大气污染控制考试知识点.docx
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大气污染控制考试知识点
第一章，概论
1、根据气温在垂直方向的变化，大气圈分为：
对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层五层。
（1. ）对流层：
气温随高度的增加而下降，一般情况下，平均每升高100m下降0.65℃.
（2.）平流层：
同温层气温几乎不随高度而变化；臭氧层在同温层上部，气温则随高度的增加而迅速增高。
（3.）中间层：
气温随高度的增加而迅速下降，层顶温度可降至－83℃~－113℃。
（4.）暖层：
气体温度随高度增加而迅速上升。
（5.）散逸层：
空气更加稀薄，距离地面越远，气温越高，气体电离度越大。
2、大气污染——指由于人类活动而排放到空气中的有害气体和颗粒物质，累计到超过大气自净化过程（稀释、转化、洗净、沉降等作用）所能降低的程度，在一定的持续时间内有害于生物及非生物。
3、大气污染物按其存在形态分为气态污染物和颗粒物。
气溶胶——指悬浮在空气中的固体和液体粒子。
气态污染物以分子状态存在，可分为一次污染物和二次污染物。
一次污染物——从污染源直接排放的原始物质。
二次污染物——由一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物。
颗粒较小，但毒性更大。
如光化学烟雾等。
4、大气污染的分类:
•按影响范围分：
局域性污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染；
•按污染物特征分：
煤烟型污染、石油型污染、混合型污染和特殊性污染；
•按放射性特性分：
放射性污染和物理化学污染。
大气污染源分类:
•按源的形态分：
固定源（工厂烟囱）、移动源（飞机、轮船、火车等）；
•按源的几何形状分：
点源（烟囱）、线源（公路，一排烟囱）和面源（居民区、车间无组织排放）；
•按源排放时间分：
连续源（连续排放）和间断源）（间断排放）等。
5、总悬浮颗粒物——指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径d≤100um的颗粒物。
颗粒物粒径大小对人体健康的危害主要表现在两方面：
（1）粒径越小，越不易在大气中沉积，长期漂浮在空气中容易被吸入人体内；
（2）尘粒越小，粉尘比表面积越大，物理、化学活性越高。
6、全球性大气污染：
温室效应、臭氧层破坏、酸雨
7、环境质量控制标准的种类：
环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准
环境质量标准划分为三级：
一级标准：
为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。
二级标准：
为保护人群健康和城市、乡村的动、植物，在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。
三级标准：
为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。
环境空气质量功能区分为三类，即：
一类区——为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。
二类区——为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。
三类区——为特定工业区。
7、空气污染指数API:
Airpollutionindex
设I为某污染物的污染指数，C为该污染物的浓度。
则
例：
某区各污染物的平均浓度见下表:
表污染物的平均浓度
PM10COSO2NO2
0.0960.8660.0450.025
求该区的空气污染指数及空气质量等级.
解得：
所以该区的空气污染指数API为73，,达到空气质量2级,PM10为最主要的污染物
8、简答题
我国的主要污染特征：
化石燃料的燃烧是造成我国大气污染的主要原因，主要污染物是二氧化硫和烟尘。
此外，近年来机动车拥有量的迅速增加，也使汽车尾气排放的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。
第二章燃烧与大气污染
石油炼制后得到的产品主要有：
汽油、煤油、柴油、重油及沥青等。
1、燃料的分类：
按来源分为：
