吸收法凈化氣體污染物實(shí)驗(yàn)

1、環(huán)工綜合實(shí)驗(yàn)（2）（吸收法凈化氣體污染物實(shí)驗(yàn)）實(shí)驗(yàn)報(bào)告專 業(yè) 環(huán)境工程 班 級(jí) 卓越環(huán)工1201 姓 名 陳睿 指導(dǎo)教師 李響 成 績 東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心二0一五 年 五 月誠信做人；數(shù)據(jù)真實(shí)；分析合理；富于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目吸收法凈化氣體污染物實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類別綜合實(shí) 驗(yàn) 室實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 間2015年 5 月 7 日 13 時(shí) 16 時(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度:濕度:同組人數(shù) 9本實(shí)驗(yàn)報(bào)告由我獨(dú)立完成，絕無抄襲！承諾人簽名1、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解吸收法凈化氣態(tài)污染物的原理。2. 計(jì)算實(shí)際的吸收效率。二、 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備1.氣體吸收裝置，分析天平2.氫氧化鈉溶液，鹽酸溶液，碳酸鈉，鄰苯二甲酸氫鉀，甲基橙

2、指示劑，酚酞指示劑1-噴淋管 2-填料吸收塔 3-堿液儲(chǔ)槽 4-尾氣吸收瓶 5-酸性氣體瓶 6-加熱裝置 7-鐵架臺(tái)3、 實(shí)驗(yàn)原理 氣體吸收是氣體混合物中一種或多種組分溶解于選定的液體吸收劑中，或者與吸收劑中的組分發(fā)生選擇性化學(xué)反應(yīng)，從而將其從氣流中分離出來的操作過程。 從大氣污染控制的角度看，用吸收法凈化氣態(tài)污染物，不僅是減少甚至消除氣態(tài)污染物向大氣中排放的重要途徑，而且還能將污染物轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品。吸收可分為物理吸收和化學(xué)吸收。在物理吸收中，氣體組分在吸收劑中只是單純的物理溶解過程；而在化學(xué)吸收中，吸收質(zhì)在液相中與反應(yīng)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而降低液相中純吸收質(zhì)的含量，增加了吸收過程的推動(dòng)力，

3、提高了吸收速率。物理吸收中，吸收速率決定于吸收質(zhì)在氣膜和液膜中的擴(kuò)散速率?；瘜W(xué)吸收中，吸收速率除與擴(kuò)散速率有關(guān)外，還與化學(xué)反應(yīng)的速率有關(guān)?；瘜W(xué)吸收過程既應(yīng)服從被吸收組分的氣液平衡關(guān)系即相平衡關(guān)系，也應(yīng)服從化學(xué)平衡關(guān)系。對于物理吸收及氣液相反應(yīng)原理，應(yīng)用最廣泛且較成熟的是“雙膜理論”。采用一般的物理吸收是不能滿足實(shí)際處理中處理氣體流量大、吸收組分濃度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化學(xué)吸收過程。在實(shí)際生產(chǎn)中，對于吸收設(shè)備的最基本要求是：氣液之間有較大的接觸面積和一定的接觸時(shí)間，且氣液之間擾動(dòng)強(qiáng)烈，吸收阻力小，吸收效率高；結(jié)構(gòu)簡單，操作穩(wěn)定。最常用的是填料塔，其次是板式塔，另外還有

4、噴灑塔和文丘里吸收器。本實(shí)驗(yàn)中采用的吸收裝置是填料塔，填料采用的是鮑爾環(huán)。氣體化學(xué)吸收操作中的幾個(gè)要點(diǎn)1.吸收劑的選擇是決定分離效果的關(guān)鍵因素之一選擇原則：(1) 溶解度要大 (2)良好的選擇性 (3) 蒸汽壓要低 (4) 較低的粘度且不易起泡 (5) 再生性能好 (6) 化學(xué)及熱穩(wěn)定性好 (7) 毒、腐蝕性小，不易燃 (8) 資源充足，廉價(jià)易得2. 吸收塔結(jié)構(gòu)與填料 填料塔結(jié)構(gòu)圖如右。 填料的作用及要求：增加氣液擾動(dòng)；改善表面潤濕性能；減小壓降；增大比表面積 常用材質(zhì)有陶瓷、金屬、塑料、玻璃、石墨等。4、 實(shí)驗(yàn)步驟1、在堿液儲(chǔ)槽中加入自來水，尾氣吸收瓶中加入2L 0.2mol/L的NaOH溶

