影响因素，引导学生回忆《物化》中讲过的亨利定律的表达形式，为了吸收计算的方便，引入其他表示形式。
4、类比动量传递中的牛顿粘性定律、传热过程中的傅立叶定律，引入传质过程中的菲克定律；5、与列管式换热器中的传热过程相类比，引出传质过程中的双膜理论。
6、根据传递速率的普遍规律写出吸收速率方程式的各种表达形式、运用吸收塔的物料衡算得出各操作参数和操作线方程。
7、分析最小液气比的影响因素，确定最佳吸收剂用量、运用前面学过的物料衡算、平衡关系和速率关系，引导学生得出填料层高度的基本计算式。
8、结合吸收操作过程理解传质单元高度与传质单元数的概念、运用难点分解法讲授传质单元数的求法。
第一节：概述一、化工生产中的传质过程传质分离过程:利用物系中不同组分的物理性质或化学性质的差异来造成一个两相物系，使其中某一组分或某些组分从一相转移到另一相，即进行相际传质，并由于混合物中各组分在两相间平衡分配不同，则可达到分离的目的。
以传质分离过程为特征的基本单元操作：气体吸收, 液体蒸馏, 固体干燥, 液-液萃取,结晶, 吸附, 膜分离等。
本章介绍气体吸收。
二、相组成表示法1、质量分数与摩尔分率（质量分数与摩尔分数）质量分数：是指在混合物中某组分的质量占混合物总质量的分率。
m m w AA =摩尔分率：摩尔分率是指在混合物中某组分的摩尔数n A 占混合物总摩尔数n 的分率。
气相： n n y AA =液相： n n x AA =质量分数与摩尔分率的关系为：A x ＝NN B B A A A A /M w /M w /M w /M w ⋅⋅⋅++ 2、质量比与摩尔比质量比：是指混合物中某组分A 的质量与惰性组分B （不参加传质的组分）的质量之比。
第6章 高炉煤气净化除尘系统
2. 工作原理 工作时溢流水箱的水不断沿溢流口流入收 缩段，保持收缩段至喉口连续地存在一层水膜， 当高速煤气流通过喉口时与水激烈冲击，使水 雾化，雾化水与煤气充分接触，使粉尘颗粒湿 润聚合并随水排出，并起到降低煤气温度的作 用。
3. 溢流文氏管主要设计参数
收缩角 20º～25º 扩张角 6º～7º 喉口长度，mm 300 喉口流速，m/s 50～70 喷水量， 3m3 t/10 3.5～4.0 溢流水量，t/103m3 0.5
6 高炉煤气净化除尘系统
6.1煤气除尘系统概述
一、煤气除500m3 ，其发热值一 般为3360~4200kj/m3，但是，由炉顶排出的煤气中一般 含有20~40mg/m3(标态)的灰尘，如不经净化处理直接送 至用户使用，会造成管道、燃烧器堵塞及设备的磨损，加 快耐火材料的熔蚀，降低蓄热器的效率。
四、煤气除尘工艺的分离
包括湿法除尘和干法除尘两种。
一. 湿法除尘： 1、塔文工艺：
高炉
重力除尘器 洗涤塔
二级文氏管
高压阀组
脱水器
净煤气管网
TRT
2、双文工艺
高炉
重力除尘器
一级文氏管 二级文氏管
高压阀组
脱水器
净煤气管网
TRT
3、环缝洗涤器（比肖夫煤气清洗工艺）
高炉
重力除尘器
环缝洗涤器
脱水器
旁通阀
(6)高炉煤气纯干法布袋除尘占地小，运行费用低。 (7)干式除尘器对介质适应性强，使用范围广。
6.2 煤气除尘设备及原理
6.2.1 粗除尘设备
一. 重力除尘器 1. 除尘原理： 煤气经中心导入管后，气流突然转向，流 速突然降低，煤气中的灰尘颗粒在惯性力和重 力作用下沉降到除尘器底部。
第六章 颗粒污染物控制技术基础和除尘装置
14
粉尘的荷电性和导电性
粉尘的荷电性 ➢ 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 ➢ 荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电 子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷 电 ➢ 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 ➢ 荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加， 且与化学组成有关
第三节 湿式除尘器
使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的 惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱 除气态污染物
高能和低能湿式除尘器