天然的一次能源（煤、石油、天然气）和人工的二次能源（焦炭、汽油、煤气）按物态分类为：
固体燃料（煤）、液体燃料（石油）、气体燃料（天然气、煤气、液化石油气）
2、燃烧——燃料中可燃组分与空气或氧气发生反应，使燃料中的可燃组分转化为相应的氧化物，并伴有光和热产生的过程。
燃烧的条件:
温度、空气、时间、燃料和空气混合
3、理论空气量——指1kg燃料完全燃烧所需要的空气量，可根据燃烧方程式进行计算。
每千克燃料完全燃烧时需要外界供应的理论氧气量为：
理论空气量为：
实际空气量：
空燃比AF：
——单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。
例如：
汽油（～C8H18）的完全燃烧：
C8H18+（8+18/4）O2+3.762（8+18/4）N2→8CO2+9H2O+3.76×12.5N2
解：
汽油的质量：
12⨯8+1.008⨯18=114.14空气的质量：
32⨯12.5+28⨯3.76⨯12.5=1723
空燃比AF=15.11
4、烟气体积计算
理论烟气体积
若供给燃料以理论空气量，燃料完全燃烧，烟气中只含二氧化碳、二氧化硫、水蒸气及氮气四种气体，这时的烟气体积称为理论烟气体积。
理论干烟气量为：
理论湿烟气量为：
固体和液体燃料
理论干烟气量为：
理论湿烟气量为：
烟气实际体积的计算
5、燃烧过程中减排SO2的主要途径：
燃料脱硫（燃烧前）、燃烧中固硫、煤炭转化。
6、汽油机的四冲程：
进气、压缩、燃烧、排气。
第三章大气的基础知识
1、物料恒算：
输入的物料量±反应生成或消耗的物料量=输出的物料量+积累的物料量
3.3颗粒粒径及粒径分布
2、粒径分布表示方法有哪些及其概念：
表格法、图形法、函数法
频率分布——指某直径范围的颗粒质量占总颗粒质量的百分比
频率密度分布——指单位粒径间隔的频率分布，或单位粒径间隔质量占总质量的百分比
筛上累计频率分布——指大于某一粒径的全部颗粒质量占总质量的百分比
4、粒径分布函数
（1.）正态分布
（2）对数正态分布
（3）罗辛-拉姆勒（R-R）分布
5、净化装置的性能指标：
技术指标、经济指标。
技术指标主要有：
处理气体流量、净化效率和压力损失等。
经济指标主要有：
设备费、运行费和占地面积等。
6、处理气体量：
净化效率——单位时间内净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物的量之比
总净化效率：
分级效率——除尘装置对某一特定粒径或该粒径某一范围内粉尘颗粒的除尘效率。
当ηd1=50%时所对应的颗粒，成为除尘器的分（切）割粒径，一般表示为dc50
由总除尘效率求分级效率：
分级效率求总效率：
第四章颗粒污染物的去除
第一节，机械除尘器（重力沉降室，惯性除尘器，旋风除尘器）
1、除尘器——从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备。
2、机械除尘器——指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置。
3、重力沉降室原理：
层流沉降：
多层沉降室（n层）：
分级效率增大为n倍，最小直径减小到
4、惯性力除尘器原理：
利用障碍及压差，使含尘气流中的颗粒碰撞失速或急剧改变运动方向，从而依靠惯性实现气固分离的一种低效除尘装置。
可分为撞式和折转式两大类。
其中前者主要靠粉尘颗粒高速冲击挡板后失速重力沉降来实现气固分离的；后者则主要靠高速运动的气流突然转向时的离心惯性力来分离细小颗粒的。
5、旋风除尘器原理：
一.惯性分离；二．离心捕集；三．尘股滑落；四．锥底浓集；五．重力卸灰。
图
切向速度：
旋风筒内流体切向速度沿径向分布近似为一核心为强制涡，而外层为准自由涡构成的组合涡。
强制涡：
准自由涡：
分布图：
涡旋指数：
对内涡旋（强制涡）n=-1
对外涡旋（准自由涡）n<1
6、压力损失
第二节、湿式除尘器
湿式除尘器的类型：
低能除尘器（喷雾塔、旋风洗涤器）
高能除尘器（文丘里洗涤器）
自激喷雾洗涤器、泡沫洗涤器、填料塔洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器
第三节，电除尘器
1、电除尘器的工作原理：
气体电离；
粒子荷电：
在放电极与集尘极之间施加直流高电压，使放电极附近发生电晕放电，气体电离，生成大量的自由电子和正离子。
在放电极附近的正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷。