5、液。2、合上水泵，打開吸收塔進(jìn)液閥，并調(diào)節(jié)噴淋流量使其充分潤濕填料塔，并使噴淋液能均勻流下，測定尾氣吸收瓶中堿液的初始濃度。3、開啟空壓機(jī)，調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥，使尾氣吸收瓶中液體出現(xiàn)少量氣泡后，關(guān)閉空壓機(jī)。4、在具塞錐形瓶中加入約150mL水后，加入150mL濃鹽酸，蓋上塞子并開啟空壓機(jī)，加熱具塞錐形瓶。瓶中液體沸騰后開始計(jì)時(shí)，吸收10分鐘后，關(guān)閉水泵再關(guān)閉氣泵。測定自來水吸收廢酸吸收效率。5、往堿液儲(chǔ)槽中加入NaOH，將堿液槽中液體NaOH濃度調(diào)整為0.10mol/L左右。6、合上水泵，打開吸收塔進(jìn)液閥，并調(diào)節(jié)噴淋流量使其充分潤濕填料塔，并使噴淋液能均勻流下，測定堿液槽中堿液的準(zhǔn)確濃度。7、在具塞錐

6、形瓶中加入約150mL水后，加入150mL濃鹽酸，蓋上塞子并開啟空壓機(jī)，加熱具塞錐形瓶。瓶中液體沸騰后開始計(jì)時(shí)，吸收10分鐘后，關(guān)閉水泵再關(guān)閉氣泵。測定堿液吸收廢酸吸收效率。8.計(jì)算自來水和堿液吸收廢酸的效率，并效率形成差異的分析原因。5、 實(shí)驗(yàn)記錄及原始數(shù)數(shù)據(jù)記錄如下：項(xiàng)目平行試驗(yàn)序號(hào)儲(chǔ)液槽溶液吸收瓶溶液吸收后吸收前吸收后碳酸鈉質(zhì)量，g標(biāo)定溶液體積，ml鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量，g標(biāo)定溶液體積，ml鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量，g標(biāo)定溶液體積，ml物理吸收10.020232.500.810420.500.607715.3820.020533.400.812620.300.604219.12 項(xiàng)目平行試驗(yàn)序號(hào)

7、儲(chǔ)液槽溶液吸收瓶溶液吸收前吸收后吸收后鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量，g標(biāo)定溶液體積，ml鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量，g標(biāo)定溶液體積，ml鄰苯二甲酸氫鉀質(zhì)量，g標(biāo)定溶液體積，ml化學(xué)吸收10.400921.000.309921.600.740722.2520.421822.000.313221.700.714421.20六、數(shù)據(jù)處理及結(jié)論實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：計(jì)算公式：1.鹽酸濃度計(jì)算：式中：m的質(zhì)量（g）；M的摩爾質(zhì)量，106；V消耗鹽酸溶液的體積（）2.氫氧化鈉溶液濃度計(jì)算：式中：m鄰苯二甲酸氫鉀的質(zhì)量（g）；M鄰苯二甲酸氫鉀的摩爾質(zhì)量，204；V消耗氫氧化鈉的體積（） 3.填料塔的吸收效率計(jì)算：式中：填料塔的吸收效

8、率，；M1，M1分別為堿液儲(chǔ)槽中吸收前和吸收后的堿液濃度，mol/l；M2，M2分別為尾氣吸收瓶中吸收前和吸收后的堿液濃度，mol/l；V1，V2 分別為堿液儲(chǔ)槽和尾氣吸收瓶中堿液的體積，ml；以物理吸收為例計(jì)算如下：a.水槽中HCL濃度為：C1(HCL)=20.0202100010632.50=1210-3mol/L C2(HCL)= 20.0205100010654.58=1210-3mol/L平均C(HCL)=1210-3mol/L吸收塔（水槽中）吸收HCL的物質(zhì)的量為：1210-310=0.012molb.標(biāo)定的NaOH濃度為C1(NaOH)=0.194mol/LC2(NaOH)=0.

