了得網工業技術_大氣污染控制工程實驗(陸建剛)（第二版）

編輯推薦

《大氣污染控制工程實驗》於2014年入選“十二五”普通高等教育國家本科規劃教材。書中所選實驗具有全面典型的特色，同時新增近期大氣污染控制工程領域的仿真實驗和細顆粒物PM10/PM2.5的分析檢測實驗技術，具有很大的實踐指導意義。

內容簡介

本書是作者在多年教學和科研經驗的基礎上編寫而成的實驗教材。書中介紹了現代新型儀器、裝置和測量方法等，內容包括基本知識、基本操作、基本技術、性能測試實驗、大氣固態污染物實驗、大氣氣態污染物實驗等，共56個實驗項目。在新技術開發、探索性研究型實驗上具有一定的新穎性。此外，考慮到各個院校在安排教學實驗時的差異性，實驗設立了可根據自身條件、選擇性開設的實驗項目。
本書可作為高等院校環境工程及其相關專業的實驗用書，也可供從事環境科學研究及管理的人員參考。

作者簡介

陸建剛，南京信息工程學院，教授，1987年畢業於山東大學化學繫，2006年獲得南京理工大學環境工程博士學位，南京信息工程大學校環境工程學科學術帶頭人。參加工作以來一直從事大氣污染控制科學研究。參加、承擔和主持國家和省部級科研項目10多項，參加和承擔工程設計項目10多項，近期發表學術論文50餘篇，其中SCI收錄10餘篇，EI收錄20多篇，參加國際和國內學術會議16次，發表15篇會議論文，獲得各類獎項10項。
參加本教材建設的教師共6位，均具有研究生學歷以及環境工程專長和專業背景，其中教授3名，副教授1名，講師2名。其中1人專業背景為大氣化學；3位教師有國外工作和考察學習的經歷，所有教師都有合作研究或考察學習的經歷。