自由电子和随即形成的负离子则因受电场力的作用向集成极移动，并充满到两极间。
含尘气流通过电场空间时，自由电子，负离子与粉尘碰撞并附着其上。
粒子沉降：
荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动，经过一定时间后到达集尘极表面，放出所带电荷而沉集其上
粒子清除：
当粉尘沉积到一定厚度后，用机械振动等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。
2、粒子荷电机制（电场电荷、扩散电荷）
3、异常荷电现象：
.反电晕：
沉积在集尘极表面的高比阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象，通常当比电阻高于2×1010欧姆厘米时，较容易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。
.电晕闭塞：
当含尘量大于某一数值时，电晕现象消失，尘粒再电场中得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞。
4、粒子得驱进速度的概念：
在电场中的荷电粒子受到库仑力qEp和气流阻力3πμdpω的作用，当这二力平衡时，可以达到一个稳定的电力沉降速度，即粒子的驱进速度ω。
理论驱进速度比实测所得的有效驱进速率大2-3倍。
式中Ep──集尘极表面附近的电场强度，简称集尘场强，V/m;
q──粒子荷电量，C；
μ──气体的粘度，Pa.s;dp──尘粒的直径，m。
4、分级除尘效率：
多依奇方程
5、影响捕集效率的因素：
有效驱进速度、粉尘比电阻
如果粒子比电阻过低，即导电能力强，则带负电的粒子到达集尘极后，不但未将负离子转移到集尘极上进行电性中和而被捕集，而且立刻放出所带负电荷、获得正电荷。
若正电荷形成的斥力大于粒子的粘附力，则沉积的粒子又被排斥到气流中，形成重返气流，造成粒子沿着极板表面跳动着前进，最后被气流带出除尘器。
若粒子比电阻过高，这种粉尘到达集尘极后释放电荷很慢，并残留着部分电荷，这不但会排斥随后而至的带有同性电荷的粒子，影响其沉降，而且引起粉尘层空隙中的气体被电离，发生电晕放电。
这种在集尘极上产生电晕放电的现象称为反电晕。
另外，电晕产生正离子和负电子，正离子穿过极间区域向电晕极运动，会使集尘场强减弱，粒子所带负电荷部分被正离子中和，粒子电荷减少，因而削弱了粒子的沉降，捕集效率显著降低。
6、电除尘器的分类：
管式和板式、立式和卧式、单区和双区、湿式和干式
第四节、过滤式除尘器
1、袋式除尘器
过程：
1.滤布纤维捕集尘粒，除尘效率较低；
2.粉尘层捕集，除尘效率大大提高，
机理：
包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散和静电吸引等作用。
筛分效应：
当粉尘粒径大于滤袋纤维间隙或粉尘层孔隙时，粉尘颗粒将会被阻留在滤袋表面。
碰撞效应：
当含尘气流接近滤袋纤维时，较大的颗粒则由于惯性作用偏离空气运动轨迹直接与纤维相撞而捕集。
粘附效应：
含尘气体流经滤袋纤维时，部分靠近纤维的尘粒将会与纤维边缘相接触，并被纤维所钩挂、粘附而捕集。
扩散效应：
当尘粒直径小于0.2微米时，由于颗粒作不规则的布朗运动，碰到滤袋纤维而被捕集。
静电效应：
滤料和尘粒往往会带有电荷，当滤料和尘粒所带电荷相反时，尘粒会吸附在滤袋上。
重力沉降：
进入除尘器的含尘气流中，部分粒径与密度较大的颗粒会在重力作用下自然沉降。
2、性能
除尘效率：
压力损失：
设Cj为进口气体含尘浓度，η为平均除尘效率，t为过滤时间，则滤布上的粉尘负荷md为：
3、影响袋式除尘器除尘效率的因素：
滤料的结构、粉尘的粒径、粉尘的厚度、过滤速度
对于粒径为0.2-0.4um的粉尘，在不同状况下的过滤效率皆最低，因为这一粒径范的粒径正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。
4.滤料的类型：
按结构分类：
织布、针刺毡、表面过滤材料
按物质：
天然纤维、合成纤维、无机纤维
6、袋式除尘器分类：
（1）按清灰方式：
机械振动类、逆气流反吹类，脉冲喷吹类
（2）按滤袋形状分类：
圆袋，受力均匀，连接简单，换袋容易;
扁袋，空间利用率高，在同样体积内可多布置20~40%过滤面积的滤袋，除尘器体积较小。
（3）按过滤方向分类：
外滤式、内滤式
（4）按进风方式：