➢ 低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm以上粉尘的净 化效率可达90％～95%
➢ 存在能量足够的火源
19
第三节 净化装置的性能
评价净化装置性能的指标 ➢ 技术指标
✓ 处理气体流量：处理气体能力大小 ✓ 净化效率：装置净化污染物效果 ✓ 压力损失：装置能耗大小
➢ 经济指标
✓ 设备费 ✓ 运行费 ✓ 占地面积
20
净化装置技术性能的表示方法
处理气体流量
QN
1 2
(Q 1N
Q2N )
旋风除尘器气流与尘粒的运动
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
➢到达外壁的尘粒在气流和重力共同作 用下沿壁面落入灰斗
➢上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时，一部分气流带着细小的尘粒 沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿 排出管外壁旋转向下，最后从排出管 排出
第二节 电除尘器
旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子效率低，必须借助外力 （电场力等）捕集更小的粒子
电除尘器的工作原理
正极是收集极
荷电粒子
粉尘的荷电性和导电性
粉尘的荷电性 ➢ 天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷 ➢ 荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电 子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷 电 ➢ 天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10 ➢ 荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加， 且与化学组成有关
第三节 湿式除尘器
使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的 惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱 除气态污染物
高能和低能湿式除尘器
➢ 低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm以上粉尘的净 化效率可达90％～95%
➢ 存在能量足够的火源
19
第三节 净化装置的性能
评价净化装置性能的指标 ➢ 技术指标
✓ 处理气体流量：处理气体能力大小 ✓ 净化效率：装置净化污染物效果 ✓ 压力损失：装置能耗大小
➢ 经济指标
✓ 设备费 ✓ 运行费 ✓ 占地面积
20
净化装置技术性能的表示方法
处理气体流量
QN
1 2
(Q 1N
Q2N )
旋风除尘器气流与尘粒的运动
旋风除尘器内气流与尘粒的运动（续）
➢到达外壁的尘粒在气流和重力共同作 用下沿壁面落入灰斗
➢上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速 旋转时，一部分气流带着细小的尘粒 沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿 排出管外壁旋转向下，最后从排出管 排出
第二节 电除尘器
旋风除尘器对于 dp < 5μm的粒子效率低，必须借助外力 （电场力等）捕集更小的粒子
电除尘器的工作原理
正极是收集极
荷电粒子
大气污染控制考试知识点
气溶胶——指悬浮在空气中的固体和液体粒子。
气态污染物以分子状态存在，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物——从污染源直接排放的原始物质。
二次污染物——由一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物。颗粒较小，但毒性更大。如光化学烟雾等。
粒子沉降：荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动，经过一定时间后到达集尘极表面，放出所带电荷而沉集其上
粒子清除：当粉尘沉积到一定厚度后，用机械振动等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。
