催化法净化气态污染物
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、双膜理论吸收是气相组分向液向转移的过程，由于涉及气液两相间的传质，因此这种转移过程十分复杂，现已提出了一些简化模型及理论描述，其中最常用的是双膜理论，它不仅用于物理吸收，也适用于气液相反应。
净 化 气 态 污 染 物 方 法
5.1 净化气态污染物方法控制SO2 、NO x 碳氢化合物、氟化物等气态污染物的排放，主要的途径是净化工艺尾气。
目前常用的方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法等。
5.1.1吸收法5.1.1.1吸收法的基本原理（1）吸收的概念利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组分有选择地吸收分离过程称作吸收（absorption）。
具有吸收作用的物质称为吸收剂（absorbent），被吸收的组分称为吸收质（absorbate）。
吸收操作得到的液体称为吸收液或溶液，剩余的气体称为吸收尾气根据吸收过程中发生化学反应与否，将吸收分为物理吸收和化学吸收。
物理吸收（physical absorption）是指在吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被吸收组分溶于液体的过程，如用水吸收HCl气体。
化学吸收（chemical adsorption）是指吸收过程中发生明显化学反应，如用氢氧化钠溶液吸收SO2，用酸性溶液吸收NH3等气体。
吸收法净化气态污染物就是利用混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同，或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。
由于化学反应增大了吸收的传质系数和吸收推动力，加大了吸收速率，因此对于废气流量大、成分比较复杂、吸收组分浓度低的废气，大多采用化学吸收。
吸收法是分离、净化气体混合物最重要的方法之一，被广泛用于净化含SO2、NO x、HF、HCL等废气。
（2）吸收平衡假定某一个容器中盛有液体（图5-1），在液体上面有一定的气体空间，液体中溶解某种气体，达到平衡状态时，同一时间里溶解于液体中的气体分子数等于从液体中解脱出来的气体分子数。
气体组分能溶于吸收剂中是吸收操作的必要条件。
溶解于吸收剂中的气体量不仅与气体、液体本身性质有关，而且还与液体温度及气体的分压有关。
在一定温度下，气体的分压越大，溶解于吸收剂中的气体量就越多。
亨利定律表明了气体中某种组分的分压与液体中含有该组分的浓度之间的平衡关系，用公式表示为PA=HXA式中 PA 物质A在气相中的平衡分压，H 亨利常数；XA 物质A在液相中的摩尔分数。
了解化学技术对大气污染物的处理原理
了解化学技术对大气污染物的处理原理大气污染是当前全球面临的重要环境问题之一，它直接影响人们的健康和生活质量。
为了解决大气污染问题，化学技术被广泛应用于大气污染物的处理和净化过程中。
本文将介绍几种常见的化学技术，并探讨它们在处理大气污染物中的原理与应用。
一、催化剂氧化技术催化剂氧化技术是一种常用的化学技术，主要通过催化剂的作用加速大气污染物的氧化反应。
在大气中，许多有害物质如二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）和挥发性有机物（VOCs）都具有较强的还原性，它们会对环境和人体产生严重危害。
催化剂氧化技术通过选择合适的催化剂，将这些有害物质氧化为无害的物质，从而实现大气污染物的治理。
例如，选用铂类催化剂可以将CO氧化为二氧化碳，二氧化硫可以通过钒、钼等催化剂的氧化反应转化为硫酸。
催化剂氧化技术具有高效、高选择性和经济性的优点，可以广泛应用于大气污染治理中。
二、沉降技术沉降技术是一种通过净化设备捕捉大气污染物并让其沉降的化学技术。
在大气污染物中，许多细小的颗粒物质如PM2.5和PM10对人体健康影响巨大。
沉降技术通过采用合适的设备，使颗粒物质在大气中发生沉降，以减少其对人体的危害。
常见的沉降技术有静电沉降技术和湿式沉降技术。
在静电沉降技术中，通过静电作用将带电的颗粒物质收集到收集器上，再通过电场调整带电状态，最终达到沉降的目的。
