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第9章 气体污染物净化设计与设备 第9章 气体污染物净化设计与设备 9.1 集气罩的设计 9.2 气态污染物净化原理与设备 9.3 吸附法净化原理与设备 9.4 冷凝法净化原理与设备 9.5 催化法净化原理与设备 9.6 燃烧法净化原理与设备 9.1 集气罩的设计 集气罩能够进行气体的收集，主要的原因在于罩口气流的运动规律，一般来说，集气罩罩口的运动方式有两种：一种是吸气口气流的吸入流动；另一种是吹气口气流的射流流动。 按罩口气流流动方式可将集气罩分为两大类：吸气式集气罩和吹吸式集气罩。利用吸气气流捕集污染空气的集气罩称为吸气式集气罩，而吹吸式集气罩则是利用吹吸气流来控制污染物扩散的。按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，还可将吸气式集气罩分为密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩等。 表示集气罩性能特性的主要技术经济指标为排风量和压力损失。 9.2 气态污染物净化原理与设备 化学上可将气态污染物分为两大类；一类是有机污染气体，另一类是无机污染气体。有机污染气体主要包括各种烃类、醛类、酸类、醇类、酮类以及胺类等。无机污染气体主要包括以N0和N02为主的含氮化物、以SO2为主的含硫化合物、碳的氧化物、卤素及其化合物等。气态污染物在废气中呈分子态，分布均匀，不能像颗粒物那样可以利用重力、离心力、静电力等使其与废气得以分离。气态污染物的控制主要是利用其物化性质，如溶解度、吸附力、湿度、露点和选择性化学反应等的差异，将污染物从废气中分离出来；或者将污染物质转化为无害或易于处理的物质。常用的方法有吸收法、吸附法、冷凝法、催化转化法和燃烧法等。本章将对用于气态污染物控制的典型设备及其原理进行阐述。 9.2 气态污染物净化原理与设备 吸收法净化原理与设备：吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中的物理溶解度或者化学反应活性的不同将混合物进行分离的一种方法。吸收净化法具有效率高、设备简单的特点，被广泛应用于气态污染物的控制工程，它不仅是减少或消除气态污染物向大气排放的重要途径，且还可将污染物转化有用的产品。 吸收法净化设计原理：可将吸收分为物理吸收和化学吸收两类。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。化学吸收则是伴有显著化学反应的吸收过程，被吸收的气体(简称吸收质）与吸收剂中的一个或多个组分发生化学反应。 填料塔的设计：填料塔主要由塔体、填料支承、填料、液体喷淋、液体再分布、气体进口管等部件所组成，其设计程序为：收集资料，确定流程，计算吸收剂用量，选择填料，填料塔直径的计算，填料塔的高度。 9.3 吸附法净化原理与设备 与液体的吸附不同，气体吸附是利用某些多孔性固体物质表面上未平衡或未饱和的分子力，把气体混合物中的一种或几种有害组分吸留在固体表面上，然后将其从气流中分离并除去的净化操作过程。 吸附法净化是一种干法工艺，与湿法(例如吸收净化法)相比，具有工艺流程简单、净化效率高、无腐蚀性、一般无二次污染等优点。在大气污染控制当中，吸附过程能够有效地分离出废气中浓度很低的气态污染物。例如，低浓度SO2和NO2尾气的净化处理，吸附净化后的尾气能够达到排放标准，分离出来的污染物还可以作为资源回收再利用。 9.3 吸附法净化原理与设备 吸附平衡：在一定条件下，当流体与吸附剂充分接触之后，一方面流体中的吸附质将被吸附剂吸附，称该过程为吸附过程。随着吸附过程的进行，吸附质在吸附剂表面上的数量会逐渐增加，一部分已被吸附的吸附质，由于热运动的结果而脱离吸附剂的表面，回到混合气体中去，该过程称为解吸过程。在一定的温度下，当吸附速度和解吸速度相等(即达到吸附平衡)时，流体中吸附质的浓度(或分压)称为平衡浓度(或平衡分压)，而吸附剂对吸附质的吸附量为平衡吸附量。平衡吸附量与平衡浓度(或平衡分压)之间的关系即为吸附平衡关系，通常用吸附等温曲线或吸附等温式来表示。 吸附速率：吸附剂对吸附质的吸附效果，除了用吸附容量表示之外，还必须以吸附速率来衡量。所谓的吸附速率，指的是单位质量的吸附剂（或单位体积的吸附剂）在单位时间内所吸附之吸附质的量。吸附速率决定了需要净化的混合气体和吸附剂的接触时间，吸附速率快，所需要的接触时间就短，需要的吸附设备容积就小。通常吸附质被吸附剂吸附的过程可以分为三步：①吸附质从气流主体穿过颗粒层周围气膜扩散至吸附剂颗粒的外表面，称为外扩散过程；②吸附质从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上的,微孔扩散进入颗粒内部，达到颗粒的内表面，称为内扩散过程；③在吸附剂内表面上的吸附质被吸附剂吸附，称为表面吸附过程。解吸时这些过程则逆向进行，首先进行被吸附质的解吸，经内扩散传递至外表面，再从外表面扩散至流动相主体，完成解吸过程。 9.3 吸附法净化原理与设备 固定床吸附器的设计： 收集数据：固定床吸附器操作时影响吸附过程的因素有很多。床层内包括已