分离过程-吸附.ppt

三、 液固吸附平衡 1、稀溶液中溶质的吸附 当吸附剂与二元溶液混合时，溶质与溶剂二者都同时被吸附。由于真正的吸附量不能测定，常以溶质的相对吸附量或表观吸附量a来表示。 其定义为：将重量为 m 的吸附剂放入体积为 V 的溶液中，溶液原始的浓度 C0 ，吸附达到平衡后溶液的浓度为 C* ，则表观吸附量为： kg吸附质/kg吸附剂 此种计算是假定溶剂未被吸附，即忽略了溶液体积的变化，所以所得结果只是相对或相近的吸附量。 适用范围：1）稀溶液； 2）溶剂被吸附的分数很小。 （1）表观吸附量 FLGC 稀溶液的吸附等温线，在浓度范围较小时，可用弗朗德利希方程式表示： 式中： C * —— 吸附达到平衡后溶液中溶质的浓度，kg溶质/m3溶液； a —— 表观吸附量，kg吸附剂/kg吸附剂； k，n — 实验测得的常数。 对上式取对数可得： （2）稀溶液的吸附等温线： FLGC 把实验测得的C*和C0值代入可求得k和n，或以溶质的平衡浓度为纵坐标，以表观吸附量为横坐标，在双对数坐标上标绘，可得斜率为n，截距为k的直线。 k随单位不同而异，但n对稀溶液来说则是不变的。 下图中的(a)、(b)两线表示不同溶剂对等温线的影响，(c)线则表明在高浓度和浓度范围较大时将不为直线，可能此时溶剂被吸附的比率增大。所以应注意弗朗德利希公式的应用范围 。 左图为：稀溶液中溶质的吸附等温线 （a）——从苯中用硅胶吸附苯甲酸； （b）——从CCl4中用硅胶吸附苯甲酸； （c） ——从水中用石墨吸附丁醇 。 FLGC 2、浓溶液的吸附 （1）曲线a 溶质优先被吸附 C*降低 a=0 （2）曲线b 溶质、溶剂被吸附的能力大致相同 S形 弧CD 溶质优先 C*降低, a0 弧DE 溶剂优先 C*升高, a0 C（纯溶剂）、 E（纯溶质） D（吸附比例相等）, a=0 如右图示： FLGC 5.2.2 吸附速率 吸附平衡表达了吸附过程进行的极限，但要达到平衡往往两相经过长时间的接触才能建立。在实际吸附操作中，相际接触的时间一般是有限的。因此，吸附量常决定于吸附速率。而吸附速率又依吸附剂及被吸附组分的性质不同而差异很大。一般地说，溶液的吸附要比气体的吸附慢得多。开始时过程进行得较快，随即变慢。由于吸附过程的复杂性，故工业上所需的吸附速率数据从理论上推导往往有困难，目前吸附器的设计所需基础数据或凭经验、或在模拟的情况下通过实验来进行测定。 吸附各步骤示意图 吸附速率是一个综合的效果，它主要受速度最慢的步骤控制。 右图为固体吸附颗粒在流体中吸附过程的示意图： FLGC FLGC 一、吸附现象及吸附分离 二、吸附的应用 三、吸附过程的特点 四、分类比较 五、吸附剂 六、吸附剂的再生 第五章 吸附过程 概述及吸附平衡 FLGC 5.1 概述 吸附:当气体或液体与某些固体接触时，气体或液体的分子会积聚在固体表面上，这种现象称之为吸附。它可以被认为是某些固体能将某些物质从气体混合物(或溶液)中凝聚到其表面上的一种物理化学现象。 与吸收不同，吸收时，液相中物质分子是均匀分散的。而吸附是流体分子富集在固体表面上，形成一吸附层(或称吸附膜)，而没有向固体内部渗透。由于吸附是一种固体表面现象，所以只有那些具有较大内表面的多孔性固体才具有吸附能力。吸附过程是由流体(气体或液体)与固体构成一个体系，是非均相过程。 5.1.1 吸附现象及吸附分离 FLGC  流体分子从流体相被吸附到固体表面，其分子的自由焓降低，与未吸附前相比，其分子的熵也降低了。按照热力学定律，自由焓变化(ΔG)、焓变化(ΔH)及熵变化(ΔS)关系如下: ΔG=ΔH-TΔS 上式中ΔG、ΔS均为负值。故ΔH肯定为负值。因此，吸附过程必然是个放热过程。 所放出的热，称为该物质在此固体表面上的吸附热。 原因：多孔性固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余的表面能，当流体中的某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上。 FLGC 5.1.2 吸附的应用 1、气体的分离：用于气体的干燥、脱臭和去除杂质成分 以及烃类气体的分离。 2、液体的分离：可用于油品的脱水、脱色、脱味和去除