9、197mol/L平均C(NaOH)=0.196 mol/Lc.吸收后吸收瓶內(nèi)NaOH 濃度為：C1(NaOH)=0.193mol/LC2(NaOH)=0.155mol/L平均C(NaOH)=0.174 mol/L吸收瓶中吸收HCL的物質(zhì)的量為：(0.1955-0.174)10=0.215mold.吸收效率為：項(xiàng)目平行試驗(yàn)序號(hào)儲(chǔ)液槽溶液吸收瓶溶液吸收后吸收前吸收后碳酸鈉物質(zhì)的量，mol 104標(biāo)定溶液體積，ml酸液濃度，mol/l鄰苯二甲酸氫鉀物質(zhì)的量，mol 103標(biāo)定溶液體積，ml堿液濃度，mol/l鄰苯二甲酸氫鉀物質(zhì)的量，mol 103標(biāo)定溶液體積，ml堿液濃度，mol/l物理吸收11.9

10、0632.500.0123.96820.500.1942.97615.380.19321.93433.400.0123.97920.200.1972.95819.120.155平均值0.0120.1960.174物理吸收效率： 項(xiàng)目平行試驗(yàn)序號(hào)儲(chǔ)液槽溶液吸收瓶溶液吸收前吸收后吸收后鄰苯二甲酸氫鉀物質(zhì)的量，mol 103標(biāo)定溶液體積，ml酸液濃度，mol/l鄰苯二甲酸氫鉀物質(zhì)的量，mol 103標(biāo)定溶液體積，ml堿液濃度，mol/l鄰苯二甲酸氫鉀物質(zhì)的量，mol 103標(biāo)定溶液體積，ml堿液濃度，mol/l化學(xué)吸收11.96321.000.0931.51721.600.0703.62722.25

11、0.16322.06222.000.0941.53421.700.0713.49821.200.165均值0.0940.0700.164化學(xué)吸收效率：實(shí)驗(yàn)分析： 經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理可以得知，化學(xué)吸收效率遠(yuǎn)高于物理吸收效率，符合實(shí)際情況，故此次實(shí)驗(yàn)成功。七、思考題1、 填料塔吸收影響傳質(zhì)系數(shù)的因素有哪些？ 答：吸收方式：物理性吸收比化學(xué)性吸收要低。與進(jìn)口氣體濃度、氣體流量、吸收液種類及濃度和噴淋密度對傳質(zhì)系數(shù)的影響較大。隨著進(jìn)口氣體濃度的增大，傳質(zhì)系數(shù)逐漸減小；隨著進(jìn)口氣體流量、吸收液濃度及吸收液噴淋密度的增大，傳質(zhì)系數(shù)逐漸增大。與填料和被吸收物質(zhì)的接觸時(shí)間、接觸面積有關(guān)。2、 工業(yè)生產(chǎn)中如何

12、處理含二氧化硫廢氣？可以用填料塔吸收二氧化硫尾氣嗎？ 答：（1）高濃度SO2：冶煉廠、硫酸廠和造紙廠等工業(yè)，SO2濃度通常240，工業(yè)上一般采用多層催化床層。（2）低濃度SO2煙氣脫硫：燃燒設(shè)施直接排放的SO2濃度通常為10-410-3數(shù)量級(jí)。由于SO2濃度低，煙氣流量大，煙氣脫硫通常比較昂貴。工業(yè)上一般采用：根據(jù)脫硫產(chǎn)物處置方式：拋棄法和再生法；根據(jù)脫硫產(chǎn)物狀態(tài)：濕法和干法。（3）主要煙氣脫硫工藝：石灰石/石灰法洗滌：目前應(yīng)用最廣泛的脫硫技術(shù)。石英石和石灰法煙氣脫硫反應(yīng)機(jī)理石英石/石灰法煙氣脫硫示意流程圖改進(jìn)的石灰石/石灰濕法煙氣脫硫：加入己二酸的石灰石法；添加硫酸鎂；雙堿流程。噴霧干燥法煙

13、氣脫硫：一種濕干法脫硫工藝，市場份額僅次于濕鈣法。脫硫過程：SO2被霧化的Ca(OH)2漿液或Na2CO3溶液吸收；溫度較高的煙氣干燥液滴形成干固體廢物；干廢物由袋式或電除塵器捕集。噴霧干燥法煙氣脫硫工藝流程其他濕法脫硫工藝：氧化鎂法；海水脫硫法；氨法。干法脫硫技術(shù)：干法噴鈣脫硫；循環(huán)流化床煙氣脫硫。（4）可以用填料塔吸收二氧化硫，但是需要選擇合理的吸收劑。有大量SO2氣體需被吸收時(shí)，如選用NaOH做吸收劑則不符合經(jīng)濟(jì)性原則；在廢氣中同時(shí)含有CO2等氣體時(shí)，如選用NaOH，則生成的Na2CO3會(huì)妨礙填料塔的吸收。3、 某廠主要生產(chǎn)鋁百葉窗簾，其中鋁片生產(chǎn)工藝如下：其中，清洗并烘干后的鋁卷通過自

