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废气净化的基本方法

空气净化可以通过许多不同的方法来实现,比如,废气中的污染物可以通过过滤、重力)分离、电沉积、冷凝、燃烧、膜分离、生物降解、吸收、吸附和催化转化等方法从废气中,以去除,至于是将污染物作为资源回收下来,还是将它销毁,这取决于用户的具体情况和污,染物的物理、化学和生物性质。下面将就污染物净化的基本方法作一个简单的介绍。

2.1吸收净化法

吸收是净化气态污染物最常用的方法。吸收法被定义为:用适当的液体吸收剂处理废,气,使废气中气态污染物溶解到吸收液中或与吸收液中某种活性组分发生化学反应而进入液相,这样使气态污染物从废气中分离出来的方法;或者说,利用吸收剂将混合气体中一种或,数种组分(吸收质)有选择地吸收分离的过程称作吸收。吸收常被分为物理吸收和化学吸收,其区别见表2-1.           1.jpg

表2-1吸收分类,在物理吸收中,被溶解的分子没有发生化学反应,溶剂和溶质之间仅存在微弱的分子A吸引力,被吸收的溶质可通过吸收的逆过程加以回收,如图2-1所示。无论是物理吸收还是化学吸收,都会遵循相平衡规律。                            2.jpg

2.1.1 气液系统的相平衡

当气、液相相接触,气、液相之间存在物质传递现象,气相组分溶于液相中去,液相组分逃逸至气体中来,这是一个动态过程。在一定温度和压力下,两相物质传递将达到一个动态平衡。在动态平衡时,两相中组分浓度之间将遵从一定的比例关系。相平衡常数:

y =mxr,(2-1)

式中x. y为与液相中组分浓度1;平衡的该组分在气相中的浓度; m为相平衡常数。亨利定律:

P" =E,x,

式中, P,"为与液相中组分浓度1,平衡的该组分在气相中的分压; E,为亨利系数。亨利定律另一形式:

(2-2)x=HP

(2-3)式中, H,为溶解度系数。

2.1.2 双膜理论

前面讲了气液系统相平衡关系,气液系统中物质是怎样传递的呢?

解释气液系统物质传递的理论很多,有: ①由刘易斯(W. K. Lewis)和怀特曼,(W. G. Whitman)在19世纪20年代提出的双膜理论; ②1935年希格比(Higbie)提出的,溶质渗透理论; 31951年丹克沃茨(Danckwerts)提出的表面更新理论; ④图子(Tuki)等于1958年提出的膜渗透理论。

双膜理论简单、明了,在传质领域占有重要地位,它不仅可用来分析物理吸收过程,也可用它分析化学吸收过程,其要点如下。

两相间有物质传递时,相界面两侧各有一层极薄的静止膜,传递阻力都集中在这里,这实际上是继承了“滞流膜”模型的观点。例如气-液相间的传质,如图2-2所示,气相侧和液相侧的传质通量分别为:

            NAG =kg(pA-pa)=PA-PA

            NAL.=k, (CA-CA)"ui

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式中, ka为以分压差为推动力表示的气相传质分系数, kmol/(s.m2 . kPa); k为u浓度差为推动力表示的液相传质分系数, m/s, pA, pA分别为气相湍流主体和气液界面t的溶质气体分压, kPa; CA、C,分别为液相湍流主体和气液界面上溶质的液相浓度,kmol/m.

物质通过双膜的传递过程为稳态过程,没有物质的积累,即NAG-NAL,写作,NAk;(pA-pA))-k(CAi-CA)

(2-6)

假定气液界面处无传质阻力,且界而处的气液达到平衡, 即pAi和CAi在气-液相平衡线上,写作,

PA-f(CA)

若气液相平衡关系服从亨利(Henry)定律,则式(2-7)可写作,

PAHy=mr

原则上讲,若已知气、液相传质分系数k,和k,我们便可通过双膜模型导出式(2-6)和式(2-7),联立求解得到未知的气、液界面组成pA和CA,再利用式(2-4)或式(2-5)束得传质通量NA.