2、粒子荷电机制（电场电荷、扩散电荷）
3、异常荷电现象：
.反电晕：沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。
重力沉降：进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。
2、性能
除尘效率：
压力损失：
设Cj为进口气体含尘浓度，η为平均 除尘效率，t为过滤时间，则滤布上的粉尘负荷md为：
3、影响袋式除尘器除尘效率的因素：
滤料的结构、粉尘的粒径、粉尘的厚度、过滤速度
对于粒径为0.2-0.4um 的粉尘，在不同状况下的过滤效率皆最低，因为这一粒径范的粒径正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。
湿式除尘器的类型：低能除尘器（喷雾塔、旋风洗涤器）
高能除尘器（文丘里洗涤器）
自激喷雾洗涤器、泡沫洗涤器、填料塔洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器
第三节，电除尘器
1、电除尘器的工作原理：
气体电离；
粒子荷电：在放电极与集尘极之间施加直流高电压，使放电极附近发生电晕放电，气体电离，生成大量的自由电子和正离子。在放电极附近的正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷。自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的作用向集成极移动， 并充满到两极间。含尘气流通过电场空间时，自由电子，负离子与粉尘碰撞并附着其上。
气态污染物以分子状态存在，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物——从污染源直接排放的原始物质。
二次污染物——由一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物。颗粒较小，但毒性更大。如光化学烟雾等。
粒子沉降：荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动，经过一定时间后到达集尘极表面，放出所带电荷而沉集其上
粒子清除：当粉尘沉积到一定厚度后，用机械振动等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。
2、粒子荷电机制（电场电荷、扩散电荷）
3、异常荷电现象：
.反电晕：沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。
重力沉降：进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。
2、性能
除尘效率：
压力损失：
设Cj为进口气体含尘浓度，η为平均 除尘效率，t为过滤时间，则滤布上的粉尘负荷md为：
3、影响袋式除尘器除尘效率的因素：
滤料的结构、粉尘的粒径、粉尘的厚度、过滤速度
对于粒径为0.2-0.4um 的粉尘，在不同状况下的过滤效率皆最低，因为这一粒径范的粒径正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。
湿式除尘器的类型：低能除尘器（喷雾塔、旋风洗涤器）
高能除尘器（文丘里洗涤器）
自激喷雾洗涤器、泡沫洗涤器、填料塔洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器
第三节，电除尘器
1、电除尘器的工作原理：
气体电离；
粒子荷电：在放电极与集尘极之间施加直流高电压，使放电极附近发生电晕放电，气体电离，生成大量的自由电子和正离子。在放电极附近的正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷。自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的作用向集成极移动， 并充满到两极间。含尘气流通过电场空间时，自由电子，负离子与粉尘碰撞并附着其上。
大气污染——第六章 主要工业行业废气治理
1.水泥厂粉尘的主要来源？ 2.简述水泥厂粉尘的治理都有那些方法？
6.5 电力工业废气治理
1. 燃煤电厂锅炉烟尘治理 2. 燃煤电厂锅炉硫氧化物的治理
项目
碳利用率/% 脱硫率/%
SO2/ (ml/m3)
Nor/ (ml/m3)
排放量