14、動(dòng)滾涂過程上色，上色劑采用采用油漆粉和稀釋劑配制而成，稀釋劑中含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴等成分。自動(dòng)滾涂后通過烘干過程使得著色牢固。上色好色的鋁卷即可倒卷、包裝、入成品庫。 噴涂線工藝流程烘干工段產(chǎn)生的廢氣，鋁片烤漆線工藝流程烘干工段和自動(dòng)滾涂工段產(chǎn)生的廢氣年排放量為150萬m3/a，廢氣中含有苯、甲苯、二甲苯等有毒害物質(zhì)，混合濃度為800mg/m3，非甲烷總烴濃度為800mg/m3， 請?jiān)O(shè)計(jì)方案對噴涂線產(chǎn)生廢氣進(jìn)行治理。答：目前含苯廢氣治理技術(shù)主要為吸附凈化技術(shù)、吸收凈化技術(shù)、催化燃燒凈化技術(shù)、生物凈化技術(shù)和光催化氧化技術(shù)。吸附凈化：吸附凈化法處理含苯廢氣是利用顆?；钚蕴?、纖維活性炭或蜂

15、窩狀活性炭巨大的比表面積吸附廢氣中的苯系物，使其凈化。當(dāng)活性炭吸附飽和后可用蒸汽進(jìn)行解析，并回收吸附質(zhì)，活性炭吸附工藝最常用的是固定床吸附器。吸收凈化：吸收法凈化含苯廢氣是采用吸收劑吸收廢氣中的苯系物。常用的吸收劑為柴油、煤油、664消泡劑、碳酸丙烯醋等。該方法對處理大風(fēng)量、常溫、低濃度含苯廢氣比較有效和費(fèi)用低，在工程上得到實(shí)際應(yīng)用。在噴漆工藝過程中，油漆隨壓縮空氣由噴槍中噴出，涂于工件表面，既產(chǎn)生部分漆霧飛揚(yáng)，又有苯、甲苯、二甲苯等溶劑擴(kuò)散。由于漆霧與溶劑混雜在氣相中，形成氣相非均一系統(tǒng)，目前主要采用吸收凈化法處理。以水為吸收介質(zhì)，對“三苯”去除率達(dá)到以上80%。催化燃燒凈化：催化燃燒凈化是

16、在克服熱力燃燒耗能大等缺點(diǎn)上發(fā)展起來的。目前國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中比較先進(jìn)的工藝是采用“ 吸附濃縮一催化燃燒”流程，即將濃度較低的含苯廢氣先用蜂窩狀活性炭吸附以達(dá)到凈化空氣的目的，當(dāng)吸附飽和后再用熱空氣脫附使蜂窩活性炭再生，脫附溫度控制在120150 。脫附出的含苯廢氣被送往稀土鈣欽礦蜂窩陶瓷催化床進(jìn)行催化燃燒溫度控制在300，脫附濃度可達(dá)到2000mg/m3以上，可在催化床上維持自燃，達(dá)到節(jié)能、運(yùn)行管理費(fèi)用少的目的。生物凈化：生物凈化法處理有機(jī)廢氣是在已成熟的采用微生物處理廢水方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。生物凈化含苯廢氣過程實(shí)質(zhì)上是一種氧化分解過程。光催化氧化法：適合處理高濃度、氣量大、穩(wěn)定性強(qiáng)的有毒有

17、害氣體，是利用人工紫外線燈管產(chǎn)生的真空波紫外光作為能源來活化光催化劑，驅(qū)動(dòng)氧化還原反應(yīng)，利用空氣中的氧作為氧化劑，能夠在常溫下將廢臭氣體完全氧化成無毒無害的物質(zhì)，不留任何二次污染。（1）在噴漆工藝過程中，油漆隨壓縮空氣由噴槍中噴出，涂于工件表面，既產(chǎn)生部分漆霧飛揚(yáng)，又有苯、甲苯、二甲苯等溶劑擴(kuò)散。由于漆霧與溶劑混雜在氣相中，形成氣相非均一系統(tǒng)，目前主要采用吸收凈化法處理。以水為吸收介質(zhì)，對“三苯”去除率達(dá)到以上80%，因此，用吸收凈化法能達(dá)到較好處理效果。（2）我國大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(B16297-1996)對現(xiàn)有污染源中苯、甲苯、二甲苯、非甲烷總烴的最高允許排放濃度分別為17 mg/m3 、60 mg/m3