.精选范本气态污染物控制技术基础[教学目的]通过本章的学习，使同学们了解气态污染物控制的原理及相关计算，掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基本原理、工艺及气态污染物控制中的一些问题。[教学重点]掌握气体扩散、气体吸收、吸附和催化的基本原理和过程了解常用吸收剂、吸附剂和催化剂的特性初步学会设计吸收塔、吸附床和催化转化器[教学难点]双膜理论传质计算及气固相催化反应器的设计。[教学方法及手段]课堂讲授[课外作业][学时分配]6学时[教学内容](1)吸收过程的气液平衡；(2)伴有化学反应的吸收动力学；(3)催化作用原理及气体催化净化；(4)吸收法净化其他气态污染物；(5)吸附理论；(6)吸附设备及其计算方法；(7)吸附法净化有机蒸气；(8)吸附法净化其他气态污染物[自学内容]亨利定律参数的换算第一节气体扩散分子扩散：物质在静止的或者垂直于浓度梯度方向作层流流动的流体中传递，是由分子运动引起的。湍流扩散：物质在湍流流体中的传递，除了由于分子运动外，更主要的是由于流体中质点的运动而引起的扩散的结果：气体从浓度较高的区域转移到浓度较低的区域气体在气相中的扩散1.Gilliland方程气态污染物A通过惰性气体组分B的运动，可用A在B中的扩散系统DAB给出。DAB与气体B通过气体A的扩散系数DAB相等，可由修正的吉里兰Gilliland方程给出：T——绝对温度，DAB——扩散系数，cm2/s，M——气体的摩尔质量，——气体在沸点下呈液态时的摩尔体积，cm3/mol；——气体密度，g/cm3.扩散系数是物质的特性常数之一。同一物质的扩散系数随介质的种类、温度、压强及浓度的不同而变化。2.Stephan过程液体表面位于L1时，污染物的浓度非常低。可假设为零，所以根据道尔顿定律，这一点的pB1可以认为是全压。液体正上方的空气分压pB2可通过蒸汽-液体平衡（VLE）数据得到。上述扩散方程可用于近似标准条件下的气体。——液体A的密度，g/cm3.；L1——液体的初始高度，cm；L2——液体的最终高度，cm；、——分别为L1、L2时空气分压；t——变化时间，s。气体在液相中的扩散气体A通过液体B的扩散系数可以用下式估算：——液体的粘度，cP；——溶剂的缔结因数。扩散系数随溶液浓度变化很大；上式只适用于稀溶液气体吸收一、吸收机理气体吸收是溶质从气相传递到液相的际间传质过程。关于气液的两相的物质传递理论，随着工业的进步和发展，目前已有许多学说，诸如“双膜理论”（又称“滞留膜理论”），“溶质渗透理论”，“表面更新理论”等，但在解释吸收过程机理时，目前仍以双膜理论为基础，其应用也最广泛。该理论是刘易斯（WK·Lewis）和怀特曼（W·gWhiaman）提出的，它不仅适用于分析物理吸收过程，也可用来分析伴有化学反应的化学吸收过程。结合双膜理论示意图解释说明“双膜理论”基本论点。直线表示双膜理论模型两相中浓度分布；虚线表示扩散边界层理论模型两相中浓度分布。基本论点：（1）在气液两相接触时，两相间有个相界面。在相界面附近两侧分别存在一层稳定的滞留膜层（不发生对流作用的膜层）——气漠和液膜。（2）气液两个膜层分别将各项主体流与相界面隔开，滞留膜的厚度随各项主体的流速和湍流状态而变，流速愈大，膜厚度愈薄。图7-2双膜理论示意图气液相质量传递过程是：直至达到动态平衡为止。（3）在界面上，气液两相呈平衡态，即液相的界面浓度和界面处的气相组成呈平衡的饱和状态，也可理解为在相界面上无扩散阻力；在两相主体中吸收质的浓度均匀不变，因而不存在传质阻力，仅在薄膜中发生浓度变化；存在分子扩散阻力，两相薄膜中的浓度差等于膜外的气液两相的平均浓度差。通过上述分析可以看出传质的推动力来自可溶组分的分压差和在溶液中该组分的浓度差，而传质阻力主要来自气膜和液膜。吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称之为吸收速率。根据双膜理论，在稳定吸收操作中，从气相主体传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体吸收质的通量，在界面上无吸收质积累和亏损。吸收传递速率方程：吸收速率=吸收推动力×吸收系数吸收率=吸收推动力/吸收阻力传质系数=1/传质阻力。由于传质推动力表示方法有多种，因而传质速率方程也有多种表示方法。1.气相分传质速率方程分传质速率方程式：描述从一相主体流至气液两相接触表面或从两相接触表面至另一相主体流的传质方程式。设组分是浓度为yA的气相传递到浓度为xA的液相中，如图7-3所示。图7-3气液两相间的传质过程示意图PP——相界面；OC——平衡线设组分从浓度为yA的气相传递到浓度为yAi呈平衡的液相中，如图7-3所示。若以PA—PAi或yA—