大气污染控制技术基础
《大气污染控制工程》 复习要点-打印
《大气污染控制工程》复习要点（2010/10）第一章 概 论7. 第一节：大气与大气污染 1. 大气的组成：大气是由多种气体混合而成，其组成可以分为三部分： 干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。
干洁空气的组成是氮、氧、氩 和二氧化碳气体，其含量占全部干洁空气的 99.996%（体积） ；氖、氦、 氪、甲烷等次要成分只占 0.004%左右。
P1（选择/填空） 2. 大气污染：系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中， 呈现出足够的浓度， 达到了足够的时间， 并因此而危害了人体的舒适、 健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。
P3（名词解释/选择） [例： 大气污染与其他污染的区别是？--- 时间的持续 “ （足够的时间） ] ” 3. 大气污染分类：根据能源的性质、大气污染物的组成和反应分类， 煤烟型污染 石油型污染 混合型污染 特殊型污染（化工）（填空） 。
4. 全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。
P3（填空） 5. 温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体，可以使太阳短波辐射 几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气 温升高的现象，称为“温室效应” 。
P3（名词解释） 第二节：大气污染物及其来源 1. 大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污 染物，气体状态污染物。
P4（填空） 2. 大气污染物：系指由于人类活动或自然过程排入大气的，并对人和环 境产生有害影响的物质。
P4（名词解释） 3. 气溶胶粒子：系指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们 在气体介质中的悬浮体系。
P4（名词解释） 4. 气溶胶粒子分类： 1）根据其来源和物理性质：粉尘、烟、飞灰、黑烟； 2）根据粉尘颗粒的大小：TSP、PM10、PM2.5。
P5（填空） 5. 总悬浮颗粒物（TSP） ：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径错误！ 未找到引用源。
100 错误！未找到引用源。
5《大气污染控制工程》教案-第五章.
第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以颗粒的大小是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体，则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。
但实际上，不仅颗粒的大小不同，而且形状也各种各样。
所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒的直径，简称为粒径。
下面介绍几种常用的粒径定义方法。
（1）用显微镜法．．．．观测颗粒时，采用如下几种粒径表示方法：①定向直径d F，也称菲雷待(Feret)直径；为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度，如图5—1(a)所示。
②定向面积等分直径d M，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图5—1(b)所示。
③投影面积直径d A，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图5一l(c)所示。
若颗粒投影面积为A，则d A＝(4A／π)1/2。
根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的d F＞d A＞d M。
（2）用筛分法．．．测定时可得到筛分直径，为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
（3）用光散射法．．．．测定时可得到等体积直径d V，为与颗粒体积相等的球的直径。
若颗粒体积为V,则d V＝(6V ／π)1/3。
（4）用沉降法．．．测定时，一殷采用如下两种定义：①斯托克斯(stokes)直径d S，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
