吸收法净化气体污染物实验.docx
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吸收法净化气体污染物实验
《环工综合实验
（2）》
（吸收法净化气体污染物实验）
实验报告
专业环境工程
班级卓越环工1201
姓名陈睿
指导教师李响
成绩
东华大学环境科学与工程学院实验中心
二0一五年五月
实验题目
吸收法净化气体污染物实验
实验类别
综合
实验室
实验时间
2015年5月7日13时~16时
实验环境
温度:
湿度:
同组人数
9
本实验报告由我独立完成，绝无抄袭！
承诺人签名
1、实验目的
1.了解吸收法净化气态污染物的原理。
2.计算实际的吸收效率。
二、实验仪器及设备
1.气体吸收装置，分析天平
2.氢氧化钠溶液，盐酸溶液，碳酸钠，邻苯二甲酸氢钾，甲基橙指示剂，酚酞指示剂
1-喷淋管2-填料吸收塔3-碱液储槽4-尾气吸收瓶
5-酸性气体瓶6-加热装置7-铁架台
3、实验原理
气体吸收是气体混合物中一种或多种组分溶解于选定的液体吸收剂中，或者与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将其从气流中分离出来的操作过程。
从大气污染控制的角度看，用吸收法净化气态污染物，不仅是减少甚至消除气态污染物向大气中排放的重要途径，而且还能将污染物转化为有用的产品。
吸收可分为物理吸收和化学吸收。
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；而在化学吸收中，吸收质在液相中与反应组分发生化学反应，从而降低液相中纯吸收质的含量，增加了吸收过程的推动力，提高了吸收速率。
物理吸收中，吸收速率决定于吸收质在气膜和液膜中的扩散速率。
化学吸收中，吸收速率除与扩散速率有关外，还与化学反应的速率有关。
化学吸收过程既应服从被吸收组分的气液平衡关系即相平衡关系，也应服从化学平衡关系。
对于物理吸收及气液相反应原理，应用最广泛且较成熟的是“双膜理论”。
采用一般的物理吸收是不能满足实际处理中处理气体流量大、吸收组分浓度低、吸收效率高和吸收速率快等要求，所以一般多采用化学吸收过程。
在实际生产中，对于吸收设备的最基本要求是：
气液之间有较大的接触面积和一定的接触时间，且气液之间扰动强烈，吸收阻力小，吸收效率高；结构简单，操作稳定。
最常用的是填料塔，其次是板式塔，另外还有喷洒塔和文丘里吸收器。
本实验中采用的吸收装置是填料塔，填料采用的是鲍尔环。
气体化学吸收操作中的几个要点
1.吸收剂的选择是决定分离效果的关键因素之一
选择原则：
（1）溶解度要大
（2）良好的选择性
（3）蒸汽压要低
（4）较低的粘度且不易起泡
（5）再生性能好
（6）化学及热稳定性好
（7）毒、腐蚀性小，不易燃
（8）资源充足，廉价易得
2.吸收塔结构与填料
填料塔结构图如右。
填料的作用及要求：
增加气液扰动；改善表面润湿性能；减小压降；增大比表面积
常用材质有陶瓷、金属、塑料、玻璃、石墨等。
4、实验步骤
1、在碱液储槽中加入自来水，尾气吸收瓶中加入2L0.2mol/L的NaOH溶液。
2、合上水泵，打开吸收塔进液阀，并调节喷淋流量使其充分润湿填料塔，并使喷淋液能均匀流下，测定尾气吸收瓶中碱液的初始浓度。
3、开启空压机，调节进气阀，使尾气吸收瓶中液体出现少量气泡后，关闭空压机。
4、在具塞锥形瓶中加入约150mL水后，加入150mL浓盐酸，盖上塞子并开启空压机，加热具塞锥形瓶。
瓶中液体沸腾后开始计时，吸收10分钟后，关闭水泵再关闭气泵。
测定自来水吸收废酸吸收效率。
5、往碱液储槽中加入NaOH，将碱液槽中液体NaOH浓度调整为0.10mol/L左右。
6、合上水泵，打开吸收塔进液阀，并调节喷淋流量使其充分润湿填料塔，并使喷淋液能均匀流下，测定碱液槽中碱液的准确浓度。
7、在具塞锥形瓶中加入约150mL水后，加入150mL浓盐酸，盖上塞子并开启空压机，加热具塞锥形瓶。