湿式沉降技术则是利用湿度和颗粒物质之间的化学反应，将颗粒物质转化为沉降物，通过处理设备将其去除。
沉降技术对于大气污染物的治理具有显著的效果，可以有效减少颗粒物质对大气和人体的污染。
三、活性炭吸附技术活性炭是一种高效的吸附材料，其结构具有大量的孔隙和表面活性位点，能够吸附大气中的气体污染物。
活性炭吸附技术通过选用合适的活性炭材料，将大气污染物吸附在其表面，从而实现对大气污染物的治理。
活性炭吸附技术的原理是利用活性炭的高比表面积和丰富的孔隙结构，将污染物通过物理吸附、表面化学吸附或化学反应吸附固定在活性炭上，同时也可以将吸附在活性炭上的污染物进行再利用或处理。
大气污染控制工程试题及答案88014
大气污染控制工程试题一、名词解释1、大气稳定度：在垂直方向上大气稳定的程度，即是否易于发生对流。
2、理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气量。
3、双模理论：①气液两项接触时形成一个相界面②相界面两侧存在呈层流流动的气膜和液膜③溶质以分子扩散从气流主体通过这两个膜层进入液相主体④相界面出气液两项存在动态平衡⑤膜层以外无浓度梯度、浓度梯度全部集中在两层膜内4、催化转化法：借助催化剂的催化作用，使气态污染物在催化剂表面上发生化学反应，转化为无害或易于处理与回收利用物质的净化方法。
5、冷凝法：利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的这一性质，采用降低温度、提高系统的压力或既降低温度又提高压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物（如VOCs）冷凝并与废气分离。
二、填空题1.大气污染物的污染源可分为自然污染源和人为污染源.2.常用的除尘器可分为机械除尘器、电除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器。
3.根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍流逆温、锋面逆温五种。
4.按照湍流形成原因，可将湍流分为两种湍流：热力湍流、机械湍流。
5.当吸附剂饱和后需要再生，再生的方法有加热吸附再生、降压或真空解吸再生、置换再生、溶剂萃取再生等。
三、简答题1、燃料完全燃烧所需要具备的条件是什么？答：1)空气条件：燃料燃烧时必须保证供应与燃烧相适应的空气量。
如果空气供应不足，燃烧就不完全。
相反空气量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟热损失。
2)温度条件：燃料只有达到着火温度，才能与氧作用而燃烧。
3)时间条件：燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。
4)燃料与空气的混合条件：混合程度取决于空气的湍流度，若混合不充分，将导致不完全燃烧产物的产生。
2、简述烟流形状与大气稳定度的关系。
答：1)波浪型：烟流呈波浪状，污染物扩散良好，发生在全层不稳定大气中。
2)锥型：烟流呈圆锥形，发生在中性条件下。
催化法净化气态污染物
催化法净化气态污染物概述催化法是一种常用的净化气态污染物的方法，通过催化剂的作用，将污染物转化为无害的物质。
该方法在环保和工业领域得到广泛应用，具有高效、低成本和环保等优点。
催化法的原理催化法净化气态污染物的原理是利用催化剂对污染物进行氧化还原反应，将有害气态污染物转化为无害的气体或固体物质。
催化剂的选择和设计对反应效率和选择性有重要影响。
催化剂的分类•金属氧化物催化剂：如氧化铜、氧化锌等，常用于氧化反应。
•金属负载催化剂：将活性金属负载在载体上，如氧化铝、硅胶等。
•生物催化剂：利用微生物或酶类对污染物进行生物降解。
催化法的应用•汽车尾气处理：利用三元催化器将尾气中的一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物转化为二氧化碳、氮气和水。
•工业废气处理：对含硫化氢、苯、甲醛等有机污染物的废气进行处理。
•燃煤废气净化：将燃煤产生的氮氧化物、二氧化硫等转化为无害气体。
催化法的优势•高效：催化反应速度快，能够高效转化污染物。
