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1、第19卷第4期南京化工大学学报Vol.19No.41997年10月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYOct.1997化工数据凹土及凹土吸附干燥剂的吸附性能金叶玲马正飞姚虎卿(南京化工大学化学工程系,南京,210009)摘要用流动重量法测定了凹土(ATÊ)及凹土吸附干燥剂(ATMÊ)对水的吸附平衡和吸附动力学性能。二样品的吸附等温线皆属类型Ê,它们是水以不同吸附方式迭加的结果,经分解可用Langmuir和BET方程拟合。吸附动力学曲线可用单孔模型Crank
2、方程很好地拟合。关键词凹凸棒石粘土吸附平衡吸附动力学中图号TQ424124虽然关于分子筛的吸附平衡和吸附动力学的研究已比较成熟,但有关凹凸棒石粘土(简称凹土)在这一方面的研究很少见报导。本文以盱眙产优质凹土(ATÊ)及由其制得的新型吸附干燥剂(ATMÊ)进行了系统的吸附水的吸附性能研究,为ATÊ和ATMÊ的进一步研究和工业化应用提供了理论依据和基础数据。1实验部分[1]实验采用流动重量法动力学实验装置,吸附平衡曲线、吸、脱附动力学曲线皆由该装置测得。载气:H2,吸附体系:H22H2O饱和蒸汽。吸附剂:ATÊ、A
3、TMÊ球形颗粒53～4mm。2结果和讨论211吸附平衡21111吸附平衡曲线由实验测得的ATÊ和ATMÊ的吸附等温线如图1所示。由图看出,按Brunauer对吸附等温线的分类,ATÊ、ATMÊ的吸附等温线皆属于类型Ê。平衡吸附量均随温度升高而降低,ATMÊ吸附等温线受温度影响较大,说明ATMÊ对温度较敏感。由于添加了吸水性强的添加剂,所以ATMÊ的平衡吸附量比ATÊ提高了近1倍。收稿日期:199720122758南京化工大学学报第19卷(a)ATÊ(120℃,230℃,340℃)(b)ATMÊ(120℃,230
4、℃,340℃)图1不同温度下ATÊ、ATMÊ对水的吸附平衡等温线Fig.1TheadsorptionisotherinofwateronATÊ、ATMÊatdifferenttemperature21112吸附等温线的拟合由ATÊ、ATMÊ的成分和结构可知,ATÊ和ATMÊ吸附水具有3种性质,即物理附着水、结晶水和结合水,因此实验测得的吸附等温线是3种吸附水综合影响的结果,其中结晶水[2]和结合水应属拟化学吸附水。据此,本研究用Langmuir和BET模型的迭加对实验数据拟合,拟合模型:kbqmcöc0kb′q
5、m′cöc0q=+(1)1+kbcöc0[1-cöc0][1+(kb′-1)cöc0]30℃ATMÊ吸附平衡数据拟合结果为:2.149cöc00.978cöc0q=+(2)1+14.8cöc0(1-cöc0)(1+3.35cöc0)拟合参数如表1所示。将拟合结果(2)作于图2,可见与实验数据吻合。将式(2)中Langmuir拟合部分作于图2得曲线③。表130℃ATMÊ吸附平衡拟合参数Table1ThefittingparameterofadsorptionisothermofwinteronATMÊat30℃模
6、型参数平衡吸附量拟合误差ö(cm3ög)gH%2OögATMÊkb=14.8qm=0.1454.67kb′=36.5qm′=0.02680.53为了进一步考察水在吸附剂表面的吸附机理,本研究同○脱附平衡实验值×吸附平衡实验值□脱附平衡与③的差值时测定了30℃ATMÊ的脱附等温线并示于图2中。脱附等①吸附平衡拟合曲线温线与吸附等温线并不重合,在整个相对蒸汽压力范围内,③吸附平衡拟合结果Langmui部分(拟都有滞后现象存在化学吸附等温线),但脱附等温线与拟合得到的Langmuir图230℃ATMÊ对水的吸附和脱部
7、分的差值(如图2中的□)和吸附等温线相吻合,而在x>附等温线0.35区域则与吸附等温线形成一闭合的滞后回路。这一现Fig.2TheadsorptionanddesorptionisothermofwateronATMÊat象与文献[2]研究水在氧化铝上的吸附行为一致,即脱附等30℃温线与吸附等温线的差值是由拟化学吸附和毛细冷凝所致,第4期金叶玲等:凹土及凹土吸附干燥剂的吸附性能59[3]闭合的滞后回路反映毛细冷凝的程度。因此,这是典型的在完成单分子层吸附后,再形成多分子层及毛细冷凝,当水蒸汽浓度接近饱和蒸汽压时
8、,吸附量迅速增加的吸附过程。由拟合结果和以上分析表明,实验测定的吸附平衡实际上是拟化学吸附、物理吸附和毛细冷凝的共同结果,其吸附等温线完全可以分解为拟化学吸附等温线和物理吸附等温线,它们都可以用简单的理想模型来拟合且吻合较好,Langmuir式适合拟化学吸附,BET式适合物理吸附。212吸附动力学图3为水蒸汽体积百分浓度212%(a)ATÊ(b)ATMÊ时,20℃、30℃、50℃下水在
