Chapter 9 W11_0503 (席老師)

\(\require{mhchem}\)

  • Absorbtion 吸收
    • gas->liquid
    • 要找到一個liquid
    • 在很高的溫度、在很快的氣體流速,讓濃度很低的污染物被吸收到液體
      • 需要足夠的接觸時間
    • 世界上最好的溶劑就是水,但是水是極性的溶劑,不適合用於非極性的物質
  • Adsorption 吸附
    • gas->solid

9.1 吸收

同質互溶

判斷 污染物是否適合吸收法

  • 溶劑:便宜大量方便取得:水
    • 可以改變PH值
  • 溶質:一定要親水hydrophilic

溶於水的物質常常就是用吸收法。

  • 燃煤之後的洗滌塔, 去除 \(\ce{CO2}\)
  • 半導體厰,去除 \(\ce{IPA}\)->對吸收之後的液體,再用高效率的分餾塔,去做分離

用有機溶劑做吸收?很少的情況,除非回收價值很高。

但如果回收價值很高,往往就用【吸附】

9.1.1 吸收塔的設計種類

吸收塔

  • 吸收污染物(氣體->液體
  • 先去除粒狀物
  • 設備一定會降溫
    • 也有可能專門用來做降溫

太多種類的吸收塔,每種都有不同的功效

目的都是讓氣體和液體做均匀有效的接觸【增加接觸面積、延長停留時間】

要考慮壓損、scour(積垢)

積垢

\(\ce{Ca(OH)2 + S2O -> CaSO4}\)(永久硬度)

污染防治設備:越便宜、越堅固耐用越好

  • packed column 填充塔【最常見】
    • random packing
    • structured packing
      • 較難保養【更換清潔】
    • 填充料
      • 最常見:塑膠PE
      • 陶瓷【溫度太高、酸堿度太强時】,但重量高,容易碎
      • 金屬【溫度很高很高時】價格高、重量高
  • plate column
    • 很少使用,去除效率不好,主要是用於工業應用的回收
    • 主要用在化工廠、石化廠【氣體污染物濃度特別高】,回收氣體污染物
  • miscellaneous

在氣體進入吸收塔之前,務必先把其中的粒狀物都去除,否則很快就要維護清潔吸收塔了。

9.2 吸附

gas(adsorbate) -> solid

需要一個有效的吸附劑【adsorber】有孔的材料,具有高的吸附能量,活性炭、沸石

同質互吸

也可以吸附水中的污染物,adsorbate:水中的重金屬、VOCs

非極性的物質就要找非極性的吸附材(活性炭,黑色的) 活性炭可以用來去除臭味,VOCs往往都有臭異味。

活性炭,一般都是重複再利用的,

但是如果,活性炭吸收了有害物質,就變成危害性廢棄物,依法規掩埋

油槽,油揮發,因高壓而減壓,排出來的氣,先經過活性炭吸附,再regenerate變成氣體,再冷凝,回收

9.3 生物濾床biofiltration

把VOCs作爲碳源,提供微生物的生長,要控制溫度、適度

在台灣越來越少,實體應用有難處,因爲其控制不容易,生物有不同類型

環保法規嚴格,較難符合

9.4 重點

各類設備:

  • Incineration 燃燒
  • Condensation 冷凝
  • Absorption 吸收
  • Adsorption 吸附
  • (Biofiltration 生物過濾)

各自的使用條件、限制爲何?

最佳處理的排列組合爲何?

e.g.  期末考

化纖工廠

氣體流速、溫度 500 m^3/h 75°C

物質濃度:

  • 1500 ppm 甲苯(單價低)
  • 200 ppm MEK 丁酮(單價高)
  • 50 ppm \(\ce{H2S}\)(有害物質非死不可)(無法冷凝)

(基於上述的四個技術)詳述理由,安排最合理的程序,要盡量做去除、回收,

不考慮成本