CO/ (ml/m3)
CO2/%
FBC
93
MSFBC
98
75
365
240
478
11.4
95
95
72
400
14.5
O2/%
9.5 3.8
多物循环流化床(MSFBC)与常规流化床(FBC)燃烧的性能比较
6.5 电力工业废气治理
工程实例简介：某热电厂130T/h锅炉烟气循环流化床脱硫改造工程
1.工艺过程
2.工艺原理
3.反应机理
4.技术特点
5.系统构成
(1). 烟气 系统
⑴化工废气的分类
第一类为含无机污染物的废气，主要来自氮肥、磷肥(含硫酸)、无机盐等行业； 第二类为含有机污染物的废气，主要来自有机原料及合成材料、农药、染料、涂料等行业； 第三类为既含无机污染物又含有机污染物的废气，主要来自氯碱、炼焦等行业。
化学工业主要行业废气来源及主要污染物排放
行业 氮肥 磷肥
无机盐 氯碱 有机原料及合成材料
3.治理技术
(1)炉前矿槽的除尘 (2)高炉出铁场除尘 (3)碾泥机室除尘
6.3 钢铁工业废气治理
1.废气来源
炼钢厂废气主要来源于冶炼过程，特别是在吹氧冶炼期产生大量的废气。
2.治理技术
⑴炼钢电炉的烟尘控制 ⑵吹氧转炉烟气的治理
6.3 钢铁工业废气治理
1.钢铁工业废气的特点？ 2.简述钢铁工业废气的主要来源。 3.钢铁工业污染源主要来自哪几个环节？ 4.钢铁工业废气的主要控制途径？
6.5 电力工业废气治理
1. 燃煤电厂锅炉烟尘治理 2. 燃煤电厂锅炉硫氧化物的治理
项目
碳利用率/% 脱硫率/%
SO2/ (ml/m3)
Nor/ (ml/m3)
排放量
CO/ (ml/m3)
CO2/%
FBC
93
MSFBC
98
75
365
240
478
11.4
95
95
72
400
14.5
O2/%
9.5 3.8
多物循环流化床(MSFBC)与常规流化床(FBC)燃烧的性能比较
6.5 电力工业废气治理
工程实例简介：某热电厂130T/h锅炉烟气循环流化床脱硫改造工程
1.工艺过程
2.工艺原理
3.反应机理
4.技术特点
5.系统构成
(1). 烟气 系统
⑴化工废气的分类
第一类为含无机污染物的废气，主要来自氮肥、磷肥(含硫酸)、无机盐等行业； 第二类为含有机污染物的废气，主要来自有机原料及合成材料、农药、染料、涂料等行业； 第三类为既含无机污染物又含有机污染物的废气，主要来自氯碱、炼焦等行业。
化学工业主要行业废气来源及主要污染物排放
行业 氮肥 磷肥
无机盐 氯碱 有机原料及合成材料
3.治理技术
(1)炉前矿槽的除尘 (2)高炉出铁场除尘 (3)碾泥机室除尘
6.3 钢铁工业废气治理
1.废气来源
炼钢厂废气主要来源于冶炼过程，特别是在吹氧冶炼期产生大量的废气。
2.治理技术
⑴炼钢电炉的烟尘控制 ⑵吹氧转炉烟气的治理
6.3 钢铁工业废气治理
1.钢铁工业废气的特点？ 2.简述钢铁工业废气的主要来源。 3.钢铁工业污染源主要来自哪几个环节？ 4.钢铁工业废气的主要控制途径？
《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物
分子层吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而对数
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔， 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区，即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸
附
同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程： ➢ 外扩散（气体主体 外表面） ➢ 内扩散（外表面 内表面） ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤：扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率：
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度：
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔， 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区，即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸
