吸附法净化的气态污染物.ppt

优点：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。 故固定床吸附操作广泛用于气体中溶剂的回收、气体干燥和溶剂脱水等方面。 缺点：固定床吸附操作传热性能差，且当吸附剂颗粒较小时，流体通过床层的压降较大，因吸附、再生及冷却等操作需要一定的时间，故生产效率较低。 固定床吸附器的优缺点 移动床吸附器 移动床吸附器又称“超吸附器”，特别适用于轻烃类气体混合物的提纯。如图. 移动床吸附过程可实现逆流连续操作，吸附剂用量少，但吸附剂磨损严重。可见能否降低吸附剂的磨损消耗，减少吸附装置的运转费用，是移动床吸附器能否大规模用于工业生产的关键。 流化床 移动床吸附操作是指待处理的流体在塔内自上而下流动，在与吸附剂接触时，吸附质被吸附，已达饱和的吸附剂从塔下连续或间歇排出，同时在塔的上部补充新鲜的或再生后的吸附剂。 二 气相的吸附等温线 大量试验取得的平衡数据表明： 吸附量与吸附质在气相中的压力及吸附温度之间存在一定的关系： P为吸附平衡时吸附质组分在气相中的分压，Pa t 吸附温度，摄氏度。 实际工作中，对于一定的吸附系统，唱固定一变量作为参数，考察另外两个变量的关系，则可以得到吸附等温式、等压式。 吸附平衡关系通常用等温下单位质量吸附剂的吸附容量q与流体相中吸附质的分压 (或浓度C)间的关系 表示，称为吸附等温线。由于吸附剂和吸附质分子间作用力的不同，形成了不同形状的吸附等温线。 以q对相对压力 作图( 为该温度下吸附质的饱和蒸汽压)，所得曲线为等温线。 吸附平衡和吸附等温线方程 当吸附速度＝脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值.平衡吸附量是吸附剂对吸附质的极限吸附量，亦称静吸附量分数或静活性分数。 极限吸附量受气体压力和温度的影响 吸附等温线 NH3在活性炭上的吸附等温线 吸附等温线 经验方程： 吸附作用是固体表面力作用的结果，但这种表面力的性质至今未被充分了解。为了说明吸附作用，许多学者提出了多种假设或理论，但只能解释有限的吸附现象，可靠的吸附等温线只能依靠实验测定。至今，尚未得到一个通用的半经验方程。常用的经验方程包括Langmuir方程、BET方程(Brunauer、Emmett、Teller) 、 Freundlich方程等 XT－单位吸附剂的吸附量 P－吸附质在气相中的平衡分压 K,1/n－经验常数, 实验确定 吸附方程式 弗罗德里希（Freundlich）方程（I型等温线中压部分） lgXT对lgP作图为直线 吸附方程式 朗格缪尔（Langmuir）方程（I型等温线） KA—组分A的平衡吸附常数 吸附速度(adsorption rate)： 吸附速度（adsorption rate)是指单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质的数量。 吸附速度取决于吸附剂和吸附质的性质，吸附速度由试验来确定。 吸附速度决定了吸附质和吸附剂的接触时间(contact time)。吸附速度越快，接触时间越短，所需的吸附设备的容积也就越小。 三 吸附动力学过程 当物系及操作条件一定时，吸附质在吸附剂的多孔表面上被吸附的过程包括以下步骤： （1）吸附质从流体主体通过分子扩散与对流扩散的形式传递到固体吸附剂的外表面，此过程称为外扩散。 （2）吸附质从吸附剂的外表面进入吸附剂的微孔结构的内表面，称为内扩散。 （3）吸附质在固体内表面上被吸附剂所吸附，称为表面吸附过程。 （4）已经被吸附的分子从固体内表面脱附。 （5）脱附分子从微孔扩散到固体表面（内扩散）。 （6）脱附分子从固体表面扩散到空气中（外扩散）。 吸附速率 吸附过程 吸附 外扩散（气流主体 外表面） 内扩散（外表面 内表面） 3）外扩散控制的吸附：当外扩散速率小于内扩散速率时，总吸附速率由外扩散速率决定，此吸附为外扩散控制的吸附。 4）内扩散控制的吸附：当内扩散速率小于外扩散速率时，此吸附为内扩散控制的吸附，总吸附速率由内扩散速率决定。 在物理吸附过程中，吸附剂内表面上进行的吸附与脱附速率一般较快，而“内扩散”与“外扩散”过程则慢得多。 因此，物理吸附速率的控制步骤多为内、外扩散过程。对于化学吸附过程来说，其吸附速率的控制步骤可能是化学动力学控制，也可能是外扩散控制或内扩散控制。通常，较常见的情况是内扩散控制，而外扩散控制的情况则较少见。 吸附过程不同阶段的吸附速率大小： 对于一定体系，在一定的操作条件下，两相接触、吸附质被吸附剂吸附的过程如下： ⑴开始时，吸附质在流体相中浓度较高，在吸附剂上的含量较低，远离平衡状态，传质推动力大，故吸附速率高。 ⑵过程中期，随着过程的进行，流体相