上进风、下进风
（5）按壳体密封状态:
密闭式、敞开式
第五章、吸收法净化气态污染物
1、吸收法的类型：
物理吸收：
利用气体混合物在所选择的溶剂中溶解度的差异而使其分离的吸收过程称为物理吸收。
化学吸收：
伴有显著化学反应的吸收过程称为化学吸收。
2、吸收过程：
当混合气体与吸收剂接触时，气相中的可吸收组分就会向液相进行质量传递，称为吸收过程。
解吸过程：
伴随吸收过程的同时，还会发生液相中吸收组分反过来向气相逸出的质量传递过程，称为解吸过程。
3、双模理论
（1）相互接触的气—液两相间存在一稳定的相界面，在相界面两侧的气相和液相中分别存在两层滞留膜，即气膜和液膜，在气膜以外的气相称为气相主体，在液膜以外的液相称为液相主体。
（2）气体的吸收过程包括：
①被吸收组分从气相主体通过气膜边界向气膜移动；
②被吸收组分从气膜向相界面移动；
③被吸收组分在相界面处溶入液相；
④溶入液相的被吸收组分从气液相界面向液膜移动；
⑤溶入液相的被吸收组分从液膜向液流主体移动。
（3）在相界面处，被吸收组分总是处于气液相平衡状态，没有传质阻力存在；在气膜和液膜两滞留层中，被吸收组分靠分子扩散作用进行传质，存在气膜阻力和液膜阻力；在气相主体和液相主体中，各组分物质充分混合，浓度均一，不存在浓度梯度，无扩散阻力存在。
因此整个过程的传质速率取决于气膜和液膜的分子扩散速率。
4、吸收设备分类：
1）气泡——鼓泡反应器、搅拌鼓泡反应器和板式反应器；
2）液滴——喷雾、喷射和文氏反应器；
3）液膜——填料反应器和降膜反应器等。
第六章、吸附法净化气态污染物
1、吸附—利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物，使其中所含的一种或数种气体组分积聚或凝缩于固体表面，以达到气体分离的操作过程。
2、吸附与吸收的区别
（1）吸收是用液相吸收剂吸收气体混合物中的组分，吸收后被吸收组分均匀扩散于液体吸收剂；
（2）吸附则是吸附质以分子形态积聚或浓缩在固体表面上。
3、物理吸附与化学吸附两者的特点及区别:
1）物理吸附
1固体表面与被吸附的气体之间不发生化学反应；
2对吸附的气体没有选择性，可吸附一切气体；
3可以是单分子层吸附也可形成多分子层吸附；
4附过程为放热过程，因此低温有利于物理吸附
2）化学吸附
①具有明显的选择性；
②单分子或单原子层吸附；
③吸附热量大。
除特殊情况外，自发的吸附过程是放热过程；
④从化学吸附中能量变化的大小考虑，被吸附分子的结构发生了变化，成为活性态分子，活性显著升高；
5附速率随温度升高而增加。
故化学吸附宜在较高温度下进行。
6不可逆吸附。
4、常用的吸附剂：
活化铝、活性炭、硅胶、分子筛
5、吸附机理
过程：
①外扩散，吸附质分子A从气流主体穿过边界层扩散到固体表面；
②内扩散，吸附质分子A从外表面进入微孔内扩散到内表面；
③吸附，组分A在内表面上被吸附。
④脱附，被吸附组分A从内表面上脱附；
⑤内扩散，被吸附组分A在微孔内经内扩散到达吸附剂外表面；
7扩散，被吸附组分A穿过边界层外扩散进入气流主体。
静活性——又称静态吸附量。
在一定温度下，当气体和固体充分接触后，吸附剂上所吸附的吸附质与气相中吸附质的初始浓度成平衡的最大吸附量。
动活性——是考虑到气体通过吸附层时，随着床层吸附剂的逐渐接近饱和，吸附质最终不能全部被吸附，当流出气体中有可能出现吸附质时，即认为此吸附剂已失效，这样计算出来的单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。
动活性永远小于静活性
6、固定床层穿透时间的计算——希洛夫方程
第七章、催化法净化气态污染物
1、催化法净化的原理：
利用化学反应中的催化作用，将废气中的有害的污染物转化成为无害的物质，化学反应发生在气流与催化剂接触的过程。
2、气固相催化反应的过程：
（1）外扩散过程，主要受气流状况的影响
（2）内扩散过程，主要受微孔结构的影响
（3）表面化学反应过程，主要受化学反应和催化剂性质、温度、气体压强等因素影响。
3、区分
化学动力学控制：
内外扩散进行的很快，化学反应速率最慢，总反应速率主要取决于化学反应速率。
内扩散控制：
受催化剂微孔大小和形状的影响，内扩散速率最慢，总反应速率取决于内扩散速率。
外扩散控制：
吸附和表面化学反应很快，反应物一到催化剂外表面即被反应掉，总反应速率取决于反应外扩散到催化外表面的速率。
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