•环保：采用催化法净化气态污染物，可降低排放的有害物质，保护环境。
•经济：与其他净化方法相比，催化法成本较低，易于操作和维护。
催化法的挑战•催化剂失活：催化剂在长期使用中可能受到中毒、烧结等影响而失活，需要定期更换或再生。
•反应选择性：催化剂的选择和设计会影响反应的选择性，需要在优化设计中克服这一挑战。
•温度和压力控制：部分催化反应需要特定的温度和压力条件才能高效进行。
结论催化法净化气态污染物是一种高效、环保且经济的方法，广泛应用于汽车尾气处理、工业废气净化等领域。
在未来的研究中，应重点关注催化剂的设计和再生技术，以提高反应效率和选择性，实现更清洁的生产和排放。
催化转化法去除大气污染物
催化转化法去除大气污染物
催化转化法是一种常用的去除大气污染物的方法。
它通过使用催化剂来促进化学反应，使有害气体在反应过程中转化为无害或更安全的物质。
这种方法通常用于去除有毒或有害的气体，如氮氧化物、一氧化碳和二氧化硫。
催化转化法的原理是，当有害气体在催化剂的表面上发生反应时，催化剂会将气体中的有毒成分转化为无毒或更安全的成分。
这种方法的优点在于，它可以有效地去除大气污染物，同时还可以降低能量消耗。
催化转化法在大气污染治理中广泛应用，如在工业排放口、汽车尾气排放口、垃圾焚烧厂和电厂等场所都可以使用这种方法。
然而，催化转化法也有一些缺点，如催化剂的使用寿命有限、需要定期更换催化剂等。
总的来说，催化转化法是一种有效的去除大气污染物的方法，但为了更有效地控制大气污染，应当结合其他措施来使用。
气态的净化方法
气态的净化方法
气态的净化方法主要包括以下几种：
1. 空气过滤：使用空气过滤器可以有效去除气体中的悬浮颗粒、粉尘和细菌等微小污染物，改善室内空气质量。
2. 吸附剂：通过使用吸附剂如活性炭、分子筛等材料，可以吸附空气中的有害气体，如二氧化硫、一氧化碳、甲醛等有机挥发物。
3. 光催化氧化：利用光催化剂如二氧化钛等材料，在紫外光照射下，可以将空气中的有机物质氧化为无害物质。
4. 冷凝法：通过冷凝技术将气体冷凝成液体或固体，实现气态污染物的分离和去除。
5. 电离和化学反应：通过电离装置产生负离子，吸附空气中的微粒污染物，或通过化学反应将有害气体转化为无害物质。
6. 生物净化：利用植物、菌类等生物来吸收或分解空气中的污染物，例如通过室内常见的绿植来吸收二氧化碳和甲醛。
7. 隔离与排放：对于无法直接净化的气体污染物，采取隔离措施，使用通风设备将有害气体排放到室外，减少室内的污染。
需要根据具体情况选择合适的净化方法，并结合多种方法进行综合净化，以达到较好的净化效果。
气态污染物典型净化工艺流程
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一、吸附法。
1. 物理吸附，活性炭吸附、沸石吸附。
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➢ 载体通常是惰性物质，它具有两种作用：一是提供大的 比表面积，节约主活性物质，提高催化剂的活性；二是 增强催化剂的机械强度、热稳定性及导热性，延长催化 剂的寿命。
➢ 助催剂本身无催化性能，但它的少量加入可以改善催化 剂的某些性能。
二、催化剂
催化剂的性能：活性、选择性和稳定性 ➢ 活性是指催化剂加速化学反应速率的能力，通常用单位
烟气脱硝技术
废气脱硝是目前发达国家普遍采用的减少NOx排放的方法 选择性催化还原法（Selective catalytic reduction, SCR） 选择性非催化还原法（Selective non-catalytic reduction, SNCR）
SCR的发明权属于美国，日本率先于20世纪70年代实现商业化应用 日本93%以上废气脱硝采用SCR，运行装置超过300套； 德国20世纪80年代引进，并规定发电量50MW以上的电厂都配备SCR； 台湾有100套以上的SCR装置在运行； 大庆石化、川化集团、北京燕山石化、福建漳州电厂也引进SCR装置
二、选择性催化还原法（SCR）
1、工艺原理
在催化剂作用下，向温度为280 ℃ ~420℃的烟气喷入氨，将 NO还原成N2和H2O
Al2O3-SiO2 Al2O3-MgO
Ni
Al2O3-SiO2 Al2O3-MgO
助催化剂 K2O或Na2O
Pt0.01%～0.015%
第二节 催化转化法的应用