緒論1
一、大氣污染控制工程實驗的目的和要求1
二、大氣污染控制工程實驗學習方法1
三、大氣污染控制工程實驗成績的評定3
四、大氣污染控制工程實驗規則4
五、學生實驗守則5
六、實驗室意外事故的處理5
章基本知識、基本操作、基本技術6
一、實驗室常用儀器6
二、實驗基本操作及其過程10
三、實驗結果的處理和表達21
四、實驗誤差及其處理22
五、實驗室安全知識28
六、Flash實驗教程的概念、功能、使用和意義等基礎介紹31緒論1
一、大氣污染控制工程實驗的目的和要求1
二、大氣污染控制工程實驗學習方法1
三、大氣污染控制工程實驗成績的評定3
四、大氣污染控制工程實驗規則4
五、學生實驗守則5
六、實驗室意外事故的處理5
章基本知識、基本操作、基本技術6
一、實驗室常用儀器6
二、實驗基本操作及其過程10
三、實驗結果的處理和表達21
四、實驗誤差及其處理22
五、實驗室安全知識28
六、Flash實驗教程的概念、功能、使用和意義等基礎介紹31
七、虛擬仿真實驗課程教程32
第二章性能測試實驗33
實驗一繫統的壓力和真空度的測定33
實驗二煙氣參數（溫度、壓力、含濕量、密度、流速及流量）的測定36
實驗三軸流風機性能測試實驗40
實驗四文丘裡及孔板流量計流量繫數的測定42
實驗五虛擬仿真實驗——填料塔淨化二氧化硫性能實驗46
第三章固態污染物控制實驗51
實驗六區域環境空氣中總懸浮顆粒物的測定51
實驗七大氣環境中懸浮顆粒物PM10和PM25的檢測實驗53
實驗八粉塵樣品的分取及安息角的測定55
實驗九煙氣含塵濃度的測定57
實驗十粉塵真密度的測定（真空法）60
實驗十一光學法測定粉塵粒徑62
實驗十二移液管法測定粉塵粒徑分布65
實驗十三衝擊法測定粉塵粒徑分布70
實驗十四粉塵比電阻的測定75
實驗十五旋風除塵器性能的測定77
實驗十六袋式除塵器性能的測定81
實驗十七濕式文丘裡除塵器性能的測定85
實驗十八電除塵器除塵效率的測定90
實驗十九電除塵器伏安特性測定93
實驗二十交通源顆粒物排放因子的測定95
第四章氣態污染物控制實驗98
實驗二十一奧氏氣體分析儀測定煙氣組分(CO2、CO、O2、N2)98
實驗二十二填料塔反應器回收煙氣中CO2101
實驗二十三膜吸收法捕集煙氣中CO2104
實驗二十四濕壁柱吸收空氣中CO2109
實驗二十五鼓泡反應器吸收空氣中CO2112
實驗二十六大氣環境中SO2濃度的測定116
實驗二十七大氣環境中氮氧化物濃度的測定119
實驗二十八煙氣中二氧化硫污染物的淨化122
實驗二十九吸收法淨化煙氣中氮氧化物126
實驗三十吸附法淨化氣體中的氮氧化物131
實驗三十一活性炭吸附含苯有機廢氣135
實驗三十二高濃度有機廢氣的淨化(冷凝法)138
實驗三十三高濃度有機廢氣的淨化(冷凝吸收組合法)141
實驗三十四還原法處理煙氣中氮氧化物143
實驗三十五催化燃燒法淨化廢氣中有機污染物146
實驗三十六室內空氣污染物甲醛含量的測定(分光光度法)149
實驗三十七室內空氣污染物甲醛含量的測定(離子色譜法)152
實驗三十八空氣中污染物苯繫物含量的測定154
實驗三十九空氣中污染物氨含量的測定157
實驗四十機動車尾氣污染物的檢測159
實驗四十一餐飲業煙氣油煙淨化器性能測定162
實驗四十二濕法煙氣脫硫（氧化鎂法）166
實驗四十三生物質型煤成型實驗169
實驗四十四生物質型煤燃燒過程脫硫實驗172
實驗四十五催化轉化法去除汽車尾氣中氮氧化物176
實驗四十六光催化氧化法淨化VOCs179
實驗四十七生物洗滌降解法淨化VOCs183
實驗四十八脈衝電暈等離子體法脫除煙氣中SO2和NOx187
實驗四十九室內空氣總VOCs的快速測定實驗190
實驗五十等離子體法淨化室內空氣實驗192
實驗五十一膜基冷凝法捕集低濃度VOCs實驗194
實驗五十二膜法淨化惡臭氣體實驗197
實驗五十三膜吸收法淨化煙氣中NO2實驗200
實驗五十四膜基離子液體捕集煙氣中SO2實驗201
實驗五十五煙氣中硫氮氧化物協同淨化實驗203
實驗五十六吸收與吸附聯合法淨化實驗206
附錄209
參考文獻228