瓶中液体沸腾后开始计时，吸收10分钟后，关闭水泵再关闭气泵。
测定碱液吸收废酸吸收效率。
8.计算自来水和碱液吸收废酸的效率，并效率形成差异的分析原因。
5、实验记录及原始数
数据记录如下：
项目
平行试验序号
储液槽溶液
吸收瓶溶液
吸收后
吸收前
吸收后
碳酸钠质量，g
标定溶液体积，ml
邻苯二甲酸氢钾质量，g
标定溶液体积，ml
邻苯二甲酸氢钾质量，g
标定溶液体积，ml
物
理
吸
收
1
0.0202
32.50
0.8104
20.50
0.6077
15.38
2
0.0205
33.40
0.8126
20.30
0.6042
19.12
项目
平行试验序号
储液槽溶液
吸收瓶溶液
吸收前
吸收后
吸收后
邻苯二甲酸氢钾质量，g
标定溶液体积，ml
邻苯二甲酸氢钾质量，g
标定溶液体积，ml
邻苯二甲酸氢钾质量，g
标定溶液体积，ml
化学吸收
1
0.4009
21.00
0.3099
21.60
0.7407
22.25
2
0.4218
22.00
0.3132
21.70
0.7144
21.20
六、数据处理及结论
实验数据处理：
计算公式：
1.盐酸浓度计算：
式中：
m——的质量（g）；
M——的摩尔质量，106；
V——消耗盐酸溶液的体积（）
2.氢氧化钠溶液浓度计算：
式中：
m——邻苯二甲酸氢钾的质量（g）；
M——邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量，204；
V——消耗氢氧化钠的体积（）
3.填料塔的吸收效率计算：
式中：
η——填料塔的吸收效率，％；
M1，M1’——分别为碱液储槽中吸收前和吸收后的碱液浓度，mol/l；
M2，M2’——分别为尾气吸收瓶中吸收前和吸收后的碱液浓度，mol/l；
V1，V2——分别为碱液储槽和尾气吸收瓶中碱液的体积，ml；
以物理吸收为例计算如下：
a.水槽中HCL浓度为：
C1（HCL）=2×0.0202×1000÷106÷32.50=12×10-3mol/L
C2（HCL）=2×0.0205×1000÷106÷54.58=12×10-3mol/L
平均C（HCL）=12×10-3mol/L
吸收塔（水槽中）吸收HCL的物质的量为：
12×10-310=0.012mol
b.标定的NaOH浓度为
C1（NaOH）=0.194mol/L
C2（NaOH）=0.197mol/L
平均C（NaOH）=0.196mol/L
c.吸收后吸收瓶内NaOH浓度为：
C1（NaOH）=0.193mol/L
C2（NaOH）=0.155mol/L
平均C（NaOH）=0.174mol/L
吸收瓶中吸收HCL的物质的量为：
（0.1955-0.174）×10=0.215mol
d.吸收效率为：
项目
平行试验序号
储液槽溶液
吸收瓶溶液
吸收后
吸收前
吸收后
碳酸钠物质的量，mol×10^4
标定溶液体积，ml
酸液浓度，mol/l
邻苯二甲酸氢钾物质的量，mol×10^3
标定溶液体积，ml
碱液浓度，mol/l
邻苯二甲酸氢钾物质的量，mol×10^3
标定溶液体积，ml
碱液浓度，mol/l
物理吸收
1
1.906
32.50
0.012
3.968
20.50
0.194
2.976
15.38
0.193
2
1.934
33.40
0.012
3.979
20.20
0.197
2.958
19.12
0.155
平均值
——
——
0.012
——
——
0.196
——
——
0.174
物理吸收效率：
项目
平行试验序号
储液槽溶液
吸收瓶溶液
吸收前
吸收后
吸收后
邻苯二甲酸氢钾物质的量，mol×10^3
标定溶液体积，ml
酸液浓度，mol/l
邻苯二甲酸氢钾物质的量，mol×10^3
标定溶液体积，ml
碱液浓度，mol/l
邻苯二甲酸氢钾物质的量，mol×10^3
标定溶液体积，ml
碱液浓度，mol/l
化学吸收
1
1.963
21.00
0.093
