室内空气(byLJ)-11.ppt

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1、第七讲室内空气污染治理—空气净化技术1如果前期的污染源失控而污染物浓度较高且污染物散发难以切断，此时要采用空气净化技术来去除室内空气污染物2第一节室内空气净化技术空气过滤固体吸附去除空气中的固体颗粒物吸附空气中的大部分气体污染物光催化技术降解室内空气中的VOCs技术成熟较成熟研发阶段3第二节吸附法去除室内空气污染物一、两种类型的吸附物理吸附是指主要由于吸附剂与吸附质之间的分子间力的作用所引起的吸附，亦称范德华吸附化学吸附由吸附剂表面与吸附质分子间的化学键力所导致的吸附，称为化学吸附4二、吸附剂目前所用的吸附剂主要有：粒状活性炭（GranularActivatedCarbon，简称GAC）、高锰

2、酸钾浸泡过的氧化铝（PotassiumpermanganateImpregnatedAlumina，简称PIA）和以上两种物质的混合物。5它们的工作机理分述如下：(1)GAC：物理吸附，由于活性炭内有许多微孔，比表面积很大，所以容易吸附VOCs。(2)PIA：化学反应，由于高锰酸钾具有强氧化性，所以它可以氧化VOCs，将其分解为水和二氧化碳。(3)GAC-PIA：物理吸附与化学反应相结合。6三、活性炭动态吸附模型的建立和应用3.1、活性炭吸附机理活性炭有颗粒活性炭及活性炭纤维两种，各自结构见下图。7活性炭吸附机理主要有单分子层吸附、多分子层吸附和微孔填充理论。单分子层吸附理论是指吸附表面上只吸

3、附一个分子层就饱和，被吸附的分子间无相互作用力。吸附气体和吸附剂之间处于动态平衡。多分子层吸附理论是指吸附在固体表面上的分子与气相中的分子因范德华力存在仍具有吸引力，形成所谓多分子吸附层。微孔填充理论是指微孔在整个空间内都有吸附力场，吸附质分子填充在整个空间，而不是形成吸附质分子层。83.2、现有活性炭吸附模型及其不足现有的动态吸附模型主要有孔扩散模型和壁扩散模型。但孔扩散模型忽略了壁扩散的影响；壁扩散模型忽略了孔扩散的作用。活性炭对污染物的吸附过程是污染物首先进入微孔，然后再被吸附到孔壁，仅考虑其中一个并不能完整地描述活性炭的吸附过程，并且目前已有的模型均没有考虑如何把模型应用在实际工程中，

4、以及如何设计选择这种设备。93.3、多组分吸附模型的建立和应用活性炭纤维对有机物的吸附优于颗粒状活性炭，故研究活性炭纤维的吸附特性，并建立相应的模型。模型的假定(1)忽略轴向扩散。(2)流动是稳态流动。(3)反应器处于恒温下。(4)流体为不可压缩型流体，物性参数不变。(5)在纤维孔内吸附质与吸附剂始终处于平衡状态。(6)吸附质在纤维孔内既有孔隙扩散，也有沿着吸附剂的内表面扩散。10模型的建立如图所示为活性炭吸附器，含有污染物的气体从左侧x=0处进入，从右侧排出。图中1表示吸附器内纤维之间的间隙，2表示活性炭纤维，其半径为Rf。11活性炭纤维本身由骨架和纤维内微孔组成。活性炭纤维制成毯子或毡子等

5、形式时，纤维间也有间隙。空气正是穿过这些间隙从活性炭吸附器上游流到下游的。空气在穿过活性碳纤维间的空隙时与纤维的微孔间的传质导致污染物质被吸附到活性炭上。由此可知，污染物在活性炭吸附器中的去除由两部分组成，即主流体与活性炭纤维外表面之间的对流传质和污染物从活性炭纤维的外表面吸附到微孔中。与之相应的方程由两部分组成，即吸附器整体平衡方程和活性炭纤维内部质量平衡的扩散方程。12(1)吸附器沿长度方向的微分方程初始条件：边界条件：式中：13(2)纤维内的微分方程14初始条件：边界条件：15(3)吸附表面平衡方程当仅有一种物质时，q与Cka的关系为：当n种VOC共同存在，通过活性炭吸附器时，对于第i种

6、VOC，其吸附表面平衡方程如下：16模型中系数的确定纤维孔内VOC扩散系数Dk的确定纤维孔内VOC扩散系数用下式计算：(2)表面扩散系数Ds的确定有多种理论解释表面扩散系数，但通过理论计算其值很困难。目前最常用方法是由实验确定其值。17(3)纤维表面对流传质系数h的确定纤维表面对流传质系数可通过类比方法得到：18模型的验证本实验装置19实验所选用的仪器及其精度2021活性炭纤维：实验材料选用鞍山活性炭纤维公司生产的粘胶基活性炭，其纤维半径为13×10-6m，密度为87kg/m3，孔隙率为0.095。实验材料处理：实验前，把活性炭纤维放置在120℃恒温箱中24小时，然后自然冷却干燥待用。实验时吸

7、附床直径(db)为6×10-3m，床孔隙率0.095。22用甲苯和苯验证污染源为单种物质时模型的正确性，模型计算值与实验值比较如下：23所建模型能够很好的描述活性炭对单组分VOC的动态吸附特性24对于多组分的验证，以甲苯和苯为实验物质，进口浓度均为17.36mg/m3，活性炭厚度为8mm.实验结果和理论值对比如下：所建模型能够很好的描述活性炭对多组分的动态吸附特性。253.4、活性炭吸附器的设计选