②空气动力学当量直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρp=1g/cm3）的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学当量直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
大气污染控制工程期末考试重点资料修改版
第一章概论1.大气污染：系指由于人类的活动或自然过程使得某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度，达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康生活或危害了生态环境。
2。
全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。
3。
大气污染分类按影响范围：局城性污染、广域性污染、全球性污染、地区性污染按污染特征分类：煤炭型污染、石油型污染、混合型污染、特殊型污染按污染物的化学性质分类：还原型、氧化型按存在状态分为：气溶胶状态污染物（粉尘、烟、飞灰、黑烟、霾、雾)，气体状态污染物（以二氧化硫为主的含S化合物、以NO为主的含N化合物、碳的氧化物、有机化合物、卤素化合物)4.大气污染源的分类污染源存在的形式：固定污染源和移动污染源污染物排放的方式：高架源和地面源。
污染源的几何形状:点源、面源和线源污染物排放的时间:连续源、间断源、瞬时源人类社会活动功能:工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源等5.一次污染物：直接从污染源排入大气的各种气体、颗粒物质等。
二次污染物：某些一次污染物在大气中与其他化学物结合而发生化学反应产生的新的污染物。
6.颗粒物：悬浮在大气中的微粒之统称。
降尘：粒径 > 10微米的固体颗粒物。
飘尘: 粒径 < 10微米的固体颗粒物。
第二章燃料与大气污染1.煤的分类：褐煤、烟煤、无烟煤2.燃料按物理状态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类.P293.煤的工业分析包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳，以及估测硫含量和热值。
4.灰分:是煤中不可燃矿物物质的总称。
5.元素分析：是用化学方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧等的含量.P316.煤中含有硫的形态（四种）：黄铁矿硫（FeS2）、硫酸盐硫（MeSO4）、有机硫（CxHySz）和元素硫。
7.煤的成分表示方法中常用的基准有：收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。
8.燃料完全燃烧的条件为：空气条件、温度条件、时间条件和燃料与空气的混合条件。
大气污染控制工程第四章气态污染物处理技术基础
加大MA，可有以下几种途径： 1）加大传质推动力△P=PA－PA* 2）增加气相传质系数KG 3）增加气液两相的有效传质面积A
气体吸附
吸附理论 几种常见的吸附剂 固定床吸附系统 流化床吸附器
吸附理论
吸附机理 物理吸附：气体分子和固体间形成弱键，
X
液相中溶质的摩尔数 液相中溶剂的摩尔数
x 1 x
Y
气相中溶质的摩尔数 气相中惰性组分摩尔数
y 1 y
操作线和平衡线图（见下图）
吸收塔的物料衡算和操作线方程
Gm,1 y1 Lm,2 x2 Gm,2 y2 Lm,1x1
因为总的气体流量 （或液体流量）在塔 顶和塔底是不同的， 上面的方程式一般不 能进一步简化。这个
不同反应类型的增强因子表达式
（1）不可逆瞬时反应
A(溶质) bB(反应物) C(反应产物)
=1+rS
扩散系数比 r ≡ DB/D 计量浓度比 S ≡CBL/bCi
对增强因子的补充说明
扩散系数比r通常接近于1，且难于人为
地改变它；计量浓度比S那可以在很大的
范围内改变，而为影响的主要因素。
当其他条件不变而增大CBL时，则变大， 其极限条件是：当CBL达某一临界浓度 CBLc ，液相对溶质无传质阻力
吸附过程示意图
通常气相吸附质浓度高，过程受固相控 制；气相吸附质浓度低，过程受气膜控 制
吸附平衡
气固两相长时间接触，吸附与脱附达到 动态平衡
吸附等温线 在一定温度下，吸附量与吸附质平衡分 压之间的关系曲线被称为吸附等温线
吸附等温线有五种基本类型（见下图）