催化法净化含SO2的废气 汽车尾气的催化净化 催化还原法净化含NOx废气 石油炼厂的H2S尾气的催化氧化处理回收
一、催化法净化含SO2的废气
二、催化剂
催化净化法选用催化剂的原则： （1）根据污染气体的成分和确定的化学反应选择恰当的催 化剂； （2）催化剂要有很好的活性、选择性、稳定性； （3）选择催化剂还要考虑其经济性。
二、催化剂
常用的几种废气净化剂的组成
用途
主要活性物质
载体
SO2氧化成SO3
HC和CO氧化为CO2 和H2O
V2O5 6%～12% Pt、Pd、Rh
烟气脱硫的催化氧化流程
二、催化还原法净化含NOx废气
烟气脱硝技术 脱硝技术的难点
➢ 处理烟气体积大 ➢ NOx浓度相当低 ➢ NOx的总量相对较大
烟气脱硝技术
大气烟尘、酸雨、温室效应和臭氧层的破坏已成为危害人类 生存的四大杀手； 燃煤烟气中所含的烟尘、二氧化硫、氮氧化物等有害物质是 造成大气污染、酸雨和温室效应的主要根源； 我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目， 但烟气脱硝还未大 规模开展； 资料表明：如果不继续加强对烟气中氮氧化物的治理，氮氧 化物的总量及其在大气污染物中所占的比重都将上升，并有可 能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
CuO、Cr2O3、Mn2O3和稀土类氧 化物
SiO2 Ni、NiO
Al2O3
苯、甲苯氧化为 CO2和H2O
汽车排气中HC和 CO的氧化
Pt、Pd等
CuO、Cr2O3、MnO2 V2O5 4%～7% CuO 3%～7%
Ni或Al2O3 Al2O3
Al2O3-SiO2
NO x
还原为N2
Pt 或Pd 0.5% CuCrO2
大气污染控制工程
第七章 催化法净化气态污染物
第七章 催化法净化气态污染物
催化法特点：
✓催化法是利用催化剂在化学反应中的催化作用，将废 气中有害的污染物转化成无害的物质，或转化成更易处 理或回收利用的物质的方法。 ✓化学反应发生在气流与催化剂接触过程中，反应物和 产物无需与主气流分离，使操作过程大为简化，对不同 浓度的污染物均具有较高的去除率。 ✓对废气组成有较高要求，不能有过多不参加反应的颗 粒物质或使催化剂性能降低、寿命缩短的物质。
一、催化作用
催化作用机理 阿累尼乌斯方程：
k=k0exp(-E/RT) 反应速率是随活化能
的降低呈指数规律加快的 ，催化剂加速反应速率正 是通过降低活化能来实现
的 对反应A+B C
反应途径
二、催化剂
催化剂的组成
➢ 主活性物质可以单独对反应产生催化作用，一般发生在 主活性物质的表面20～30nm内。
第一节 催化作用与催化剂
一、催化作用
催化剂：能够加速化学反应速率或改变化学反应方向 ，而其本身的化学性质和数量在反应前后没有改变的 物质。 催化作用：催化剂在化学反应过程中所起的加速作用 均相催化：催化剂和反应物处于同一相 多相催化：催化剂与反应物处在不同相
对于气态污染物的催化净化而言，催化剂通常是 固体，因而属于气固相催化反应。
一、催化法净化含SO2的废气
日本的千代田法烟气脱硫就是利用这一原理开发 出来的。该法将SO2氧化成稀硫酸后，可再与石灰石反 应制成销路较好的副产品——石膏。
千代田法工艺流程图
1一吸收塔； 2一氧化塔；3一储槽； 4—结晶槽； 5—离心机； 6—增稠器；7—母液槽
一、催化法净化含SO2的废气
气相催化氧化法是在接触法制硫酸工艺的基础上发 展起来的，其关键反应是用V2O5作催化剂将SO2氧化SO3。 该法处理含高浓度SO2的烟气，如有色冶炼烟气，已比较 成熟。
•催化转化法去除SO2主要有催化氧化和催化还原两大类； •催化还原是用CO或H2S作还原剂，在催化剂的作用下将 SO2转化成单质硫； •催化氧化又分为液相催化氧化和气相催化氧化。 •液相催化氧化法是利用溶液中的铁或者锰等金属离子， 将SO2直接氧化成硫酸，即：
2 S2O O 2 2 H 2 O F 3 e 2 H 2 S4O
烟气脱硝技术
国家环保总局2004年经修改后发布的火电厂大气污染 排放标准(GB13223—2004)对火电厂NOx的排放已做出 限制规定 明确提出新建火电站除满足现行排放标准外 还须预留烟气脱除氮氧化2004年7月1日起执 行，每当量氮氧化物征收排污费0.6元(原来是不收)