大氣污染控制工程教學(xué)大綱中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院

1、大氣污染控制工程教學(xué)大綱一、課程及教師基本信息課程名稱（中/英文）大氣污染控制工程Air Pollution Control Engineering課程編號21013920學(xué)分3課程性質(zhì)專業(yè)必修授課對象高年級本科生先修課程要求環(huán)境科學(xué)與工程導(dǎo)論，畫法幾何與工程制圖，物理化學(xué)等課程任課教師信息姓名?；衤毞Q副教授辦公時(shí)間及地點(diǎn)：工作日8:00-17:00，環(huán)境學(xué)院辦公電話、郵箱地址：無，chz助教信息姓名助教辦公（答疑或輔導(dǎo)）時(shí)間郵箱地址課程教學(xué)目標(biāo)本課程結(jié)合大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等其它教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生進(jìn)行大氣污染控制工程設(shè)計(jì)、科研及技術(shù)管理打下必要的基礎(chǔ)。課程簡介大氣

2、污染控制工程是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課。本課程主要討論大氣污染控制的基本理論、各種控制方法的過程分析及典型控制設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，并培養(yǎng)學(xué)生分析和解決大氣污染控制工程問題的能力。結(jié)合大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等其它教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生進(jìn)行大氣污染控制工程設(shè)計(jì)、科研及技術(shù)管理打下必要的基礎(chǔ)?？己朔绞狡綍r(shí)考核(包括實(shí)驗(yàn))（60 %）考核類型課堂表現(xiàn)及作業(yè)課程實(shí)驗(yàn)課程報(bào)告占總考核比例（ %）202020期末考核（40 %）閉卷考試學(xué)習(xí)要求Ø 了解主要大氣污染物及其發(fā)生源，環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和綜合防治措施；Ø 掌握有關(guān)除塵技術(shù)的基本理論，具有選用除塵設(shè)備、設(shè)計(jì)除塵

3、系統(tǒng)的能力；Ø 掌握氣態(tài)污染物控制的基本原理及其方法，能進(jìn)行一般氣態(tài)污染物控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和典型設(shè)備的工藝計(jì)算；Ø 了解大氣擴(kuò)散的基本原理，初步學(xué)會估算大氣污染物濃度和煙囪高度。注1：平時(shí)考核（ %）課程作業(yè)（ %）+研討交流（ %）+期中考核（ %）； 2：平時(shí)考核應(yīng)占總成績的40-70%。二、教學(xué)進(jìn)度及基本內(nèi)容教學(xué)進(jìn)度安排教學(xué)周章節(jié)名稱講授內(nèi)容及掌握程度研究型學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)時(shí)間（小時(shí)）第1周第一章 緒論第二章 燃燒過程中污染物形成機(jī)理第一章：大氣污染、污染物、來源及其危害第二章：1 燃料的性質(zhì)2 燃料燃燒過程第2周第二章 燃燒過程中污染物形成機(jī)理3. 煙氣體積及污染

4、物排放量計(jì)算4. 燃燒過程中硫氧化物的形成5. 燃燒過程中氮氧化物的形成6. 燃燒過程中顆粒污染物的形成7. 燃燒過程中其它污染物的形成課程作業(yè)2第3周第三章 大氣污染氣象學(xué)1. 大氣圈結(jié)構(gòu)與氣象要素2. 大氣的熱力過程3. 大氣的運(yùn)動和風(fēng)第4周第四章大氣污染物擴(kuò)散模式1湍流擴(kuò)散的基本理論2高斯擴(kuò)散模式3污染物濃度的估算方法4特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式5城市及山區(qū)的擴(kuò)散模式6煙囪高度的設(shè)計(jì)課程作業(yè)2第5周第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)1粉塵的粒徑及粒徑分布2粉塵的物理性質(zhì)3凈化裝置的性能4顆粒捕集理論基礎(chǔ)第6周第六章顆粒物污染控制技術(shù)1機(jī)械式除塵器2電除塵器第7周第六章顆粒物污染控制技術(shù)3濕式除塵