前言

前言
“大氣污染控制工程實驗”課程作為環境科學與工程學科的一門重要的專業基礎課，一直受到廣泛的關注。課程涉及大氣污染控制的基本理論、各種控制過程的基本原理、典型控制設備的基本構造等，培養學生分析和解決大氣污染控制問題的能力，為學生進行大氣污染控制工程的設計、科研及技術管理打下必要的基礎。課程的主要目的是通過實驗手段培養學生對大氣污染控制過程的理解和分析能力，配合理論課程掌握當代大氣污染控制技術領域的基本概念和基本原理，學習與大氣污染控制工程相關的常用技術、方法、儀器和設備，學習如何用實驗方法判斷物質的性能和規律，引導學生了解實驗手段在大氣污染控制工藝與設備研究、開發過程中所起的作用，使學生獲得采用實驗技術和方法來研究大氣污染控制新工藝、新技術和新設備的獨立工作能力，進一步培養學生正確和良好的實驗習慣和嚴謹的工作作風。前言
“大氣污染控制工程實驗”課程作為環境科學與工程學科的一門重要的專業基礎課，一直受到廣泛的關注。課程涉及大氣污染控制的基本理論、各種控制過程的基本原理、典型控制設備的基本構造等，培養學生分析和解決大氣污染控制問題的能力，為學生進行大氣污染控制工程的設計、科研及技術管理打下必要的基礎。課程的主要目的是通過實驗手段培養學生對大氣污染控制過程的理解和分析能力，配合理論課程掌握當代大氣污染控制技術領域的基本概念和基本原理，學習與大氣污染控制工程相關的常用技術、方法、儀器和設備，學習如何用實驗方法判斷物質的性能和規律，引導學生了解實驗手段在大氣污染控制工藝與設備研究、開發過程中所起的作用，使學生獲得采用實驗技術和方法來研究大氣污染控制新工藝、新技術和新設備的獨立工作能力，進一步培養學生正確和良好的實驗習慣和嚴謹的工作作風。
隨著課程教學改革的不斷深入，《大氣污染控制工程實驗》教材的建設、合理選擇與使用顯得尤為重要。近年來，由於出版和信息產業的國際化，許多國外關於大氣污染控制工程領域的著名教材也被引進和吸納到國內的課程教學中來，這對國內此領域的教學改革和人纔培養起到了積極的促進作用。習慣上，“大氣污染控制工程實驗”課程與“大氣污染控制工程”課程相配套，而“大氣污染控制工程”課程是環境工程專業的核心課程。近幾年來，隨著環境科學與工程學科教學與研究學術梯隊的形成和不斷發展，取得不少教學和研究成果。為了進一步豐富該課程的教學內容，促進教學質量的提高，以配套和完善“大氣污染控制工程”課程的建設和發展，我們編寫了《大氣污染控制工程實驗》教材。教材構建專業基礎實驗綜合實驗研究型實驗的繫統化實驗教學平臺，滿足學生進行自主實驗設計、發揮其研究潛力和創新能力的要求。
筆者以“市場導向、學科前沿”的觀點和“大氣氣像”專業特色的原則，確定《大氣污染控制工程實驗》教材的內容；借鋻國內外著名大學相關課程和教材的經驗，形成知識體繫完善、內容前沿新穎、手段多樣現代、方法開放創新、與“大氣污染控制工程”課程相配套的工科教材。本教材堅持研究與開放式內容相結合的方式，鼓勵學生參與科研，提高學生的動手能力，培養創新意識。本教材還設置了啟發式和開放式課堂實驗、研究式專題實驗，以學生自由結合的形式，設置實驗內容，增強教材的新穎性。
本教材第二版在版的基礎上，引進Flash教程和虛擬仿真實驗教程，在第二章“性能測試實驗”部分，增加了虛擬仿真實驗。在第三章“固態污染物控制實驗”部分，增加了PM10和PM25檢測實驗。在第四章“氣態污染物控制實驗”部分，針對室內空氣污染，增加了VOCs快速測定和等離子體法淨化實驗；在新型膜分離技術應用方面，增加了低濃度VOCs捕集、惡臭氣體淨化、煙氣中NO2的膜吸收和SO2離子液體捕集實驗。另外，在綜合性實驗方面，增加了硫氮氧化物協同淨化實驗和吸收與吸附聯合法淨化實驗。教材的第二版，在內容上更加豐富，在實驗手段上更加多樣，在技術應用上涉及的面更廣。因此，本教材能夠擴展學生的知識面，提供更貼近實際的實驗和實踐技能。
本教材所提供的實驗方法和流程，也可供科研人員和工程設計人員參考。
由於筆者水平有限，缺點與錯誤在所難免，敬請讀者提出批評和建議，以便加以修正，使教材的內容得到進一步提高和完善。