基本吸附等温线
（1）型：Langmuir等温吸附 （2）、（3）型：多分子层吸附 （4）、（5）型：多分子层吸附，并且吸附质在吸附
内科大大气污染控制工程课件第7章 气态污染物控制技术基础-2气体吸收
化学吸收
两分子反应中相界面附近液相内A与B的浓度分布
化学吸收的气液平衡
• 平衡浓度计算
化学吸收速率
吸收速率
物理吸收时NA kA (CAi CAl ) 化学吸收时NA K1(cAi cAl )
K1－未发生化学反应时的液相传质分系数
c H p*
x p* / E
参数换算
y* m x
H c /(x E)
H S /(MS E)
吸收系数
吸收系数的不同形式
传质阻力
传质阻力－吸收系数的倒数
➢ 传质总阻力＝气相传质阻力＋液相传质阻力
➢
例：
液膜控制（
m kx
1 1
1
Ky
，
1
ky
m
ky Ky kx
m
kx
）
难溶气体（稀碱溶液吸收CO2，水吸收O2）
W—单位时间通过塔任一截面单位面积气体进口
的吸收剂体积流量，m3/m2·h
G0,y0
气相SO 的平衡方程
(1
y21 )G1
y 1
y
|zdz
(1
y1
)G1
1
y
y
|z
kya( y
yi )dz
d ( y ) kya( y yi ) dz 1 y G1(1 y1)
液体进口 L1,x1
z dz x, y 液体出口 L0,x0
xAL
NA K y ( y A yA* )
NA
KAg
(
p
A
p* A
)
NA Kx ( xA* xA )
NA
K
Al
大气污染控制工程-第五章
用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布
正态分布
➢ 频率密度
p(dp)
1 2π
exp[
(dp dp
2 2
)2
]
➢ 筛下累积频率
F (dp )
1 2π
dp 0
exp[
(d
p d 2 2
p
)
2
]dd
p
➢ 标准差
[ ni (dpi dp )2 ]1/ 2
N 1
粒径分布函数
正态分布（续）
润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、 含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘 粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。
粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降
润湿速度－
v20
L20 (mm/min) 20
润湿性是选择湿式除尘器的主要依据
粉尘的荷电性和导电性
nidpi ni
fidpi
表面积平均直径
dS
[ nidpi2 ni
]1/ 2
(fidpi2 )1/ 2
体积平均直径
dV
[ nidpi3 ]1/ 3 ni
(fidpi3 )1/ 3
体积－表面积平均直径
dSV
ni d pi 3 ni d pi 2
f i d pi 3 f i d pi 2
平均粒径（续）
CD
18.5 Rep0.6
典型温度－比电阻曲线
粉尘的粘附性
粘附和自粘现象 粘附力－克服附着现象所需要的力 粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力） 断裂强度－表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力
除以其断裂的接触面积 分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性 粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性
大气污染与防治第八章气态污染物控制技术基础.
800
0.92 673 22 393 423 600
800
0.794 873 4 473 -573 ——
800
0.794 873 5 473 -573 ——
800
—— 873 13 473 -573 ——
常用吸附剂特性
分子筛特性
气体吸附的影响因素
操作条件
低温有利于物理吸附；高温利于化学吸附 增大气相压力利于吸附
利用混合气中各组分在溶液中溶解度差异而使气体混合物中
各组分分离的单元操作称为吸收过程。 吸收操作的依据：混合物各组分在某种溶剂（吸收剂）中溶 解度（或化学反应活性）的差异。 溶质：混合气体中能够显著溶解的组分称为溶质或吸收质； 惰性组分：不被溶解的组分称为惰性组分（惰气）或载体； 吸收剂：吸收操作中所用的溶剂称为吸收剂或溶剂； 吸收液：吸收操作中所得到的溶液称为吸收液或溶液，其成 分为溶质A和溶剂S；
吸附剂性质