1.517
21.60
0.070
3.627
22.25
0.163
2
2.062
22.00
0.094
1.534
21.70
0.071
3.498
21.20
0.165
均值
——
——
0.094
——
——
0.070
——
——
0.164
化学吸收效率：
实验分析：
经过上述实验数据处理可以得知，化学吸收效率远高于物理吸收效率，符合实际情况，故此次实验成功。
七、思考题
1、填料塔吸收影响传质系数的因素有哪些？
答：
①吸收方式：
物理性吸收比化学性吸收要低。
②与进口气体浓度、气体流量、吸收液种类及浓度和喷淋密度对传质系数的影响较大。
随着进口气体浓度的增大，传质系数逐渐减小；随着进口气体流量、吸收液浓度及吸收液喷淋密度的增大，传质系数逐渐增大。
③与填料和被吸收物质的接触时间、接触面积有关。
2、工业生产中如何处理含二氧化硫废气？
可以用填料塔吸收二氧化硫尾气吗？
答：
（1）高浓度SO2：
冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常2％～40％，工业上一般采用多层催化床层。
（2）低浓度SO2烟气脱硫：
燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-4～10-3数量级。
由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵。
工业上一般采用：
①根据脱硫产物处置方式：
抛弃法和再生法；②根据脱硫产物状态：
湿法和干法。
（3）主要烟气脱硫工艺：
①石灰石/石灰法洗涤：
目前应用最广泛的脱硫技术。
石英石和石灰法烟气脱硫反应机理
石英石/石灰法烟气脱硫示意流程图
②改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫：
加入己二酸的石灰石法；添加硫酸镁；双碱流程。
③喷雾干燥法烟气脱硫：
一种湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法。
脱硫过程：
SO2被雾化的Ca（OH）2浆液或Na2CO3溶液吸收；温度较高的烟气干燥液滴形成干固体废物；干废物由袋式或电除尘器捕集。
喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程
④其他湿法脱硫工艺：
氧化镁法；海水脱硫法；氨法。
⑤干法脱硫技术：
干法喷钙脱硫；循环流化床烟气脱硫。
（4）可以用填料塔吸收二氧化硫，但是需要选择合理的吸收剂。
有大量SO2气体需被吸收时，如选用NaOH做吸收剂则不符合经济性原则；在废气中同时含有CO2等气体时，如选用NaOH，则生成的Na2CO3会妨碍填料塔的吸收。
3、某厂主要生产铝百叶窗帘，其中铝片生产工艺如下：
其中，清洗并烘干后的铝卷通过自动滚涂过程上色，上色剂采用采用油漆粉和稀释剂配制而成，稀释剂中含苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等成分。
自动滚涂后通过烘干过程使得着色牢固。
上色好色的铝卷即可倒卷、包装、入成品库。
喷涂线工艺流程烘干工段产生的废气，铝片烤漆线工艺流程烘干工段和自动滚涂工段产生的废气年排放量为150万m3/a，废气中含有苯、甲苯、二甲苯等有毒害物质，混合浓度为800mg/m3，非甲烷总烃浓度为800mg/m3，请设计方案对喷涂线产生废气进行治理。
答：
目前含苯废气治理技术主要为吸附净化技术、吸收净化技术、催化燃烧净化技术、生物净化技术和光催化氧化技术。
①吸附净化：
吸附净化法处理含苯废气是利用颗粒活性炭、纤维活性炭或蜂窝状活性炭巨大的比表面积吸附废气中的苯系物，使其净化。
当活性炭吸附饱和后可用蒸汽进行解析，并回收吸附质，活性炭吸附
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