編者
2016年8月8日

版前言
“大氣污染控制工程實驗”課程作為環境科學與工程學科的一門重要的專業基礎課，一直受到廣泛的關注。課程涉及大氣污染控制的基本理論、各種控制過程的基本原理、典型控制設備的基本構造等，培養學生分析和解決大氣污染控制問題的能力，為學生進行大氣污染控制工程的設計、科研及技術管理打下必要的基礎。課程的主要目的是通過實驗手段培養學生對大氣污染控制過程的理解和分析能力，配合理論課程掌握當代大氣污染控制技術領域的基本概念和基本原理，學習與大氣污染控制工程相關的常用技術、方法、儀器和設備，學習如何用實驗方法判斷過程的性能和規律，引導學生了解實驗手段在大氣污染控制工藝與設備研究、開發過程中所起的作用，使學生獲得采用實驗技術和方法來研究大氣污染控制新工藝、新技術和新設備的獨立工作能力，進一步培養學生正確和良好的實驗習慣和嚴謹的科學作風。
隨著課程教學改革的不斷深入，《大氣污染控制工程實驗》教材的建設、合理選擇與使用顯得尤為重要。近年來，由於出版和信息產業的國際化，許多國外關於大氣污染控制工程領域的著名教材也被引進和吸納到國內的課程教學中來，這對國內此領域的教學改革和人纔培養起到了積極的促進作用。習慣上，“大氣污染控制工程實驗”課程與理論課“大氣污染控制工程”課程相配套。“大氣污染控制工程”課程是環境工程專業的核心課程，近幾年來，隨著環境科學與工程學科教學與研究學術梯隊的形成和不斷發展，取得了不少教學和研究成果。為了進一步豐富該課程的教學內容，促進教學質量的提高，以配套和完善“大氣污染控制工程”課程的建設和發展，我們編著了《大氣污染控制工程實驗》教材。教材呈現專業基礎實驗綜合實驗研究型實驗的繫統化實驗教學平臺，滿足學生進行自主實驗設計、發揮其研究潛力和創新能力的要求。
教材以“市場導向、學科前沿”的觀點和“大氣氣像”專業特色的原則，確定《大氣污染控制工程實驗》教材的內容；借鋻國內外著名大學相關課程和教材的經驗，形成知識體繫完善、內容前沿新穎、手段多樣先進、方法開放創新、與“大氣污染控制工程”課程相配套的工科教材。教材堅持研究與開放式內容相結合的方式，體現和鼓勵學生參與科研，提高學生動手能力，培養創新意識。采用啟發式和開放式課堂實驗，研究式專題實驗，以學生自由結合的形式，設置實驗內容，增強教材的新穎性。
本教材的緒論、章和第四章以及附錄由陸建剛編著，第二章和第三章由張慧編著，樊璠、花愛春和嵇艷參加了部分章節的編寫工作，陳敏東和許正文進行統稿和審稿工作。
由於編者水平有限，缺點與疏漏在所難免，敬請讀者提出批評和建議，以便加以修正，使教材的內容得到進一步提高和完善。