5、器4過濾式除塵器5除塵器的選擇與發(fā)展課程作業(yè)2第8周第七章氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)1吸收法2吸附法3催化法文獻(xiàn)綜述2第9周第八章硫氧化物污染控制1硫循環(huán)和硫排放2燃燒前和燃燒中脫硫技術(shù)與工藝3燃燒后煙氣脫硫技術(shù)及其研究進(jìn)展4燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)綜合評價(jià)5中國控制酸雨和二氧化硫污染的政策課程作業(yè)2第10周第九章氮氧化物污染控制1氮氧化物性質(zhì)及來源2燃燒過程中氮氧化物的形成機(jī)理3低氮氧化物燃燒技術(shù)4煙氣脫硝技術(shù)課程作業(yè)2第11周第十章?lián)]發(fā)性有機(jī)化合物污染控制1蒸氣壓及蒸發(fā);2VOCs污染預(yù)防;3VOCs污染控制方法和工藝課程作業(yè)2第12周第十一章城市機(jī)動車污染控制1城市交通趨勢與機(jī)動車污染狀況；

6、2內(nèi)燃機(jī)污染物形成機(jī)理；3機(jī)動車排放控制技術(shù)評；價(jià)； 4城市機(jī)動車排放污染控制綜合規(guī)劃第13周第十二章 大氣污染與全球氣候全球氣候變化與大氣污染第14周課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)第15周課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)第16周習(xí)題及討論課習(xí)題答疑及課程研討交流第17周課程考試注：1. 掌握程度指學(xué)生應(yīng)掌握教師講授內(nèi)容的程度，分為“熟練掌握、熟悉、了解”等；2. 學(xué)習(xí)內(nèi)容包括課前閱讀、課程作業(yè)、課后復(fù)習(xí)、文獻(xiàn)綜述、課下實(shí)驗(yàn)、課程論文等； 3. 在教學(xué)過程中，“教學(xué)進(jìn)度及基本內(nèi)容”可以根據(jù)實(shí)際情況有小幅度調(diào)整。三、推薦教材及閱讀文獻(xiàn)（包括按章節(jié)提供必讀文獻(xiàn)和參考文獻(xiàn)）Ø 郝吉明、馬廣大、王書肖主編，大氣污染控制工程（第三

7、版），高等教育出版社，2002Ø 郝吉明主編，大氣污染控制工程例題與習(xí)題集，高等教育出版社，2003Ø Noel De Nevers, Air Pollution Control Engineering, McGRAW-HILL International Editions，清華大學(xué)出版社，2000課程負(fù)責(zé)人（簽字）： 基層教學(xué)組織（教研室）負(fù)責(zé)人（簽字）： 學(xué)院（系）、部主管領(lǐng)導(dǎo)（簽字）： 學(xué)院（系）、部（蓋章） _年_月_日 大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱（中文）大氣污染控制工程（英文）Air Pollution Control Engin

8、eering課程編號21013920課程性質(zhì)專業(yè)必修先修課程環(huán)境科學(xué)與工程導(dǎo)論，畫法幾何與工程制圖，物理化學(xué)等課程授課對象高年級本科生總學(xué)分（課時(shí)）3學(xué)分其中：理論教學(xué)課時(shí)2學(xué)分其中：實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)1學(xué)分課程簡介大氣污染控制工程是高等學(xué)校環(huán)境工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課。本課程主要討論大氣污染控制的基本理論、各種控制方法的過程分析及典型控制設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，并培養(yǎng)學(xué)生分析和解決大氣污染控制工程問題的能力。結(jié)合大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等其它教學(xué)環(huán)節(jié)，為學(xué)生進(jìn)行大氣污染控制工程設(shè)計(jì)、科研及技術(shù)管理打下必要的基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)本課程結(jié)合大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）等其它教學(xué)