附
同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程： ➢ 外扩散（气体主体 外表面） ➢ 内扩散（外表面 内表面） ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤：扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率：
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度：
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z
第六章 有毒有害气体吸附净化法
2）变压吸附。在较高组分分压的条件下选择 性吸附气体混合物中的某些组分，然后降低 压力或抽真空使吸附剂解吸，利用压力的变 化完成循环操作。
3）变浓度吸附。液体混合物中的某些组分在 环境条件下选择性的吸附，然后用少量强吸 附性液体解吸再生。
吸附技术的应用 （1）气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气
3．吸附质、吸附剂：
在固体表面积蓄的组分称为吸附质 (absorbate)，
多孔固体称为吸附剂(absorbent)，其 主要特征为具有多孔结构和很大的比 表面积。
4．吸附技术： 目前已经开发出以下三类吸附过程流程：
1）变温吸附。吸附通常在环境温度进行，而 解吸在直接或间接加热吸附剂的条件下完成 ，利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环 操作。
2 吸附剂的脱附再生方法
(1)升温脱附 升高温度，可增大吸附质分子的动能，使吸
附质由固体吸附剂上逸出而脱附（吸附剂的 吸附容量在定压下随温度升高而降低）。
升温脱附经常采用过热蒸汽、电感加热或微 波加热。
(2)降压脱附
降低压强也就是降低吸附质分子在气相中 的分压，从而使吸附质分子从固相转入气 相，达到脱附的目的（吸附剂的吸附容量 在等温下随压力降低而降低）。
11巨大的内表面积和大的孔隙率巨大的内表面积和大的孔隙率22对不同气体要具有选择性的吸附作用对不同气体要具有选择性的吸附作用33吸附容量大吸附容量大44要有足够的机械强度和热稳定性化要有足够的机械强度和热稳定性化学稳定性学稳定性55颗粒度适中并且均匀颗粒度适中并且均匀66易再生活化价廉易再生活化价廉等等二二影响气体吸附的因素影响气体吸附的因素吸附剂性质的影响吸附剂性质的影响吸附质性质和浓度的影响吸附质性质和浓度的影响吸附操作条件的影响吸附操作条件的影响温度操作压力气流速率等温度操作压力气流速率等吸附器设计的影响吸附器设计的影响滞后现象滞后现象吸附剂的吸附容量有限在吸附剂的吸附容量有限在114040质量质量分数分数之间
3）变浓度吸附。液体混合物中的某些组分在 环境条件下选择性的吸附，然后用少量强吸 附性液体解吸再生。
吸附技术的应用 （1）气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气
3．吸附质、吸附剂：
在固体表面积蓄的组分称为吸附质 (absorbate)，
多孔固体称为吸附剂(absorbent)，其 主要特征为具有多孔结构和很大的比 表面积。
4．吸附技术： 目前已经开发出以下三类吸附过程流程：
1）变温吸附。吸附通常在环境温度进行，而 解吸在直接或间接加热吸附剂的条件下完成 ，利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环 操作。
2 吸附剂的脱附再生方法
(1)升温脱附 升高温度，可增大吸附质分子的动能，使吸
附质由固体吸附剂上逸出而脱附（吸附剂的 吸附容量在定压下随温度升高而降低）。
升温脱附经常采用过热蒸汽、电感加热或微 波加热。
(2)降压脱附
降低压强也就是降低吸附质分子在气相中 的分压，从而使吸附质分子从固相转入气 相，达到脱附的目的（吸附剂的吸附容量 在等温下随压力降低而降低）。
