试析吸附法脱除有机溶剂中微量水的研究

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1、南京工业大学硕士学位论文吸附法脱除有机溶剂中微量水的研究姓名：刘健申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：居沈贵20060601硕士学位论文摘要有机溶剂在现代工业中起着举足轻重的作用，伴随着应用的不断扩展，对溶剂的纯度也提出了很高的要求。水作为一种广泛分布而难以除去的杂质，对产品质量有着重要的影响，因此脱除有机溶剂中微量水分在产品精制时显得非常重要。吸附法脱水是一种具有低能耗、环保的工艺，对微量水的脱除具有广泛的应用前景和经济效益。本文研究了四氢呋喃、乙二醇二甲醚和异丙醇中微量水在4A分子筛上的吸附行为。在不同温度下分别对三种体系进行了静态吸附平衡数据的测

2、定，并采用Langmuir、Freundlich模型对这些数据进行拟合且吻合较好，拟合参数结果表明平衡吸附容量随温度的升高而降低，符合温度升高不利于吸附进行的规律。根据乙二醇二甲醚吸附平衡数据，依据Clausius-Clapeyron方程计算了吸附热，在本文浓度范围内计算出该体系的吸附热最大为26.9kJ/mol，表明了水在4A分子筛上的吸附机理主要为物理吸附。在研究静态吸附平衡的基础上，本文采用Crank单孔模型对上述各体系的动力学数据进行拟合并且吻合较好。（1）计算得到四氢呋喃微量水体系在295K－8－72和303K时的有效扩散系数De分别为7.6×10

3、、1.101×10cm/s。（2）根据乙二醇二甲醚的实验数据，计算出283K时乙二醇二甲醚微量水在4A分子筛微孔内-72的扩散系数De=1.4135×10cm/s；（3）计算得到290K下异丙醇中微量水的吸－82附动力学的有效扩散系数De＝3.539×10cm/s。通过上面扩散系数的计算，显－7－8示扩散系数都在10～10数量级上，表明了本文的三种体系吸附过程都属晶体扩散控制。针对这三种体系，本文研究了上述体系的固定床吸附动态性能。主要考察了物料初始浓度、床层高度和流速对固定床透过曲线的影响：结果表明初始浓度升高和流速增大都使得到达穿透点的时间缩短，实验时间

4、也相应缩短，但对产品净化度影响不大，而床层高度的增加也增加了床层的稳定性，并能够较长时间地维持稳定的产品净化度；同时建立了动态吸附模型，模型以颗粒孔扩散和外部流体流动方程为主要描述方程，并利用正交配置法求解该模型的偏微分方程组，结果表明该模型对四氢呋喃微量水体系具有较好的预测效果，模拟结果可以为吸附过I摘要程的设计提供一定的参考，不仅可减少实验的工作量，节省人力物力，而且对该体系吸附过程的工业放大设计具有指导意义，也为其它吸附过程数模的开发提供借鉴作用。关键词：有机溶剂四氢呋喃乙二醇二甲醚异丙醇脱水吸附II硕士学位论文ABSTRACTOrganicsolve

5、ntsplayanimportantroleintheindustrynowandareoftenusedinmanyfields.Tomeetwiththeindustrialdemand,thepurificationofthesolventsisusuallyrequiredinsomefields.Theorganicsolventsinevitablyareintermixedwithotherundesirablematerials,whichseriouslyaffectontheproducts’qualities.Forinstance,w

6、ateriswidespreadinmanyimportantproductsanddifficulttoberemoved.Sothepurityofthewaterfromsolventsisveryimportantintheprocessoftheproduction.Adsorptiondehydrationislowenergy-consumingandharmlesstoenvironment.Soitispromisingtechnologyinvolvingseparationandsegregation.Inthispapertheads

7、orptionperformanceofsmallamountofwaterintetrahydrofuran(THF),1,2-dimethoxyethane(DME)andisopropanol(IPA)on4Amolecularsieveswerestudied.Adsorptionisothermsforthesethreesystemsweremeasuredrespectivelyatdifferenttemperatures.ThedatawerefittedwellwiththemodelsofLangmuirandFreundlich.Ac

8、cordingtotheparameters,the