9、環(huán)節(jié)，為學(xué)生進(jìn)行大氣污染控制工程設(shè)計(jì)、科研及技術(shù)管理打下必要的基礎(chǔ)。二、教師基本信息教師信息姓名常化振職稱副教授辦公時(shí)間及地點(diǎn) 工作日8:00-17:00，環(huán)境學(xué)院辦公電話、郵箱地址 無，chz助教信息姓名 秦萱助教辦公（答疑或輔導(dǎo)）時(shí)間 第十五、十六周郵箱地址三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目序號實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)場所實(shí)驗(yàn)周次實(shí)驗(yàn)課時(shí)分組人數(shù)實(shí)驗(yàn)一SCR催化劑制備理工樓909144-實(shí)驗(yàn)二催化轉(zhuǎn)化法去除氮氧化物理工樓909145-實(shí)驗(yàn)三袋式除塵器性能測定實(shí)驗(yàn)理工樓909154-四、實(shí)驗(yàn)安排實(shí)驗(yàn)一 SCR催化劑制備一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模荷钊肓私釹CR催化轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域，加深對催化劑制備的認(rèn)識，掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法與技能。二、實(shí)驗(yàn)

10、步驟：1.稱取一定量的仲鎢酸胺和偏釩酸胺加入40mL去離子水中，加少量草酸促進(jìn)溶解，適當(dāng)加熱促進(jìn)溶解，至其完全溶解，制備一系列的不同釩、鎢質(zhì)量比的V-W溶液。2將TiO2（P25型）浸漬于活性組分溶液中，攪拌1h后，緩慢加熱攪拌至漿糊狀，3.置于烘箱中，在110度下干燥過夜。4.最后于馬弗爐上500度焙燒4h，自然冷卻至室溫。5.研磨制得40-60目的V2O5-WO3/TiO2粉末。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)二 催化轉(zhuǎn)化法去除氮氧化物一、實(shí)驗(yàn)意義和目的隨著我國煙氣和機(jī)動車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，對煙/尾氣中的主要污染物氮氧化物(NOx)在富氧條件下的排放控制變得越來越緊迫，而其中最有效易行的就是選擇性

11、催化還原法（SCR）通過在SCR裝置或催化轉(zhuǎn)化器將NOx轉(zhuǎn)化為無害的氮?dú)?。通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，不但可以深入了解該研究領(lǐng)域，更可加深對課程中催化轉(zhuǎn)化法去除污染物相關(guān)章節(jié)的理解，并掌握相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法與技能。二、實(shí)驗(yàn)原理 在催化劑的作用下，煙氣/汽車尾氣中的氮氧化物被外加的氨氣還原劑選擇性還原，總的反應(yīng)方程式為4NO+4NH3+O24N2+6H2O本試驗(yàn)以鋼瓶氣為氣源，以高純氮?dú)鉃槠胶鈿?，模擬煙氣/汽車尾氣中一氧化氮（NO）和氧氣（O2）濃度，并設(shè)定其流量，在不同溫度下，通過測量催化劑反應(yīng)器進(jìn)出口氣流中NOx的濃度，評價(jià)催化劑對NOx的去除效率。通過改變氣體總流量改變反應(yīng)的空速（GHSV，氣體量與催化

12、劑樣品量之比，h-1），通過調(diào)節(jié)NO的進(jìn)氣量改變其入口濃度，評價(jià)催化劑在不同空速、不同NO入口濃度條件下的活性。三、實(shí)驗(yàn)裝置、流程和儀器本實(shí)驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)和加工的固定床反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。利用高壓鋼瓶氣N2、NO、O2、NH3模擬汽車尾氣，反應(yīng)器進(jìn)出口的NOx濃度由尾氣分析儀測定。本實(shí)驗(yàn)采用的催化劑為自制SCR催化劑。實(shí)驗(yàn)裝置見下圖所示：四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟（一）催化劑的制備 制備方法采用浸漬法，具體參數(shù)略。（二）催化劑活性評價(jià)1稱取催化劑樣品約200mg，裝填于反應(yīng)器中。2連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)氣路，檢查氣密性。3調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)設(shè)置各氣體流量，使總流量約為200mL/min，NO濃度約為500ppm，NH3