11巨大的内表面积和大的孔隙率巨大的内表面积和大的孔隙率22对不同气体要具有选择性的吸附作用对不同气体要具有选择性的吸附作用33吸附容量大吸附容量大44要有足够的机械强度和热稳定性化要有足够的机械强度和热稳定性化学稳定性学稳定性55颗粒度适中并且均匀颗粒度适中并且均匀66易再生活化价廉易再生活化价廉等等二二影响气体吸附的因素影响气体吸附的因素吸附剂性质的影响吸附剂性质的影响吸附质性质和浓度的影响吸附质性质和浓度的影响吸附操作条件的影响吸附操作条件的影响温度操作压力气流速率等温度操作压力气流速率等吸附器设计的影响吸附器设计的影响滞后现象滞后现象吸附剂的吸附容量有限在吸附剂的吸附容量有限在114040质量质量分数分数之间
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(2) 使用钢瓶的注意事项
<1> 已充气的钢瓶如受热，将会使内部气体膨胀，当压力 超过钢瓶最大负荷时将会爆炸，所以钢瓶应存放在阴凉、 干燥、远离阳光、暖气等热源，远离易燃物。 <2> 使用时要用气表(CO2、NH3 可例外)，各种气表一般
不得混合。一般可燃性气体的钢瓶是正扣的(逆时针方向进)
<3> 开启气门时,应站在气压表的另一侧，更不允许把头或 身体对钢瓶总阀门，以防万一阀门或气压表冲出伤人，开 启气门时用力要轻而均匀，速度不可太快。 <4>使用时随时观察钢瓶内的压力，钢瓶使用一段时间后 (如两年)要进行检验。对不合格的气瓶应坚决报废或降级使 用，以防发生事故。
第6章气体净化及控制
3、杂质去除
（1）脱氧
方法
金属脱氧
催化脱氧
原理
金属与氧反应生成氧化物 在催化剂作用下使氢中 的氧与氢结合成水
适用
不活泼气体的脱氧
脱氧剂/ 铜丝或铜屑、镁屑（600℃） 催化剂 海绵钛（ 800～1000℃）
铬蒸气型分子筛（ 900℃）
H2气的脱氧 铂、钯做催化剂
石棉做载体 （400℃）
2）液体吸收剂——洗涤瓶，固体吸收剂——干燥塔； 3）通过溶液吸收剂后，还需干燥脱水。
第6章气体净化及控制
气体吸收剂及吸气反应
被吸气体 CO2 SO2 CO O2 H2S Cl2 N2
吸收剂 KOH或NaOH水溶液， 33％碱石灰或碱石棉
KOH水溶液 含KI的碘溶液
氯化亚铜的氨性溶液
碱性焦性没食子酸溶液 （15℃以上效果较好）
液雾：固体颗粒和水雾形成的，液雾是一种细微粒。
除雾冷陷阱：将带有液雾的气体通入一条弯形管里， 经过一经加热到200℃的管子的上部加热，然后进入装 入液氮的下部管冷却，一冷一热反复数次，沸点高的 液雾和固体微粒就会被冷却下来，使最后出来的气体
比较纯净。
加热至200℃
第6章气体净化及控制
液氮
2、气体的干燥
第6章气体净化及控制
(3) 气表及氧气钢瓶的使用
气表即减压阀，由高压和低压室组成。氧气钢瓶用 的减压阀即为氧气表。
第6章气体净化及控制
第二节 气体的净化
一、气体的净化过程 气体的净化主要包括以下三个方面： 1）液雾与固体颗粒的除去 2）气体的干燥 3）杂质去除
第6章气体净化及控制
1、液雾与固体颗粒的除去
第6章气体净化及控制
2）常用的干燥剂
第6章气体净化及控制
P2O5：在以上干燥剂中，干燥效果最好，但使用受限。
硅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：它是以SiO2为主体的玻璃状物质，试验中最常用的。 注： A. 用于处理湿度较大的气体，湿度低于35%，吸附容量迅速降低。
B.硅胶能吸附易液化的气体，影响干燥效果；
C.硅胶吸水时要放出热量，因此吸附高温气体时，需要冷却装置；
干燥气体的方法：
（1）压缩法：利用恒温下饱和水蒸气是随着总压 力的增加而减小的原理，但一般需要100～200标准 压力，而且会液化许多气体，所以使用受限。
（2）降温法：在-78℃，水的饱和蒸气压降为
1.33×10-7Pa。 （3）使用干燥剂
化学干燥法： 1、吸附 2、潮解 3、发生反应
第6章气体净化及控制
1/2O2+2C6H3(OK)3＝ (KO)3C6H2－C6H2(OK)3+H2O
H2S+2KOH＝K2S+2H2O H2S+I2＝2HI+S
Cl2+2KOH＝KClO+KCl+H2O Cl2+2KI＝I2+2KCl N2+3Ca＝Ca3N2 N2+3Mg＝Mg3N2
2.吸附：实验室中常用多孔的固体吸附剂来吸附杂气体。注： 1）吸附与吸收的差别在于吸附仅发生在吸附剂表面。
物理法： 气体液化 1、加压 2、降温
干燥剂的使用
1）干燥剂的选择 ① 干燥剂吸附水的容量越大越好； ② 吸附速率越快越好； ③ 吸附达平衡后，气体中残留水蒸气压越小越好； ④ 干燥剂的再生能力强，且容易处理。
★ 潮解：加热除水 ★ 吸附：加热、减压、吹洗。
就是靠提高温度和降低被吸气体分 压促进被吸附物质解析。
