环境工程第十一章吸附极力推荐ppt课件.ppt

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1、第十一章吸附第一节吸附分离操作的特点吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。被吸附到固体表面的组分——称为吸附质吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的过程——称为解吸吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面一、吸附分离操作的分类按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力所引

2、起的，也称为范德华吸附。吸附热较小，可在低温下进行。过程是可逆的，易解吸（被吸附的分子由于热运动还会离开吸附剂表面）相对没有选择性，可吸附多种吸附质（由于分子力是普遍存在的）。分子量越大，分子引力越大，吸附量越大。可形成单分子吸附层或多分子吸附层。化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大小。如石灰吸附CO2→CaCO3吸附热大，一般在较高温下进行。具有选择性，单分子层吸附。化学键力大时，吸附不可逆。二、吸附分离操作的应用吸附分离操作的应用

3、范围很广，既可以对气体或液体混合物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中的痕量杂质。日常生活：木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）化工领域：产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液，吸附其中杂质，得到洁白的产品。环境领域：水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷空气：脱湿，有害气体，脱臭第二节吸附剂一、常用吸附剂的主要特性吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容量取决于吸附剂表面积的大小。选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳

4、定性，在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐酸碱的良好化学稳定性。适当的物理特性：适当的堆积密度和强度廉价易得二、几种常用的工业吸附剂（一）活性炭活性碳是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。碳化：把原料热解成碳渣，温度：200－600度活化：形成发达的细孔。两种办法:气体法：通入水蒸汽，温度在800－1000度；药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等比表面积：500－1700m2/g比

5、表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔所提供的比表面积基本上不起作用。活性炭细孔分布情况：微孔：<2nm，占总比表面95％：主要支配吸附量过渡孔：2-100nm，<5％：起通道和吸附作用大孔：100-10000nm，不足1％：主要起通道作用，影响吸附速度。表面化学特性：活性炭本生是非极性的，但由于表面共价健不饱和易与其它元素如氧、氢结合，生成各种含氧官能团。目前已证实的含氧官能团有：－OH基、－COOH基由于这种微弱极性，使极性溶质竞争吸附加强。（二）活性炭纤维活性炭纤维吸附能力比一般活性

6、炭要高1～10倍。活性炭纤维分为两种：(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝，或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可以与纸浆混粘制成活性炭纸。(2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分布结构的活性炭纤维。（三）硅胶吸湿，各种气体的干燥（四）活性氧化铝含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。比表面积约为200～300m2/g，对水分有极强的吸附能力，主要用于气体和液体的干燥、石油气的浓缩与脱硫；磷的吸附。（五）沸石分

7、子筛对氨氮的吸附效果好（六）合成树脂……第三节吸附平衡在一定条件下，当流体（气体或液体）和吸附剂接触，流体中的吸附质将被吸附剂所吸附。吸附速度解吸速度当吸附速度和解吸速度相等时，流体中吸附质浓度不再改变时→→吸附平衡吸附剂吸附能力用吸附量q表示。一、吸附平衡与平衡吸附量当流体为气体时，当气体和固体的性质一定时，平衡吸附量q是气体压力及温度的函数:q=f（p,T）通常吸附量随温度的上升而减少，随压力的升高而增大。分三种情况讨论：(1)T＝常数，q=f（p）吸附等温式(2)p＝常数，q=f（T）吸附等压式

8、(3)q＝常数，p=f（T）吸附等量式二、单组分气体吸附平衡不同温度下NH3在木炭上的吸附等温线气体吸附等温线测定方法：重量法、容量法吸附等温线分为：气相单组分吸附等温线——气体混合物中，只有某一种组分被吸附的等温线气相多组分吸附等温线——气体混合物中，两种以上的组分被吸附的等温线根据实验测定结果，按照Brunaner等人的分类，气体吸附有5种类型。气相吸附等温线类型（p：蒸气组分分压；p0：该温度下饱和蒸气压）单分子层吸附，Langmuir吸附多分子层