編者
2012年1月

在線試讀

六 Flash實驗教程的概念、功能、使用和意義等基礎介紹。
1、Flash概念
Flash是美國Macromedia公司創建的一種二維矢量動畫設計軟件（Macromedia Flash，簡稱為Flash，後被Adobe公司合並，稱為Adobe Flash），是一款集動畫創作與應用程序開發於一身的創作軟件，該軟件以流式控制技術和矢量技術為核心，用於網頁動畫的交互性設計，可以包含豐富的視頻、聲音、圖形和動畫。通常包括Macromedia Flash，用於設計和編輯Flash文檔，以及Adobe FlashPlayer，用於播放Flash文檔。
Flash軟件基本特征：
(1) 互聯網網頁的矢量動畫設計和流式播放，具有存儲空間小、下載迅速、邊播放邊下載等特點；
(2) “富因特網應用”(RIA)概念的實現平臺之一；
(3) 獨特的影片檔案格式(SWF)；
(4) 音樂、動畫、聲效，交互方式融合在一起。
通常應用Flash創作內容時，需要在Flash文檔文件中工作。Flash文檔四個組成部分：
(1) 舞臺舞臺是顯示圖形、視頻、按鈕等內容的位置區域;
(2) 時間軸時間軸用於組織和控制文檔內容在一定時間內播放的圖層數和幀數，即用來通知Flash顯示圖形和其素的時間，或者指定舞臺上各圖形的分層順序;
(3) 庫面板庫面板是Flash顯示Flash文檔中素列表的位置;
(4) Action scipt Action scipt代碼用於向文檔中素添加交互式內容。
Flash已經逐漸成為網頁動畫的標準和一種新興的技術發展方向。
2、Flash基本功能六 Flash實驗教程的概念、功能、使用和意義等基礎介紹。
1、Flash概念
Flash是美國Macromedia公司創建的一種二維矢量動畫設計軟件（Macromedia Flash，簡稱為Flash，後被Adobe公司合並，稱為Adobe Flash），是一款集動畫創作與應用程序開發於一身的創作軟件，該軟件以流式控制技術和矢量技術為核心，用於網頁動畫的交互性設計，可以包含豐富的視頻、聲音、圖形和動畫。通常包括Macromedia Flash，用於設計和編輯Flash文檔，以及Adobe FlashPlayer，用於播放Flash文檔。
Flash軟件基本特征：
(1) 互聯網網頁的矢量動畫設計和流式播放，具有存儲空間小、下載迅速、邊播放邊下載等特點；
(2) “富因特網應用”(RIA)概念的實現平臺之一；
(3) 獨特的影片檔案格式(SWF)；
(4) 音樂、動畫、聲效，交互方式融合在一起。
通常應用Flash創作內容時，需要在Flash文檔文件中工作。Flash文檔四個組成部分：
(1) 舞臺舞臺是顯示圖形、視頻、按鈕等內容的位置區域;
(2) 時間軸時間軸用於組織和控制文檔內容在一定時間內播放的圖層數和幀數，即用來通知Flash顯示圖形和其素的時間，或者指定舞臺上各圖形的分層順序;
(3) 庫面板庫面板是Flash顯示Flash文檔中素列表的位置;
(4) Action scipt Action scipt代碼用於向文檔中素添加交互式內容。
Flash已經逐漸成為網頁動畫的標準和一種新興的技術發展方向。
2、Flash基本功能
Flash有三大基本功能，是Flash動畫設計體繫中重要、基礎、緊密相連的邏輯功能，包括: 繪圖、編輯圖形和補間動畫和遮罩。Flash擁有多種繪圖工具，可以在不同的繪制模式下工作。Flash提供的3種繪制模式，基本繪制模式創建矩形和橢圓簡單形狀，在默認情況下，Flash使用合並繪制模式，也可以啟用對像繪制模式。編輯圖形是怎件來組素，這也是Flash動畫的一個巨大特點。Flash中的每幅圖形都開始於一種形狀，形狀由兩個部分組成，填充(fill)和筆觸(stroke)，前者是形狀裡面的部分，後者是形狀的輪廓線。補間動畫是整個Flash動畫設計的核心，也是Flash動畫的大優點，包括動畫補間和形狀補間兩種形式。使用Macromedia Flash 中的諸多功能，可以創建多種類型的應用程序。
3、Flash在實驗中應用
Flash可以化靜為動、化虛為實、化抽像為直觀，能夠拓展實驗的時空界限，形像的展示實驗過程和裝置運行的細節，提高學生對實驗的興趣、效率和主動性。避免了時間、空間、課堂教學條件的限制，學生可以不去實驗室實地觀察，隻要在電教多媒體繫統上可將書本知識化靜為動、化虛為實、化抽像為直觀，並具有信息量大、傳遞方便、現像鮮明、直觀、簡潔明了等特點，Flash在虛擬仿真實驗提供支撐，在理工科類實驗中得到了廣泛應用。