2）要求比表面积大，例：硅胶、活性炭、分子筛等。
3）
动态平衡
再生
吸附
解析（加热、降压）
4）吸附法可以净化到液体吸收所不能达到的程度。
（2）脱氮：使用钙、钠、钾、钡等碱、碱土金属及其合金。 （3）脱CO2：苛性钠或苛性钾水溶液。 （4）Cl2、SO2等有毒气第体6章气：体活净化性及控炭制
二、气体净化方法
实验室中净化气体常用的方法有： 吸收、吸附、化学催化和冷凝。
1.吸收：气体通过吸收剂时，其中的杂质能被吸收剂吸收， 吸收剂与被吸收杂质要发生化学反应。 注：1）合理选择吸收剂，不要把待净化的气体也吸收了；
(1) 标记
气体 氢气 氧气 氮气 工业氩气 纯氩气 二氧化碳 一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 氯气 氨气 石油气
气瓶、输气管道
字样
深绿
氢
天蓝
氧
黑
氮
黑
工业氩
灰
纯氩
黑
二氧化碳
红
一氧化碳
白
硫化氢
黑
二氧化硫
草绿
氯
黄
氨
灰 第6章气体净化石及油控制气
字样颜色 红 黑 黄 天蓝 绿 黄 红 红 白 白 黑 红
线条颜色 红 棕 白 白 红 黄 白
KOH溶液 含KI的碘溶液
KOH溶液 KI溶液
Ca或Mg（500～6第060章℃气）体净化及控制
吸气反应
CO2+2KOH＝K2CO3+H2O CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O
SO2+2KOH＝K2SO3+H2O SO2+I2+2H2O＝H2SO4+2HI 2CO+Cu2Cl2＝2Cu2Cl2.2CO
无机材料合成
第六章 气体净化及控制技术
第6章气体净化及控制
第一节 气源
常用气源： 1、钢瓶 注：1）阀门的安全性，是否漏气？ 2）气体纯度，几个9？ 3）气瓶容量 4）主要杂质 5) 是否需要进一步提纯？ 2、气体发生器 注：1）特殊气源，如H2S HCN等 2）用于气量需求小的场合
第6章气体净化及控制
D.可再生,在 120～150℃的烘箱中除水；
E.对许多气体都适用；
D.硅胶为乳白色，在其中加入无水氯化钴，其颜色会随吸附水量增
加，颜色发生变化：
X 64 2
1.5
1
0
颜色 粉红 红 淡红紫 暗红紫 紫蓝 浅蓝
第6章气体净化及控制
3）干燥的步骤 ① 粗脱水：采用吸附容量大，快速，残留水蒸气压稍
大、便宜的干燥剂； ② 精细脱水：选择残留水蒸气压小的干燥剂； ③ 最后经冷陷阱进行低温冷却干燥。
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(2) 使用钢瓶的注意事项
<1> 已充气的钢瓶如受热，将会使内部气体膨胀，当压力 超过钢瓶最大负荷时将会爆炸，所以钢瓶应存放在阴凉、 干燥、远离阳光、暖气等热源，远离易燃物。 <2> 使用时要用气表(CO2、NH3 可例外)，各种气表一般
不得混合。一般可燃性气体的钢瓶是正扣的(逆时针方向进)
<3> 开启气门时,应站在气压表的另一侧，更不允许把头或 身体对钢瓶总阀门，以防万一阀门或气压表冲出伤人，开 启气门时用力要轻而均匀，速度不可太快。 <4>使用时随时观察钢瓶内的压力，钢瓶使用一段时间后 (如两年)要进行检验。对不合格的气瓶应坚决报废或降级使 用，以防发生事故。
第6章气体净化及控制
3、杂质去除
（1）脱氧
方法
金属脱氧
催化脱氧
原理
金属与氧反应生成氧化物 在催化剂作用下使氢中 的氧与氢结合成水
适用
不活泼气体的脱氧
脱氧剂/ 铜丝或铜屑、镁屑（600℃） 催化剂 海绵钛（ 800～1000℃）
铬蒸气型分子筛（ 900℃）
H2气的脱氧 铂、钯做催化剂
石棉做载体 （400℃）
2）液体吸收剂——洗涤瓶，固体吸收剂——干燥塔； 3）通过溶液吸收剂后，还需干燥脱水。
第6章气体净化及控制
气体吸收剂及吸气反应
被吸气体 CO2 SO2 CO O2 H2S Cl2 N2
吸收剂 KOH或NaOH水溶液， 33％碱石灰或碱石棉
KOH水溶液 含KI的碘溶液
氯化亚铜的氨性溶液
碱性焦性没食子酸溶液 （15℃以上效果较好）
液雾：固体颗粒和水雾形成的，液雾是一种细微粒。
除雾冷陷阱：将带有液雾的气体通入一条弯形管里， 经过一经加热到200℃的管子的上部加热，然后进入装 入液氮的下部管冷却，一冷一热反复数次，沸点高的 液雾和固体微粒就会被冷却下来，使最后出来的气体
比较纯净。
加热至200℃
第6章气体净化及控制
液氮
2、气体的干燥
第6章气体净化及控制
(3) 气表及氧气钢瓶的使用
