热质交换原理与设备 连之伟.ppt

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1、第五章吸附和吸收处理空气的原理与方法60-12021/9/20内容吸附材料处理空气的原理和方法5.1吸收剂处理空气的原理和方法5.260-22021/9/205.1吸附材料处理空气的原理和方法60-32021/9/205.1.1吸附的基本知识和概念吸附现象是产生在相异两相的边界面上的一种分子积聚现象。吸附剂：使气相浓缩的物质吸附质：被浓缩的物质分子力（VanderWaals）:同相间分子力处于平衡状态，相界处不平衡。（1）吸附、吸附剂和吸附质5.1吸附材料处理空气的原理和方法60-42021/9/20表面能物质的总能量当物质的比表面积比较大时，表面能就会对物质的性能产生很大的影响。相界上

2、的非平衡力导致物质微粒在界面上的聚集程度的改变就是吸附。60-52021/9/20吸附剂处理空气的原理吸附：由范德华引力、氢键起作用的物理过程。60-62021/9/20（2）吸附的种类物理吸附由吸附质分子与吸附剂分子之间分子力（VanderWaals）引起的可逆吸附现象。有单层吸附，也有多层吸附。特点：吸附质与吸附剂之间无化学反应；对吸附气体选择性不强；吸附速率快；吸附为低放热过程，放热量略大于液化潜热；吸附力不强。化学吸附化学反应起作用。只为单层吸附。60-72021/9/20吸附作用力（物）：一种物理作用，分子间力（范德华力）；（化）：一种表面化学反应（化学键力）。吸附速率（物）：

3、极快，常常瞬间即达平衡；（化）：较慢，达平衡需较长时间。吸附热（区别二者的重要标志）（物）：与气体的液化潜热相近,较小（几百焦耳/mol）（化）：与化学反应热相近，很大（>42kJ/mol）。选择性（物）：没有多大的选择性（可逆）；（化）：具有较高的选择性（不可逆）。温度的影响（物）：吸附与脱附速率一般不受温度的影响，但吸附量随温度上升而下降；（化）：可看成一个表面化学过程，需一定的活化能，吸附与脱附速率随温度升高而明显加快。吸附层厚度（物）：单分子层或双分子层，解析容易，；（化）：总是单分子层或单原子层，且不易解吸。60-82021/9/20吸附等压线：（3）吸附平衡、等温吸附线和等压

4、吸附线对于给定的吸附剂和吸附质，平衡时吸附剂对吸附质的吸附量q为：吸附等温线：60-92021/9/20I-合成沸石等吸附系的；II-Lamgmuri型；III-活性铝等吸附系的；IV-活性炭吸附水蒸气；V-BET型；VI-线性吸附典型等温吸附线60-102021/9/20等压吸附线2-物理吸附1-化学吸附3-过渡区（非平衡吸附区）温度吸附量60-112021/9/20多孔介质比表面积大，所以吸附剂多为多孔介质。多孔介质孔隙越小，比表面积越大，孔隙内吸附能力越强（4）吸附剂结构，多孔介质，比表面积比表面积：单位质量吸附剂具有的表面积比表面积越大，吸附能力越强。（5）吸附剂的特性参数1）多

5、孔吸附剂的外观体积60-122021/9/202）吸附剂密度堆积密度：真密度：颗粒密度：3）孔径分布（测定－吸附等温线、压汞仪等）4）颗粒当量直径、单位体积表面积60-132021/9/205.1.2等温吸附线典型的等温吸附过程中的著名公式（1）朗谬尔(Langmuir)公式（2）弗雷德里克(Freundlich)公式（3）B.E.T公式布鲁诺（Brunauer）、埃米特（Emmett）和泰勒（Teller）60-142021/9/205.1.3常用吸附剂的类型和性能极性吸附剂（亲水）硅胶：亲水性，易吸附水分，而难于吸附非极性物质。多孔活性氧化铝：用于气体干燥，石油气脱硫，含氟废气净化

6、。沸石：通常为人工合成沸石分子筛，为微孔型、具有立方晶体的硅酸盐。对极性分子，不饱和有机物具选择吸附能力。非极性吸附剂（憎水）活性炭：疏水性，常用于空气中有机溶剂，催化脱除尾气中SO2、NOX等恶臭物质的净化；优点：性能稳定、抗腐蚀。60-152021/9/20水蒸气在A型和B型硅胶及活性铝中的典型吸附等温线60-162021/9/20水蒸气在沸石中的典型吸附等温线相对湿度（％）吸水量(％)60-172021/9/205.1.4多孔介质传质吸附表征体元（REV)：在多孔介质中选取的一个比整体区域小得多而比单个孔隙大得多的区域。研究时用表征体元的平均值代替局部值。表征体元内质量扩散方程：

7、ε-孔隙率；CR-REV中气相浓度；K-REV骨架表面分离系数；De-REV中的有效扩散系数；εDe-多孔介质有效扩散系数60-182021/9/20多孔介质内水蒸气浓度可写为：C=εCR+K(1-ε)CR60-192021/9/205.1.5.1干燥循环干燥剂：吸附空气中水蒸汽的吸附剂。5.1.5空气静态吸附除湿和动态吸附除湿干燥剂表面水蒸气分压与环境空气中水蒸气分压差决定干燥剂是吸湿还是放湿。60-202021/9/20干燥剂表