大气污染控制工程实验报导书(环境实验室)

大气污染控制工程实验指导书

环境工程实验室

吸收法净化气体模拟实验

一、实验意义和目的

本实验采用填料吸收塔，用水来吸收CO2，通过实验可初步了解用填料塔吸收净化有害气体的研究方法，同时还有助于加深理解在填料塔内气液接触状况及吸收过程的基本原理。通过实验要达到以下目的：

1．了解用吸收法净化CO2的效果，进而了解用吸收法净化其他有毒污染气体的方法。

2．改变水流速度，观察填料塔内的吸收状况。 3．测定填料吸收塔的吸收效率。

二、实验原理

气体吸收是气体混合物中的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。能够用吸收法净化的气态污染物主要包括SO2、H2S，HF和NOX等，多采用化学吸收过程，如用碱性溶液或浆液吸收燃烧气体中低浓度SO2的过程。

本次实验采用水来吸收CO2，是利用CO2的易溶于水的性质，0℃时1体积水能溶解1.7体积的二氧化碳；20℃时1体积水能溶解0.9体积的二氧化碳。实验过程中通过测定吸收前后水中CO2的含量，再根据进气量和物料守恒，即可以近似算出吸收塔的平均净化效率，进而了解吸收效果。水中CO2的测量采用容量滴定法。

三、实验装置、流程仪器设备和试剂

（一）实验装置

本实验采用的吸收采用直径为50mm的玻璃柱。柱内装填直径5mm的球形玻璃填料，填充高度为300mm。吸收质是纯二氧化碳，CO2由钢瓶经二次减压阀和转子流量计，进入塔底。气体由下向上经过填料层与液相逆流接触，最后由柱顶放空。吸收剂是水，水由高位稳压水槽，经调节阀和流量计，进入塔顶，再喷洒而下。吸收后溶液由塔底排出。实验装置

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流程图如下图所示：

（二）实验仪器设备

填料塔气体吸收实验仪：CEA-M03型 CO2钢瓶

碘量瓶：250ml，若干个 酸式滴定管， 10ml，25ml移液管 （三）试剂

1．吸收液 称量1.4g氢氧化钡[Ba(OH)2·8H2O]和0.08g氯化钡(BaCl2·2H2O)，溶于800ml水中，加入3ml正丁醇，摇匀，用水稀释至1升。此吸收液应在采样前两天配置，密封保存，避免接触空气。测定时选用上清液。

2．草酸标准溶液 准确称量0.5637g草酸[(COOH)2·2H2O]，用水溶解至1L。此溶液1.00ml相当于标准状况下(0℃，101.3kPa)0.1ml二氧

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化碳。其物质的量浓度为4.47×10-3mol/L。

3．酚酞指示剂 4．正丁醇（分析纯）

四、实验方法和步骤

实验前，首先检查填料塔的进气阀和进水阀，以及CO2的减压阀是否均已关严；然后，打开CO2钢瓶顶上的针阀，将压力调至0.1MPa；同时，向高位稳压水槽注水，直至溢流管有适量水溢流而出。

然后按如下步骤进行：

（1）缓慢开启进水调节阀，控制水流量在10～50L/h范围内。注意调节流量时，一定要保持高位稳压水槽有适量溢流水流出，以保证水压稳定。

（2）缓慢开启进气调节阀，调节CO2的流量在0.1m3/h。

（3）当操作达到稳定状态后，测量塔顶和塔底的水温和气温，同时，测定塔底溶液中CO2的含量。

（4）在10～50L/h的范围内改变水的流量，重复上述操作3～4次。

五、分析方法和计算

（一）分析方法

原理：水溶液中的二氧化碳被过量的氢氧化钡吸收，生成碳酸钡沉淀，剩余的氢氧化钡溶液用标准草酸溶液滴定至酚酞试剂红色刚褪。由容量滴定法如果和所取水样的体积，计算溶解在水中的CO2浓度。操作步骤如下：

1．吸收塔的取样仪中取水样20ml，然后用移液管取10ml水样放入锥形瓶中，加入25ml氢氧化钡吸收液，再加入1～2滴酚酞指示剂。

2．用草酸标准溶液中和多余的氢氧化钡溶液，记录所用体积。 （二）计算

4.47103(V1V2)CO2浓度（kmol/m）=

V03

式中：V1——滴定空白消耗草酸标准溶液的体积，ml；

V2——滴定样品消耗草酸标准溶液的体积，ml；

V0——所采水样的体积。

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六、实验结果及整理

记录实验结果及分析结果

（一）填料塔平均净化效率（）可由下式近似算出：

(CC)Vs,lA,2*A,2100%

CVs,g式中：CA,1——塔底CO2在水中的浓度，kmol/m3；

CA,2——塔顶CO2在水中的浓度，kmol/m3；

C*——进气口CO2在空气中的含量，kmol/m3； Vs,l——水的流量，m3/h；

Vs,g——CO2气体的流量，m3/h。

假设CO2从气阀中出来后和空气以1:1混合，则CO2在混合气体中

1的分压约为P*P0，然后根据理想气体状态方程可以求出进气口中CO2

2的含量。

实验室温度通常为17.5℃，所以近似求得C*=22.3×10-3kmol/m3 （二）实验结果及整理 序号 1 2 3 4 气体流量Vs,g(m3/h) 吸收液流量Vs,l(L/h) 液气比 进口CO2浓 度(kmol/m3) 出口CO2浓 度(kmol/m3) 净化率 （三）绘出液体量与效率的曲线Vs,l

七、实验结果讨论

1．从实验结果标绘出的曲线，你可以得出哪些结论？ 2．通过实验，你有什么体会？对实验有何改进意见？

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【实验结果及整理】

表1 吸收液流量Vs,l(L/h) 60 塔下 40 15 塔上 V初 (mL) V末 (mL) △V (mL) CO2浓度 (kmol/m3) 表2 序号 1 2 3 气体流量Vs,g(m3/h) 0.1 0.1 0.1 吸收液流量Vs,l(L/h) 液气比 进口CO2浓度(kmol/m3) 出口CO2浓度(kmol/m3) 净化率(%) Vs,l——曲线见下图

【实验结果讨论】

1．从实验结果标绘出的曲线，你可以得出哪些结论？ 2．通过实验，你有什么体会？对实验有保改进意见？

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18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 净化率η(%) 0 0.02 0.04 0.06 0.08 液体流量Vs,l (m3/h)

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