最新分离过程-吸附概述幻灯片.ppt

《最新分离过程-吸附概述幻灯片.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、分离过程-吸附概述5.1概述吸附:当气体或液体与某些固体接触时，气体或液体的分子会积聚在固体表面上，这种现象称之为吸附。它可以被认为是某些固体能将某些物质从气体混合物(或溶液)中凝聚到其表面上的一种物理化学现象。与吸收不同，吸收时，液相中物质分子是均匀分散的。而吸附是流体分子富集在固体表面上，形成一吸附层(或称吸附膜)，而没有向固体内部渗透。由于吸附是一种固体表面现象，所以只有那些具有较大内表面的多孔性固体才具有吸附能力。吸附过程是由流体(气体或液体)与固体构成一个体系，是非均相过程。5.1.1吸附现象及吸附分离分离工程FLGC流体分子从

2、流体相被吸附到固体表面，其分子的自由焓降低，与未吸附前相比，其分子的熵也降低了。按照热力学定律，自由焓变化(ΔG)、焓变化(ΔH)及熵变化(ΔS)关系如下:ΔG=ΔH-TΔS上式中ΔG、ΔS均为负值。故ΔH肯定为负值。因此，吸附过程必然是个放热过程。所放出的热，称为该物质在此固体表面上的吸附热。原因：多孔性固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余的表面能，当流体中的某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上。分离工程FLGC物理吸附和化学吸附的比较分离工程FLGC可以由这些特性判断吸附类型5.1.5吸附剂（制造困

3、难，理论缺乏）怎样选择：1、选择性高（如分子筛）（1）孔道（2）极性2、比表面积大、表面活性好。如：活性炭1000平方米/克x型分子筛1030平方米/克3、有一定的机械强度和物理特性4、有良好的化学稳定性、热稳定性分离工程FLGC5.1.6吸附剂的再生当吸附进行一定时间后，吸附剂的表面就会被吸附物所覆盖，使吸附能力急剧下降，此时就需将被吸附物脱附，使吸附剂得到再生。通常工业上采用的再生方法有下列几种：（1）降低压力（2）升高温度（3）通气吹扫（4）置换脱附分离工程FLGC5.2吸附理论5.2.1吸附平衡吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固或

4、液固两相充分接触，最后吸附质在两相中达到动态平衡；也可以是含有一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层，吸附质流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动态平衡。单组分气相在固体上的吸附平衡实验表明，当流体为气相时，对于一个给定的物系（即一定的吸附剂和一定的吸附质），达到吸附平衡时，吸附量与温度及压力有关，可表示为V=f（T，p）当T为常数，V=f（p）,它表明了平衡吸附量与压力之间的关系，反映这一关系的曲线称为吸附等温线。下面是Brunauer等研究的单组分气体的五类物理吸附等温线。分离工程FLGC五种类型的物理吸附等温线I为-1

5、93下N在活性炭上吸附；II为-195下N2在硅胶上吸附；III为78下溴在硅胶上吸附；IV为50下苯在FeO上吸附；V为100下水蒸气在活性炭上吸附。I类吸附出现饱和值。这种吸附相当于在吸附剂表面上形成单分子层吸附，接近Langmuir型吸附等温线。常适用于处理临界温度以上的气体。II类其特点是不出现饱和值，随对比压力增加，平衡吸附量急剧上升，曲线上凸，属于多分子层物理吸附。气体的温度低于临界温度，压力也较低，接近于饱和蒸汽压。III类曲线下凹，属于多分子层物理吸附。在压力较低时，吸附量低，随着相对压力的提高，吸附量才增大。吸附气体量随组

6、分分压增加而上升。IV类能形成有限的多层吸附。开始吸附量随着气体中组分分压的增加迅速增大，曲线凸起，吸附剂表面形成易于移动的单分子层吸附；而后一段凸起的曲线表示由于吸附剂表面建立了类似液膜层的多层分子吸附；两线段间的突变，说明有毛细孔的凝结现象。V类曲线一开始就下凹，吸附质较难被吸附，吸附量随气体中组分浓度增加而缓慢上升，当接近饱和压力时，曲线趋于饱和，形成多层吸附，有滞后效应。IV类、V类分别为II类、III类的等温吸附的毛细管冷凝型。5.2吸附理论5.2.1吸附平衡一、单组分的吸附平衡1、郎格谬尔等温线方程假设：（1）固体表面是均匀的（

7、2）吸附是单分子层的（3）吸附分子间无相互作用力（4）吸附平衡是动态平衡气体分子（空间）固体吸附剂表面吸附解吸——固体表面被吸附分子遮盖的分数pv，v分离工程FLGC平衡时：以Vm表示表面覆盖满时(θ=1)的吸附量，V表示在气体压力为p时的吸附量，则表面覆盖分数为：所以：分离工程FLGC在低压时，bp项比1小得多，即1+bp≈1,因Vm、b均为常数，所以吸附量V与p成正比。在高压时，bp项比1大得多，因此分母中1+bp≈bp,使V≈Vm，所以增加压力，吸附量基本不变，表明吸附剂表面已被单分子层的吸附质所覆盖，不再有吸附能力了。至于中压范围，

8、仍保持曲线形式。因此上页图中的第Ⅰ种类型曲线也称朗格谬尔型吸附等温线。讨论：分离工程FLGC2、BET方程假设：（1）固体表面是均匀的（2）可以有多层分子吸附（3）吸附分子间无相