13、約為500ppm，O2約為5%，設(shè)置氣路為旁通（氣體不經(jīng)過反應(yīng)器），測量并記錄不經(jīng)催化轉(zhuǎn)化的NOx濃度，即入口濃度。4切換氣路使氣體通過反應(yīng)器，設(shè)定反應(yīng)器初始溫度為150°C。5待溫度穩(wěn)定后測定NOx濃度，待其穩(wěn)定后記錄數(shù)值，即為NOx的出口濃度；6以5°C/min的速率將反應(yīng)器溫度升至450°C，每隔20°C記錄一次數(shù)據(jù)，到達(dá)指定溫度后實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉NO、O2和NH3，降溫。7關(guān)閉氣瓶及儀器，關(guān)閉系統(tǒng)電源，整理實(shí)驗(yàn)室。（三）空速對催化轉(zhuǎn)化效率的影響在催化劑活性最高的兩個(gè)溫度下，通過改變總氣量改變反應(yīng)空速，測定催化劑的活性，每個(gè)流量下待出口濃度穩(wěn)定后記數(shù)

14、。流量設(shè)定為200mL/min，400mL/min，600mL/min，800mL/min。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄參考以下表格對每一部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄。 催化劑制備實(shí)驗(yàn)日期： 記錄人：催化劑：制得催化劑重量(g)：前驅(qū)體稱取重量(g)最終組成及比例實(shí)驗(yàn)步驟：1稱量種類及質(zhì)量2溶解溶液種類去離子水體積（mL）操作順序及現(xiàn)象3浸漬攪拌時(shí)間（h）轉(zhuǎn)速（r/min）加熱時(shí)長（min）4烘干及焙燒烘干溫度及時(shí)間焙燒溫度及時(shí)間升溫速率（oC/min） 對轉(zhuǎn)化效率影響實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)日期： 記錄人：催化劑：重量(mg)：氣體N2NOO2NH3流量(mL/min)濃度空速：溫度（）15017019021023025

15、0NOX出口濃度(ppm)轉(zhuǎn)化效率(%)溫度（）270290310330350370NOX出口濃度(ppm)轉(zhuǎn)化效率(%)溫度（）390410430450NOX出口濃度(ppm)轉(zhuǎn)化效率(%)六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論1作效率溫度、效率空速曲線。2計(jì)算最佳條件下催化劑的活性，對實(shí)驗(yàn)條件下的催化劑去除氮氧化物的性能進(jìn)行評價(jià)。3思考催化反應(yīng)動力學(xué)及反應(yīng)機(jī)理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。4實(shí)驗(yàn)中存在的問題及尚需改進(jìn)的地方實(shí)驗(yàn)二、袋式除塵器性能測定實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 深入理解布袋除塵器的構(gòu)造及運(yùn)行機(jī)理、過程。2. 掌握除塵器性能測定的主要內(nèi)容和方法，并對影響除塵器性能的主要因素有較全面的了解。二、實(shí)驗(yàn)原理一、袋式除塵器袋式除塵器是采用纖維織物作為濾料的過濾式除塵器。氣流通過布袋的孔隙時(shí)，粉塵被捕集于其上，沉積在濾料上的粉塵可在機(jī)械振動作用下從布袋表面除去。二、采用位置選擇實(shí)驗(yàn)中通風(fēng)管直徑比較小，可認(rèn)為在管內(nèi)氣流速度均勻分布，測量時(shí)選取管道中心作為采樣點(diǎn)。三、除塵器阻力的測定使用U型管壓力計(jì)測定六、除塵效率計(jì)算式中：So為除塵器出口顆粒物濃度，g/m3；Si為除塵器入口顆粒物濃度，g/m3；Qo為除塵器出口氣體流量，m3/s；Qi為除塵器入口氣體流量，m3/s；m為濾筒采集粉塵質(zhì)量，gV為采樣體積，m3；v為氣體流速，m/s；t為采樣時(shí)間，s；三、實(shí)驗(yàn)裝置和儀器一、實(shí)驗(yàn)裝置示意圖：二、實(shí)驗(yàn)儀器粉