比表面积（孔隙率、孔径、粒度等）
fVm W N0 A f 22.4 103
－比表面积，m2/g
f －单位体积气体铺成单分子层的面积,m2/mL
N0－阿佛加德罗常数
A －吸附质分子横截面积,m2 Vm－吸附剂表面被单分子铺满时的气体体积，mL W－吸附剂的重量，g
气体吸附的影响因素
典型吸附质分子的横截面积
气体吸附的影响因素
吸附质性质、浓度
临界直径－吸附质不易渗入的最大直径 吸附质的分子量、沸点、饱和性 单位吸附剂吸附的吸附质的量 静活性－吸附达到饱和时的吸附量 动活性－未达到平衡时的吸附量
吸附剂活性
常见分子的临界直径
内科大大气污染控制工程教案第5章 颗粒污染物控制技术基础
若将粉体颗粒间和内部空隙的体积与堆积粉体的总体积之比称为空隙率，用 表示，则空隙率 与 和 之间的关系为： =（1- ） ；
对于一定种类的粉尘，其真密度为一定值，堆积密度则随空隙率而变化；
（2）空气动力学当量直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球直径；
斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径；
另外，通常用圆球度来表示颗粒形状与圆球形颗粒不一致程度的尺度。圆球度是与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒的表面积之比，以 表示，其值总是小于1。
二、粒径分布
粒径分布是指不同粒径范围内的颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。以颗粒的个数表示所占的比例时，称为个数分布；以颗粒的质量（或表面积）表示时，称为质量分布（或表面积分布）。除尘技术中多采用粒径的质量分布。
例5-1颗粒个数分布与质量分布的换算；
三、平均粒径
表示颗粒群的某一物理特性和平均尺寸的大小，需要求出颗粒群的平均粒径；
长度平均（或算术平均）粒径；（ ）
表面积平均粒径；（ ）
体积平均粒径；（ ）
表面积-体积平均粒径；（ ）
几何平均粒径；（ ）
对于频率密度分布曲线是对称性的分布（如正态分布），其众径 、中位直径 和算术平均直径 相等，即 = = ；对于频率密度分布曲线是非对称性的分布， ＜ ＜ ；
粉尘的安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标；
影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等。
三、粉尘的比表面积
粉尘的比表面积定义为单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。
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2.2 大气污染物的来源和产生机理
大气中的污染物来源广泛，主要来源于燃料燃烧、工业生产过程、交通 运输过程和生活过程。
(1)固体燃料 煤炭的分类 煤炭的组成
(2)液体燃料
(3)气体燃料
表2-2 中国煤炭分类简表
类别
代号 数码
特征
无烟煤 贫煤
WY
01
02
03
PM
11
变质程度最深，含碳量高达90%~98%，含硫量低，发热量较高，燃烧后污染轻。光泽度强，硬度高，挥发分很少，燃烧时 火焰短，贮存时不会自燃
变质程度深，作为动力和民用燃料，它的性质介于无烟煤和烟煤之间，挥发分较低的贫煤，在燃烧性能方面接近无烟煤
贫瘦煤
PS
12
介于贫煤和瘦煤之间
瘦煤
SM
13
14
加热时产生的胶质体少且软化温度高，可用做炼焦配煤
焦煤
JM
15
加热时产生的胶质体较多且热稳定性好，单煤炼焦可得到强度好、块大、裂纹少的优质焦炭
24
25
弱黏煤
RN
22
变质程度较低，加热时产生较少胶质体，焦炭呈小块且易碎，主要用作机车、电厂燃料及气化原料
32
不黏煤
BN
21
变质程度较低且在成煤初期氧化程度较高，比热量比一般煤要高，一般用作动力或民用燃料
31
长焰煤
CY
41
是最年轻的煤，不含原生腐蚀酸，质地松散。一般作动力、气化及民用燃料，也可作为低温干馏炼油的原料
2.1 大气污染物的性质
大气污染物是指由于人类活动或自然转让过程，排放到大气中的对人或环境产生 不利影响的物质。自然过程产生的大气污染物主要有：火山喷发排出的火山灰颗粒、 二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)、煤矿和油田自然逸出的煤气和天然气、腐烂的动植物排 出的有害气体等。
在大气污染中，颗粒污染物按照其来源和物理性质，主要可以分为：
粉尘
烟尘 扬尘
油烟
（简称“三尘一烟”）。