气表即减压阀，由高压和低压室组成。氧气钢瓶用 的减压阀即为氧气表。
第6章气体净化及控制
第二节 气体的净化
一、气体的净化过程 气体的净化主要包括以下三个方面： 1）液雾与固体颗粒的除去 2）气体的干燥 3）杂质去除
第6章气体净化及控制
1、液雾与固体颗粒的除去
第6章气体净化及控制
2）常用的干燥剂
第6章气体净化及控制
P2O5：在以上干燥剂中，干燥效果最好，但使用受限。
硅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ：它是以SiO2为主体的玻璃状物质，试验中最常用的。 注： A. 用于处理湿度较大的气体，湿度低于35%，吸附容量迅速降低。
B.硅胶能吸附易液化的气体，影响干燥效果；
C.硅胶吸水时要放出热量，因此吸附高温气体时，需要冷却装置；
干燥气体的方法：
（1）压缩法：利用恒温下饱和水蒸气是随着总压 力的增加而减小的原理，但一般需要100～200标准 压力，而且会液化许多气体，所以使用受限。
（2）降温法：在-78℃，水的饱和蒸气压降为
1.33×10-7Pa。 （3）使用干燥剂
化学干燥法： 1、吸附 2、潮解 3、发生反应
第6章气体净化及控制
1/2O2+2C6H3(OK)3＝ (KO)3C6H2－C6H2(OK)3+H2O
H2S+2KOH＝K2S+2H2O H2S+I2＝2HI+S
Cl2+2KOH＝KClO+KCl+H2O Cl2+2KI＝I2+2KCl N2+3Ca＝Ca3N2 N2+3Mg＝Mg3N2
2.吸附：实验室中常用多孔的固体吸附剂来吸附杂气体。注： 1）吸附与吸收的差别在于吸附仅发生在吸附剂表面。
物理法： 气体液化 1、加压 2、降温
干燥剂的使用
1）干燥剂的选择 ① 干燥剂吸附水的容量越大越好； ② 吸附速率越快越好； ③ 吸附达平衡后，气体中残留水蒸气压越小越好； ④ 干燥剂的再生能力强，且容易处理。
★ 潮解：加热除水 ★ 吸附：加热、减压、吹洗。
就是靠提高温度和降低被吸气体分 压促进被吸附物质解析。
2）要求比表面积大，例：硅胶、活性炭、分子筛等。
3）
动态平衡
再生
吸附
解析（加热、降压）
4）吸附法可以净化到液体吸收所不能达到的程度。
（2）脱氮：使用钙、钠、钾、钡等碱、碱土金属及其合金。 （3）脱CO2：苛性钠或苛性钾水溶液。 （4）Cl2、SO2等有毒气第体6章气：体活净化性及控炭制
二、气体净化方法
实验室中净化气体常用的方法有： 吸收、吸附、化学催化和冷凝。
1.吸收：气体通过吸收剂时，其中的杂质能被吸收剂吸收， 吸收剂与被吸收杂质要发生化学反应。 注：1）合理选择吸收剂，不要把待净化的气体也吸收了；
(1) 标记
气体 氢气 氧气 氮气 工业氩气 纯氩气 二氧化碳 一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 氯气 氨气 石油气
气瓶、输气管道
字样
深绿
氢
天蓝
氧
黑
氮
黑
工业氩
灰
纯氩
黑
二氧化碳
红
一氧化碳
白
硫化氢
黑
二氧化硫
草绿
氯
黄
氨
灰 第6章气体净化石及油控制气
字样颜色 红 黑 黄 天蓝 绿 黄 红 红 白 白 黑 红
线条颜色 红 棕 白 白 红 黄 白
KOH溶液 含KI的碘溶液
KOH溶液 KI溶液
Ca或Mg（500～6第060章℃气）体净化及控制
吸气反应
CO2+2KOH＝K2CO3+H2O CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O
SO2+2KOH＝K2SO3+H2O SO2+I2+2H2O＝H2SO4+2HI 2CO+Cu2Cl2＝2Cu2Cl2.2CO
无机材料合成
第六章 气体净化及控制技术
第6章气体净化及控制
第一节 气源
常用气源： 1、钢瓶 注：1）阀门的安全性，是否漏气？ 2）气体纯度，几个9？ 3）气瓶容量 4）主要杂质 5) 是否需要进一步提纯？ 2、气体发生器 注：1）特殊气源，如H2S HCN等 2）用于气量需求小的场合
第6章气体净化及控制
D.可再生,在 120～150℃的烘箱中除水；
E.对许多气体都适用；
D.硅胶为乳白色，在其中加入无水氯化钴，其颜色会随吸附水量增
加，颜色发生变化：
X 64 2
1.5
1
0
颜色 粉红 红 淡红紫 暗红紫 紫蓝 浅蓝
第6章气体净化及控制
3）干燥的步骤 ① 粗脱水：采用吸附容量大，快速，残留水蒸气压稍
大、便宜的干燥剂； ② 精细脱水：选择残留水蒸气压小的干燥剂； ③ 最后经冷陷阱进行低温冷却干燥。