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大气污染控制技术--吸附 05 01 02 03 04 吸附基本理论 吸附设备的类型及特点 吸附剂选择与再生 吸附设备的设计与计算 影响吸附性能的主要因素 气体的吸附净化-概念 吸附：在固体表面进行物质浓缩的现象。 利用多孔固体对气体中不同组分吸附能力的差异，使一种或数种气体组分富集于固体表面而从气相分离的过程。 气（液）体中的污 染物（吸附质） 多孔固体 （吸 附剂） 放热过程 优点：可有效去除其他方法难以分离的低浓度有害物质，净化效 率高、可回收有用组分、设备简单、易实现自动化控制。 缺点：吸附容量较小、设备体积大。 吸附分类： 物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是分子间力（范德华力）。 特点：1）不发生化学反应； 2）吸附过程极快； 3）吸附热较小（20KJ/mol）； 4）吸附过程可逆，无选择性。 化学吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是化学键力。 特点： 1）发生化学反应； 2）吸附热比物理吸附大得多（84-417KJ/mol） ； 3）吸附过程具有选择性，通常不可逆。 实际吸附过程中，低温时主要是物理吸附，高温时主要是化学吸附，物理吸附一般在前。 气体的吸附净化-分类 气体的吸附净化-分类 化学吸附需要达到一 定的活化能，所以此阶 段提高温度可以加快吸附速率。 大部分吸附过程为放热反应， 温度升高不利于吸附。 石英砂负载氧化铁（IOCS）吸附锑的过程是自发的、吸热的化学吸附反应 下列关于物理吸附和化学吸附描述错误的是？（ ） （A）物理吸附依靠范德华力进行 （B）物理吸附过程可逆，无选择性 （C）化学吸附需要吸附剂具有一定的活性才能发生 （D）所有吸附过程均为放热反应 习题 解释：ABC选项均正确，大多吸附过程均为放热反应，极个别情况除外，可知D选项错误。 气体的吸附净化-理论 气体中的污染物 （吸附质） 多孔固体物质 （吸附剂） 吸附 脱附 吸附基本理论： 吸附净化效果取决于吸附平衡和吸附速率。吸附的实质：吸附质以分子扩散的方式到达吸附剂表面而被富集。 V吸附=V脱附，吸附平衡（动态平衡） 气体的吸附净化-理论 吸附（动态）平衡：单位时间内被固体表面吸附的分子数量与逸出的分子数量相等时，吸附达到平衡。 平衡浓度：平衡时，吸附质在气相中的浓度。 平衡吸附量（静吸附量或静活性）：动态平衡时，单位体积（质量）吸附剂上所吸附的吸附质的量,kg/kg,kg/m3。 在实际吸附操作中，当吸附床层被穿透时，单位体积（质量）的吸附剂所吸附的吸附质的量，称为动吸附量或动活性。 动活性静活性 气体的吸附净化-理论 Ⅰ微孔填充特征：吸附势增强，微孔中存在明显的吸附增强，对低相对压力下的吸附质分子就 具有相当强的捕捉能力 Ⅱ. Ⅲ型无孔或中孔的粉末表面进行吸附 吸附剂与吸附质作用力强为Ⅱ型， 作用力弱时为Ⅲ型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 吸附等温方程式： 1）弗洛德里希方程式 2）朗格缪尔方程式 3）BET方程式 6种类型吸附等温线： 在一定温度下物质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系. Ⅳ、Ⅴ微孔吸附剂，发生毛细凝聚现象。吸附剂与吸附质作用力强为Ⅳ型， 作用力弱时为Ⅴ型 Ⅳ Ⅴ Ⅵ 吸附剂表面惰性气体分子分阶段多层吸附 Ⅵ 吸附等温线方程： 气体的吸附净化-理论 平衡吸附量 温度低，有利于吸附 吸附质在气相中的分压 y  f(P ) 【多选】下列关于气体吸附净化机理描述正确的有？（ ） （A）气体吸附净化操作时吸附和脱附过程同时存在 （B）增加吸附质分压有利于推动吸附过程的进行 （C）吸附剂的静活性小于动活性 （D）实际吸附工艺过程中，在吸附达到平衡时进行吸附剂的再 生 自编习题 解释：AB选项正确，吸附剂的静活性 大于动活性，实际吸附工艺过程中，当吸附床层穿透时就需进 行吸附剂的再生。 吸附过程： 气体的吸附净化-速率 1）外扩散：吸附质分子由气相主体到吸附剂外表面； 2）内扩散：吸附质分子深入到吸附剂内表面； 3）被吸附：深入到吸附剂内表面的吸附质被固体表面吸附。 决定：吸附速率 吸附保护作用时间（固定床吸附器的有效工作时间）：从吸附 操作开始到吸附床层被穿透所经历的时间——吸附剂再生。 对于化学吸附：第三步后还有 化学反应。 气体的吸附净化-速率 物理吸附速率表达： 1）外扩散速率 2）内扩散速率 3）总吸附速率 物理吸附一般由内外扩散控制；化学吸附既可能受表面动力学 控制，也可能由内、外扩散过程控制。 （1）外扩散速率 气体的吸附净化-速率 式中， ——单位时间内吸附质从气相扩散至单位体积吸附剂表面的质量，kg/m3﹒s； ky——外扩散吸附分系数， kg/m2﹒s；