1.粉尘的性质
2.1 大气污染物的性质
粉尘系指悬浮于气体介质中的微小固体粒子，受重力作用能发生沉降，但在 某一段时间内也能保持悬浮状态。
粉尘的来源主要有以下几个方面
①固体物料的机械粉碎和研磨，例如选矿、耐火材料车间的矿石破碎过程和各种研磨加工过程；
②粉状物料的混合、筛分、包装及运输，例如水泥、面粉等的生产和运输过程； ③物质的燃烧，例如煤燃烧时产生的烟尘 ④物质被加热时产生的蒸汽在空气中的氧化和凝结，例如矿石烧结、金属冶炼等过程产生的锌蒸汽， 在空气中冷却时会凝结，氧化成氧化锌固体颗粒。粉尘粒子的粒径范围一般为1～200μm左右。
把沉落在设备、地坪、及建筑构筑上的粉尘再次扬起。
2.1 大气污染物的性质
有关部门从居民家庭收集的经常煎炸食物的油烟样品进行分析，共测出220 多种 化学物质，其中主要有:
在烹调油烟中还发现挥发性亚硝胺等
已知突变致癌物。
2.1 大气污染物的性质
表2—1 大气中主要气态污染物的来源、发生量、背景浓度和主要反应
肥煤
FM
16
26
36
变质程度中等，加热时产生大量的胶质体，软化温度低，固化温度高。单独炼焦时可以获得熔融良好的焦块，一般作炼焦 配煤的主要成分
气肥煤
QF
46
介于肥煤和气煤之间
气煤
QM
34
43
44
45
有较多的挥发分和焦油，胶质体受热易分解，可单独炼焦，也可作为炼制冶金焦的配煤。是城市焦化煤气厂的好原料
2.2 大气污染物的来源和产生机理
交通污染一方面是交通工具，如汽车、火车、飞机、船舶等，其本身在 运行过程中产生污染物，对大气造成污染。另一方面交通工具运行动力需要 大量的能源，今世界所生产的全部能源中，20％以上用于交通运输，而且这 些能源在较低的效率下运作，污染相当可观。
2.1 大气污染物的性质
钢铁工业废气污染
主要来源 ：①原料、燃料的 运输、装卸及加工等过程产 生大量的含尘废气 第二类为含有机污染物的废 气；②钢铁厂的各种窑炉再 生产的过程中将产生大量的 含尘及有害气体的废气； ③ 生产工艺过程化学反应排放 的废气，如冶炼、烧焦、化 工产品和钢材酸洗过程中产 生的废气。
建材工业废气
主要分为以下三类： ①高温气体 ②锅炉烟气 ③常温含尘烟气
42
褐煤
HM
51
52
多呈褐色，含有原生腐蚀酸，水分和灰分都较高，发热量较低。在空气中易风化碎裂，多用作动力和民用燃料，也可以用 作化工原料制取磺化煤等
注：
1.在焦煤和肥煤之间又分为1/3焦煤，代号是1/3JM，数码为35。 2.气煤和弱黏煤之间又分为1/2中黏煤，代号是1/2ZN，数码为23，33
2.2 大气污染物的来源和产生机理
燃烧及燃烧产物
燃料完全燃 烧的
燃烧产生的 主要污染物
硫氧化物 的形成机
制
氮氧化物 的形成机
制
颗粒污染物 的形成机制
2.2 大气污染物的来源和产生机理
(1).洗选煤技术
(2).煤炭的转化
(3).型煤固硫
燃烧设备是指为使燃料着火燃烧并将其化学能转化为热能释放出来的设备。
(1)炉排炉 (2)煤粉炉 (3)旋风燃烧炉 (4)流化床锅炉
①手烧炉是层燃炉中最简单的一种。 ②机燃炉是采用机械炉排进行燃烧的锅炉。 a．链条炉 b. 往复炉 c.振动炉排炉 d．抛煤机炉排炉
2.2 大气污染物的来源和产生机理
化学工业废气污染
电力工业废气
按污染物性质可分为三大类： 第一类为含无机污染物的废气； 第二类为含有机污染物的废气； 第三类为既含无机污染物又含有 机污染物的废气
2.1 大气污染物的性质
2.1 大气污染物的性质
烟尘一般含硫、氮、碳的氧化物等有毒气体和不完全燃烧的炭粒，而且还有许 多稠环碳氢化合物，其中有的是强致癌物质，如苯并芘、苯并蒽等。
扬尘又分为一次扬尘和二次扬尘：
一次扬尘是指在处理散状物料时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出，污染局 部地带； 二次扬尘是指由于室内空气流、室内通风造成的流动空气及设备运动部件转动生成的气流，
2.1 大气污染物的性质
1.硫氧化物
2.氮氧化物
3.碳氧化物
4.碳氢化合物
5. 酸雾
6.光化学烟雾
7.卤化物
8. 汽车尾气
2.1 大气污染物的性质
1. 大气中的主要污染物有哪些？ 2. 大气中的主要颗粒污染物有哪些？各有什么特性？ 3. 粉尘的主要性质有哪些？ 4. 大气中的主要气态污染物有哪些？各有什么危害？
⑴ 车辆保有量高速增长，城市道路负荷持续增加、许多重要道路车流已趋于饱和，发生交通拥堵的频率 和持续的时间明显增加。 ⑵ 车辆运行速度降低，加速、减速、怠速频繁，运行工况恶化。 ⑶ 许多机动车往往在富燃料状态下运行。 ⑷ 城市非机动车负荷大，影响了机动车运行状况。 ⑸ 公共交通的主导地位尚未完全确立，城市运输效率低下。