大气污染治理技术：吸收法原理

（一）吸收的概念

利用吸收剂将混合气体中的一种或多种组分有选择地吸收分离过程称作吸收。具有吸收作用的物质称为吸收剂，被吸收的组分称为吸收质，吸收操作得到的液体称为吸收液或溶液，剩余的气体称为吸收尾气。

根据吸收过程中发生化学反应与否，将吸收分为物理吸收和化学吸收。物理吸收是指在吸收过程中不发生明显的化学反应，单纯是被吸收组分溶于液体的过程，如用水吸收HCl气体。化学吸收是指吸收过程中发生明显化学反应，如用氢氧化钠溶液吸收SO2，用酸性溶液吸收NH3等气体。

吸收法净化气态污染物就是利用混合气体中各成分在吸收剂中的溶解度不同，或与吸收剂中的组分发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来。由于化学反应增大了吸收的传质系数和吸收推动力，加大了吸收速率，因此对于废气流量大、成分比较复杂、吸收组分浓度低的废气，大多采用化学吸收。

液体吸收净化气态污染物的特点是：处理的废气量大，污染物浓度低，有较高的吸收率和吸收速度，常伴有气液相化学反应；吸收了污染物的溶液需要处理，以免造成二次污染；吸收过程中得到的副产品，往往是价格低廉的产品，难于补充吸收的费用。吸收过程广泛应用于SO2、NO2、HCl、HF、SiF4、NH3和H2S等有害气体的治理。

（二）吸收平衡

假定某一个容器中盛有液体（如图6.1所示），在液体上面有一定的气体空间，液体中溶解某种气体，达到平衡状态时，同一时间里溶解于液体中的气体分子数等于从液体中解脱出来的气体分子数。

图6.1　气液平衡

气体组分能溶于吸收剂中是吸收操作的必要条件。溶解于吸收剂中的气体量不仅与气体、液体本身性质有关，而且还与液体温度及气体的分压有关。在一定温度下，气体的分压越大，溶解于吸收剂中的气体量就越多。亨利定律表明了气体中某种组分的分压与液体中含有该组分的浓度之间的平衡关系，用公式表示为：

式中　PA——物质A在气相中的平衡分压，Pa；(www.xing528.com)

　　　H——亨利常数；

　　　xA——物质A在液相中的摩尔分数。

（三）吸收流程

根据吸收剂与废气在吸收设备中的流动方向，可将吸收工艺分为逆流操作、并流操作和错流操作。

逆流操作是指被吸收气体由下向上流动，而吸收剂则由上向下流动，在气、液逆向流动的接触中完成传质过程。并流操作是指被吸收气体与吸收剂同时由吸收设备的上部向下部流动。错流操作是指被吸收气体与吸收剂呈交叉方向流动。在实际吸收工艺流程中一般采用逆流操作。

根据对吸收剂的再生与否，将吸收过程分为非循环过程（如图6.2所示）和循环过程（如图6.3所示）。非循环过程中对吸收剂不进行再生，而循环过程中吸收剂可以循环使用。

图6.2　非循环过程气体吸收流程

图6.3　循环过程气体吸收流程

1—吸收塔　2—解吸塔　3—泵　4—冷却器　5—换热器　6—冷凝器　7—再沸器