9-1第九章吸附第二篇环境工程原理学习课件教学课件PPt_吸附.ppt

(4) 置换脱附向床层中通入另一种流体，当该流体被吸附剂吸附的程度较吸附质弱时，通入的流体就将吸附质置换与吹扫出来，这种流体称为脱附剂。 如果通入的脱附剂，其被吸附程度比吸附质强时，则纯属置换脱附，否则就兼有吹扫作用。脱附剂被吸附的能力越强，则吸附质脱附就越彻底。这种脱附剂置换脱附的方法特别适用于热敏性物质。当然，采用置换脱附时，还需将脱附剂进行脱附。 溶剂置换? 在恒温恒压下，已吸附饱和的吸附剂可用溶剂将床层中已吸附的吸附质冲洗出来，同时使吸附剂解吸再生。常用的溶剂有水、有机溶剂等各种极性或非极性物质。 第二节 吸附剂 一、单组分气体吸附 二、双组分气体吸附 三、液相吸附 本节的主要内容 第三节 吸附平衡 在一定条件下，当流体（气体或液体）和吸附剂接触，流体中的吸附质将被吸附剂所吸附。 吸附速度 解吸速度 当吸附速度和解吸速度相等时，流体中吸附质浓度不再改变时 → → 吸附平衡 吸附剂吸附能力用吸附量q表示。 吸附平衡与平衡吸附量 第三节 吸附平衡 1、吸附平衡：在一定温度和压力下，当流体(气体或液体)与固体吸附剂经长时间充分接触后，吸附质在流体相和固体相中的浓度达到平衡状态，称为吸附平衡。 ??? 2、吸附过程的方向和极限：吸附平衡关系决定了吸附过程的方向和极限，是吸附过程的基本依据。若流体中吸附质浓度高于平衡浓度，则吸附质将被吸附，若流体中吸附质浓度低于平衡浓度，则吸附质将被解吸，最终达吸附平衡，过程停止。 ??? 3、吸附平衡的影响因素：单位质量吸附剂的平衡吸附量 受到许多因素的影响，如吸附剂的物理结构(尤其是表面结构)和化学组成，吸附质在流体相中的浓度，操作温度等。 第三节 吸附平衡 （一）吸附平衡理论 一、单组分气体吸附 不同温度下NH3在木炭上的吸附等温线 第三节 吸附平衡 q=f(p,T) (9.3.1) 1.弗兰德里希（Freunlich）方程： q——平衡吸附量，L/kg k——和吸附剂种类、特性、温度有关的常数 n——常数，和温度有关 p——吸附质气相中的平衡分压, Pa 随着p增大，吸附量q随之增加。 但p增加到一定程度后，q不再变化。 Freundlich方程为经验公式。 压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。 第三节 吸附平衡 (9.3.2) 弗兰德里希公式参数的求解： 对吸附等温式两边取对数： k 双对数坐标 1/n 1/n越小，说明吸附可在相当宽的浓度范围下进行。 一般认为 1/n = 0.1 – 0.5 时容易吸附 第三节 吸附平衡 2. 朗格谬尔（langmuir)公式 方程推导的基本假定： 吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子吸附一个气体分子。 吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。 吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相。 吸附过程类似于气体的凝结过程，脱附类似于液体的蒸发过程 吸附在吸附剂表面的吸附质分子之间无作用力。 第三节 吸附平衡 设吸附表面覆盖率为θ，则θ可以表示为： 气体的脱附速度与θ成正比，可以表示为：kdθ 气体的吸附速度与剩余吸附面积(1－θ)和气体分压成正比，可以表示为：ka p(1－θ) qm为吸附剂表面所有吸附点均被吸附质覆盖时的吸附量，即饱和吸附量。 第三节 吸附平衡 (9.3.3) 吸附达到平衡时，吸附速度与脱附速度相等，则： 整理后可得单分子层吸附的Langmuir方程： p——吸附质的平衡分压，Pa q, qm——分别为吸附量和单分子层吸附容量，L/kg k1——Langmuir常数，与吸附剂和吸附质的性质和温度有关，该值越大表示吸附剂的吸附能力越强。 第三节 吸附平衡 (9.3.4) (9.3.5) 如何求解langmuir公式参数？ 1/p 1/q 1/qm 1/(k1qm) 或 第三节 吸附平衡 公式变换得： 例题9.3.1 273.15K时，1g活性炭在不同压力下吸附氮气的体积如下表所示（已换算成标准状态下的体积），试证明氮气在活性炭上的吸附服从Langmuir等温方程式，并求吸附常数。 第三节 吸附平衡 p/Pa 523.9 1730.2 3057.9 4533.5 7495.5 q/(mL.g-1) 0.987 3.04 5.08 7.04 10.31 当p很小时，则：q=k1qmp 呈亨利定律，即吸附量与气体的平衡分压成正比。 当p??时， q=qm 此时，吸附量与气体分压无关，吸附剂表面被占满，形成单分子层。 Langmuir 公式分析： 第三节 吸附平衡 3.BET公式 由Brunaner, Emmett和Teller 3人提出的。 基于多分子层吸附，在Langmuir公式基础上推导出来的。 假设