大气污染控制工程72吸附法.pptx

第三节气体吸附 吸附法在气体净化中的应用：室内空气净化工业废气净化概述：1、吸附用多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的组分浓集于固体表面吸附质－被吸附物质吸附剂－附着吸附质的物质优点：效率高、可回收、设备简单缺点：吸附容量小、设备体积大2、吸附的种类：根据吸附剂表面与吸附质之间的作用力不同， 吸附可分为物理吸附和化学吸附。（1）、物理吸附：分子之间的引力（范德华力）。特征：不发生化学反应；没有选择性可以是多分子层吸附或单分子层吸附过程极快，瞬时达到平衡；放热反应；可逆性：脱附（2）、化学吸附： 是由吸附剂与吸附质间的化学键力而引起的，又叫做活化吸附。主要特征是：选择性；吸附速率较慢；升高温度吸附速率和脱附速率都显著增加单分子层吸附不易解吸物理吸附和化学吸附的比较物理吸附化学吸附1.吸附力－范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡4.放热量低20KJ/mol左右5.吸附可逆(可再生性)；6.无选择性7.单分子层,也可为多分子层吸附1.吸附力－化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.放热量高80~400KJ/mol 5.吸附不可逆；6.有选择性7.单分子层,不易解吸一、吸附剂1、工业用吸附剂应具备的特性：内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能2、常用吸附剂：活性炭：由各种含炭物质在较低温度下炭化，再经高温下活化而成。粒碳(气体吸附)和粉碳(液体脱色)用于: 净化有机溶剂蒸气、恶臭物质及脱除二氧化硫、NOX优点：性能稳定，抗腐蚀性缺点：可燃新型：活性炭纤维2、常用吸附剂：活性氧化铝通过加热含水氧化铝制成。主要用途：气体干燥、石油气脱硫、含氟废气净化2、常用吸附剂：硅胶多孔性二氧化硅水合物主要用途：气体干燥和烃类物质的回收等。2、常用吸附剂：沸石分子筛微孔型硅酸盐。优点：（1）具有高选择性（2）具有较强吸附能力其他吸附剂：漂白土和活性白土焦炭粒和白云石粉蚯蚓粪吸附树脂3、气体吸附的影响因素吸附剂性质比表面积有效表面积吸附质性质与浓度吸附质的分子直径吸附质的分子量、沸点、饱和性操作条件温度操作压力气流的速度吸附器的性能：对吸附器设计的基本要求流通面积停留时间气流分布均匀控制操作温度易于更换吸附剂吸附剂的活性： 单位吸附剂所能吸附的吸附质的量。单位：kg/kg，m3/m3 静活性 动活性 一般 动活性 静活性（理想状态）4、吸附剂的脱附与劣化现象：（1）、滞后现象： 部分吸附质未能全部被解吸，而存在着残留吸附量。后果：降低吸附剂循环使用的寿命。（2）、吸附剂脱附再生的方法： 升温再生 降压再生 置换再生 溶剂萃取 （3）、吸附剂的劣化现象： 吸附剂的吸附容量逐渐下降的现象。后果：缩短吸附剂的使用寿命；原因：滞后现象表示方法：劣化率或劣化度。 5、吸附法的适用范围： 常用于低浓度、毒性大、气量小的有害气体；有机溶剂蒸气 二、吸附机理1、吸附平衡：吸附质在气态混合物中的浓度和吸附剂中的浓度不变，即达到了吸附平衡。平衡浓度：平衡时，吸附质在气相中的浓度（或分压）吸附容量：单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的量平衡吸附量：单位质量吸附剂对吸附质的极限吸附量在平衡时，吸附容量与平衡浓度有一定的函数关系： X= f（Y）其中： X：被吸附组分在固相中的浓度， Y：平衡时被吸附组分在气相中的浓度吸附等温线： 在一定的温度下，达到吸附平衡时，吸附量随平衡分压而变化的曲线，称为吸附等温线。 NH3在活性炭上的吸附等温线吸附等温线：根据实验数据绘出。表示：吸附量随压力变化的情况。 单一气体(或蒸气)在固体上的吸附已观测到六种形式的等温线: （1）、弗罗德里希（Freundlich）方程 －单位质量吸附剂吸收的吸附质的质量 P－吸附质在气相中的平衡分压 K,n－经验常数, 实验确定 适用范围：I型等温线中压部分。V－吸附平衡时被吸附气体在标态下的体积P－吸附质在气相中的平衡分压Vm－吸附剂被覆盖满一层时被吸附气体在标态下的体积B－吸附与解析速率常数之比（2）朗格缪尔（Langmuir）方程（I型等温线）假设：单分子层吸附，即吸附质间无相互作用力;吸附剂表面的吸附能力是均匀的;（3）、BET方程(多分子层吸附理论):假设（1）吸附剂表面的吸附能力均匀（2）可为单分子层或者多分子层吸附，层间分子力为范德华力（4）总吸附量为各层吸附量之和。V－吸附平衡时被吸附气体在标态下的体积P－吸附质在气相中的平衡分压P0－吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm－吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C－与吸附热有关的常数 外扩散（气流主体 外表面） 内扩散（外表面 内表面）2、吸附速率：单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附吸附质的量.吸附过程: 吸附外扩散速率内扩散速率总