制药分离工程-第九章吸附.ppt

槽式吸附操作 若吸附等温线为线性 则时间与浓度的关系为： 固定床吸附操作 二、固定床吸附操作 方法：把吸附剂均匀堆放在吸附塔中的多孔支承板上，含吸附质的流体可以自上而下流动，也可自下而上流过吸附剂。在吸附过程中，吸附剂不动。 固定床吸附操作 特点： 1）固定床吸附塔结构简单，加工容易，操作方便灵活，吸附剂不易磨损，物料的返混少，分离效率高，回收效果好。 2）固定床吸附操作的传热性能差，当吸附剂颗粒较小时，流体通过床层的压降较大，吸附、再生及冷却等操作需要一定的时间，生产效率较低。 固定床吸附操作用于气体中溶剂的回收、气体干燥和溶剂脱水等方面。 固定床吸附放大过程模型 固定床吸附放大过程模型可用三个方程描述： 1)溶液中溶质的质量平衡方程 液相内溶质的积累 为流入与流出微元体溶质量之差 为床层内的轴向扩散 为被吸附剂吸附的溶质量 固定床吸附放大过程模型 为床层孔隙率；u为液体在床层中的表观速度； D为轴向扩散系数；z为床层高度。 2)被吸附溶质的吸附速率方程 3)吸附平衡方程：等温线Freundlich公式 固定床吸附动力学是非线性的而且互相关联，只能用数值计算的方法求解。 吸附过程实验解 当含吸附质的流体自上而下连续流过床层时，由于实际吸附过程存在传质阻力，因而吸附平衡不可能瞬间达成，将在床层的入口处形成如图所示的传质区。在吸附传质区内，吸附质浓度由初始浓度C0沿流动方向而逐渐下降。 吸附过程实验解 传质区高度：吸附过程传质区所占的床层高度。传质区以下的区域为新鲜的吸附剂，称为未用区。 吸附负荷曲线：当流体连续流过床层时，某时刻床层内的吸附质浓度沿床层高度的变化曲线。 吸附过程实验解 穿透曲线：吸附器出口流体中的吸附质浓度随时间而变化的曲线。 四、流化床吸附操作 使流体自下而上流动，流体的流速控制在一定的范围，保证吸附剂颗粒被托起，但不被带出，处于流态化状态进行的吸附操作。 生产能力大，但吸附剂颗粒磨损程度严重，操作范围变窄。 第九章 吸附 程纯儒 2012年10月 9．1 吸附分离adsorption seperation 9.1.1分离原理与分类 1.吸附原理 吸附过程 :当流体与多孔固体接触时,流动相中的一种或多种溶质向多孔固体颗粒表面选择性被吸附和积累的过程。逆过程——解吸过程 吸附操作：用多孔固体有选择地吸附流体中的一个或几个组分，从而使混合物分离的操作方法。它是分离和纯化气体和液体混合物的重要单元操作之一。 吸附质和吸附剂(adsorbate - adsorbent）： 在固体表面被吸附的组分称吸附质，多孔固体称为吸附剂，具有很大比表面积的多孔结构。 吸附法特点 1）从稀溶液中分离出溶质，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小； 2）操作条件温和，对溶质的作用较小，适用于热敏性物质的分离，如蛋白质分离； 3）吸附是自发过程，吸附时放出热量。 4) 溶质和吸附剂间的吸附平衡关系通常是非线性关系。 2．吸附的分类 1）物理吸附（范德华吸附）： 吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。 物理吸附分离在原理上有四种类型： 选择性吸附 、分子筛效应 、微孔的扩散和微孔中的凝聚 。 2）化学吸附：吸附质和吸附剂分子间的化学键作用力所引起的吸附。其结合力大，放热量与化学反应热数量级相当，过程往往不可逆。化学吸附在催化中起重要作用，分离过程中较少使用。 物理吸附与化学吸附的比较 3．三类吸附过程 1）变温吸附。吸附通常在室温下进行，而解吸在直接或间接加热吸附剂的条件下完成，利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。 2）变压吸附。在较高压力下选择性吸附气体混合物中的某些组分，然后降低压力使吸附剂解吸，利用压力的变化完成循环操作。 3）变浓度吸附。液体混合物中的某些组分在环境条件下选择性的吸附，然后用少量强吸附性液体解吸再生。 4.吸附应用 1）气体或液体的脱水及深度干燥。 2）气体或溶液的脱臭、脱色及有机溶剂蒸气的回收。 3）气体中痕量物质的吸附分离，如纯氮、纯氧的制取。 4）分离某些精馏难以分离的物系，如烷烃、烯烃、芳香烃馏分的分离。 5）废气和废水的处理。 4.吸附应用 9.1.2吸附剂及其特性 1.工业吸附剂满足要求 1）具有较大的比表面 吸附容量大； 150～1500 m2/g 2）选择性高 吸附剂对不同的吸附质具有不同的吸附能力（吸附量或吸附速率），其差异愈显著，分离效果愈好； 3）具有一定的机械强度, 抗磨损； 4）有良好的物理及化学稳定性 耐热和耐腐蚀； 5）容易再生；6）易得，价廉。 2．工业用吸附剂 天然的吸附剂 如硅藻土、白土、