吸附动力的学及动态学.ppt

13吸附动力学及动态学 第一章吸附及吸附过程 1.1吸附及吸附平衡 吸附作用,物理吸附,化学吸附,吸附势能曲线,吸附平衡,平衡 吸附量。 1.2吸附热力学 吸附等温线、吸附等(温)压线、等量线,吸附等温方程,吸附热 及其测定。 1.3吸附动力学及动态学 吸附速率,吸附传质过程、吸附动力学方程,流出曲线及其测定, 吸附传质区、吸附前沿 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 1.3吸附动力学及动态学 吸附动力学主要研究吸附质在吸附剂颗粒内的扩 散性能,通过测定吸附速率,计算微孔扩散系数, 进而推算吸附活化能。 吸附动态学(或称动态吸附)主要研究吸附剂床 层内的传质层性能及其影响因素。 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 1.3吸附动力学及动态学 (1)吸附速度 在单位时间内被单位体积(或质量)吸附剂所吸附的物质 量称为吸附速度。 √吸附速率曲线 可用与测定吸附等温线相同 的方法,在不同吸附时间测得 吸附量,以吸附量为纵坐标, 时间为横坐标绘图,即可得到 吸附速率曲线 右图为正己烷在5A分子筛上 吸附时间,xi 的吸附速率曲线 正己烷在不同生产厂的5A分子师上的吸附速率曲线(30℃) 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 1.3吸附动力学及动态学 (2)吸附的传质过程 吸附剂都是内部拥有许多孔的多孔物质。以气相吸附质 在吸附剂上的吸附过程为例,吸附质从气体主流到吸附 剂颗粒内部的传递过程分为两个阶段: 第一阶段是从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜 到颗粒的表面,称为外部传递过程或外扩散。 第二阶段是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部, 称为孔内部传递过程或内扩散 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 (2)吸附的传质过程 这两个阶段是按先后顺序进行的,在吸附时气体先通过气膜到达颗粒表面,然 后才能向颗粒内扩散,脱附时则逆向进行。 内扩散过程有几种不同情况,参见右图。 气体分子到达颗粒外表面时, 一部分会被外表面所吸附。而 被吸附的分子有可能沿着颗粒 内的孔壁向深入扩散,称为表 面扩散。 一部分气体分子还可能在颗粒 内的孔中向深入扩散,称为孔 扩散。 在孔扩散的途中气体分子又可 因22吸附质卉吸附上的扩散示意图 能与孔壁表面碰撞而被吸附。 一外扩散;②一外表面吸附;③一表面扩散 ④孔扩散;《一内表面吸附 吸附主体一外扩散外表面一内扩散→内表面一吸附内表面吸附 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 (2)吸附的传质过程 内扩散是既有平行又有顺序的吸附过程,它的过程模式可表 达为: 外表面吸附→·表面扩散 外扩散 孔扩散一→孔扩散直到中心 内表面吸附一→表面扩散 吸附传递过程由三部分组成,即外扩散、内扩散和表面吸 附。吸附过程的总速率取决于最慢阶段的速率 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 (3)扩散系数 ■扩散过程在吸附中占有重要地位。由于分子热运动,在 没有外力作用下扩散过程能自发地产生。 按照费克定律,时间t内扩散穿过表面F的物质数量G与浓 度(c)梯度成正比(啦扩散距离)。浓度梯度决定了过程的 推动力。 do G=-D·F·t dn 式中D为扩散系数,负号表示扩散是向浓度低的方向进行。 扩散系数随扩散物质的性质而异,通常以实验方法测定, 从有关手册中也可查得。 吸附过程及应用  (4)吸附动力学方程 13吸附动力学及动态学 按吸附动力学原理,吸附速度可用下式表示: dqk(c-y, dq/ot一吸附速度,在单位时间内被单位体积(或质量) 吸附剂所吸附的物质量; c一吸附质在气体中的含量; y一与吸附剂所吸附的物质量成平衡的气体浓度; 一从气流到吸附剂表面的质量传递系数,也称总传质 系数。 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 (5)传质系数 以扩散方式到达吸附剂表面的物质量由费克定律确定,该物质量应等 于按吸附动力学方程所求得的吸附质的量 de k(C-y)=-D·F 对于物理吸附,由于表面吸附的速度极快,几乎是瞬间完成,故吸附 对吸附动力学过程的影响可以忽略不计;吸附传递的动力学过程是由 外扩散和内扩散所决定。 k1表示外扩散过程的传质系数,k2表示内扩散过程的传质系数,则总传 质系数与外、内扩散系数有下列关系: 111 kk. k 传质系数与许多变量,如,吸附剂种类、被吸附的气体组成以及吸附 工况等性质有关。 吸附过程及应用  13吸附动力学及动态学 作业 查文献、综述吸附过程扩散系数测定和计算方法。 吸附过程及应用 10