七虛擬仿真實驗課程教程
隨著虛擬實驗技術日益成熟，虛擬仿真實驗室在教育領域的應用價值開始被人們認識和廣泛接受，該技術可以輔助高校科研工作，同時在實驗教學方面也獲得了快速發展，其具有利用率高，易維護等諸多優點，近年來，國內高校都根據自身科研和教學的需求建立了虛擬仿真實驗室，目前已有100個虛擬仿真實驗教學中心。
1、虛擬仿真實驗基本特征
虛擬仿真（Virtual，Reality，Simulation）技術，是用一個繫統模仿另一個真實繫統的技術。虛擬仿真本質上是一種可創建和體驗虛擬世界（Virtual World）的計算機繫統，此種虛擬世界由計算機生成，可以是現實世界的再現，亦可以是構想中的世界，實驗者可借助視覺、聽覺及觸覺等多種傳感通道與虛擬世界進行自然的交互。
虛擬實驗是指借助於多媒體、仿真和虛擬現實（又稱VR）等技術在計算機上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣，完成各種實驗項目，獲得的實驗效果等價於甚至優於真實實驗的效果。虛擬實驗建立在一個虛擬的實驗環境(平臺仿真)之上，注重的是實驗操作的交互性和實驗結果的仿真性。虛擬實驗是一種動態體驗，其能夠完成現實實驗現像的效果。虛擬實驗能夠有效提高經費、場地、器材等方面的利用效率，虛擬實驗教學能夠突破傳統實驗對“時、空”的限制，實驗者可以隨時隨地通過網絡進入虛擬實驗室，操作儀器，進行各種實驗，有助於提高實驗教學質量。
虛擬仿真實驗在虛擬仿真實驗室完成，虛擬仿真實驗的開發與應用將會對實驗教學改革產生變革性的影響。
2、虛擬仿真實驗室平臺、設備和要求
虛擬仿真實驗室由虛擬實驗臺、虛擬器材庫和開放式實驗室管理繫統組成，具體由五部分組成，1）虛擬現實應用開發平臺，包括軟件平臺和硬件平臺；2）高性能圖像生成及處理繫統；3）立體式沉浸性的虛擬三維顯示繫統；4）虛擬現實交互繫統；5）集成應用控制繫統。
虛擬仿真實驗在虛擬仿真實驗室平臺（計算機操作繫統）上進行，針對具體的實驗項目，在對實驗原理理解透徹的前提下，熟悉實驗室平臺操作過程，實驗項目主要包含兩部分內容：實驗過程的真實模擬重現和實驗操作步驟過程正確性檢驗。

第二章性能測試實驗

實驗五虛擬仿真實驗－填料塔淨化二氧化硫性能實驗

一、實驗目的與要求
1、了解虛擬仿真原理和過程；
2、通過虛擬仿真了解填料塔結構和吸收淨化有害氣體的性能，加深理解填料塔內氣液接觸狀況及吸收過程的基本原理；
3、熟悉虛擬仿真在吸收法淨化廢氣中SO2中應用；
4、通過虛擬仿真，觀察填料塔內氣液接觸狀況和液泛現像，測定填料塔的吸收效率及壓降；
5、通過虛擬仿真，觀察氣液流速的變化對氣液接觸狀況的影響，測定填料塔化學吸收體繫的體積傳質繫數；
6、通過實驗初步了解用填料塔的吸收淨化有害氣體的性能，加深理解在填料塔內氣液
二、實驗原理
在填料塔中，兩相接觸是連續地在填料表面上進行，完成一定吸收任務需要一定的填料高度，填料層高度計算方法有傳質繫數法、法以及等板高度法。總體積傳質繫數KYa是單位填料體積、單位時間吸收的溶質量。它反映填料吸收塔性能的主要參數，是設計填料高度的重要數據。
本實驗采用NaOH或Na2CO3溶液吸收空氣-二氧化硫混合氣體中的SO2，吸收方式為化學吸收。通過實驗，得到以濃度差為推動力的體積吸收繫數（Kya）：
（2-5-1）
式中：Q－通過填料塔的空氣量，kmol/h;
h－填料層高度，m;
A－填料塔的截面積，m2;
y1、y2－進出填料塔氣體中SO2的比摩爾分率；
Δym－對數平均推動力。
其中：
；（2-5-2）
PA1、PA2－進出塔氣體中SO2的分壓力，Pa；P-吸收塔氣體的平均壓力，Pa。
由於吸收反應為快速不可逆反應，吸收液面上SO2的平衡濃度可看作為零，則對數平均推動力Δym可表示為：
（2-5-3）
由上面公式可得到以分壓差為推動力的體積吸收繫數KGa的計算公式為：
（2-5-4）
三、儀器與實驗設備
實驗在虛擬仿真繫統中實施，儀器和設備見圖2-5-1和圖2-5-2。

圖2-5-1 虛擬仿真實驗流程圖

圖2-5-2 虛擬仿真實驗滴定
四、實驗方法與步驟
1、登錄繫統
進入實驗後，會出現“登錄”對話框，如

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