吸附分离技术与理论.ppt

吸附机理解吸吸附多孔吸附剂中流体的浓度分布和温度分布外扩散传质过程吸附质从流体主体对流扩散到吸附剂颗粒外表面的传质速率方程为：相应的传热方程为：详细推导过程见教材吸附质在微孔中的扩散有两种形式-沿孔截面的扩散和沿孔表面的表面扩散。前者根据孔径和吸附分子平均自由程之间大小的关系又有三种情况：分子扩散、纽特逊扩散和介于这两种情况之间的扩散。当微孔表面吸附有吸附质时，沿孔口向里的表面上存在着吸附质的浓度梯度，吸附质可以沿孔表面向颗粒内部扩散，称为表面扩散。1在吸附剂颗粒的微孔中进行传质的数学模型很类似于在多孔催化剂颗粒中的催化反应。(略)2内扩散传质过程根据待分离物系中各组分的性质和过程的分离要求(如纯度、回收率、能耗等)，在选择适当的吸附剂和解吸剂基础上，采用相应的工艺过程和设备。常用的吸附分离设备有：吸附搅拌釜固定床吸附器移动床流化床5吸附分离过程固定床吸附固定床吸附是吸附分离操作中常采用的设备.固定床吸附设备降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别在处理含悬浮物较多的污水时，需定期进行反冲洗，有时还需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。固定床吸附操作穿透时间：达到穿透点所用的操作时间。穿透曲线：吸附过程中吸附塔出口溶质浓度的变化曲线。穿透点：出口处溶质浓度开始上升的点称为穿透点。吸附带(浓度波):吸附柱中液相(或固相)溶质浓度从c0(或q0)到0的分布区域.传质区:吸附带内溶质浓度不断变化,液固之间尚未达到吸附平衡,存在传质现象,吸附带所覆盖的区域.恒定图式:吸附带的浓度波以一定的形状移动,称此浓度分布为恒定图式.恒定图式吸附带只有在优惠吸附时才发生.优惠吸附:吸附等温线上凸,如Langmuir或Freundlich型)0201第三节固定床吸附过程3—1固定床吸附器、吸附负荷线和透过曲线一、固定床吸附器右图是典型的两个吸附器轮流操作的流程图。它是一个原料气的干燥过程，当干燥器A在操作时，原料气由下方通入(通干燥器B的阀关闭)，经干燥后的原料气从顶部出口排出。与此同时，干燥器B处于再生阶段。再生用气体经加热器加热至要求的温度。从顶部进入干燥器B(通干燥器A的阀关闭)，再生气携带从吸附剂上脱附的水分从干燥器底部排出，经冷却器使再生气降温，水气结成水分离出去，再生气可循环使用。固定床吸附器流程示意图二、固定床吸附器的经验计算法1、吸附剂用量2、D、H三、吸附负荷曲线和透过曲线吸附负荷曲线与穿透曲线成镜面相似，即从穿透曲线的形状可以推知吸附负荷曲线。对吸附速度高而吸附传质区短的吸附过程，其吸附荷曲线与穿透曲线均陡些。吸附剂的性能表征化学成分材料结构比表面积：单位质量物体所具有的表面积(m2/g)测量方法：BET法 一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮温度下(-196°C)，用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体积vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g): N-阿弗加德罗常数，s-被吸附分子的横截面积，在-196℃氮气分子的s=1.62?10-15cm2。吸附剂的孔径及分布可采用水银压入法，利用汞孔度计测定。当压力升高时，水银可进入到细孔中，压力p与孔径d的关系为?-水银的表面张力(0.48N/m2)，?-水银与细孔壁的接触角(=140°)通过测定水银体积与压力之间的关系即可求出孔径的分布情况。压汞法平均孔径、及其分布，孔隙率测量方法：常用测定方法有压汞法和氮气解吸法压汞法适用于测定大孔径（100?）吸附剂的孔径分布；氮气解吸法适用于孔径为15～250?范围内的孔径分布；孔径15?时，可用分子筛法测定几种吸附剂的孔径分布曲线孔径分布常用孔径与孔容之间的关系来表示TypeofPores通常将孔半径大于0.1μm的称为大孔，2×10-3～0.1μm的称为过渡孔，而小于2×10-3的称为微孔。大部分吸附表面积由微孔提供。PassingClosedDeadendInter-connectedAsimpleporestructuremadeof1300pores700nodesandsimplecylindricalgeometryAmorecomplexsimulationof11000pores,7500nodesandlargeinternalvoids吸附剂孔结构离子交换的分类：按活性基团分类，可分为阳离子交换树脂(cationexchange)（含酸性基团