第十章 吸附法净化气态污染物.ppt

第十章吸附法净化气态污染物
吸附的概念:是一种固体表面现象,利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物,使其中所含的一种或数种气体组分吸附于固体表面上,以达到气固分离的单元操作过程。
吸附的特点:选择性高、分离效果好、净化效率高、设备简单、操作方便、能分离其它过程难以分离的混合物,可有效分离浓度很低的有害物质,易实现自动控制。
10、1吸附和吸附剂
10、1、1吸附的分类及特点
物理吸附:靠分子力
1、吸附的分类
化学吸附:靠化学键
2、物理吸附与化学吸附的比较(教材P163表9-1)
注意:两种吸附既有区别,也有联系(?)
产生的吸附
产生的吸附
10、1吸附和吸附剂
10、1、2吸附剂
1、吸附剂的选取原则
(1)吸附能力强,吸附容量大(吸附容量:指在一定的温度、吸附质浓度下,单位质量或单位体积吸附剂所能吸附的最大量);
(2)具有大的比表面积和孔隙率;
(3)具有有良好的选择性
(4)机械强度、化学稳定性、热稳定性良好,使用寿命长
(5)颗粒均匀;
(6)再生容易;
(7)价格低廉易得。
10、1吸附和吸附剂
2、工业吸附剂
(1)活性氧化铝
(2)活性碳※
(3)硅胶
(4)分子筛
10、2吸附平衡与吸附速率
10、2、1吸附平衡
1、两个概念
(1)平衡吸附量(静态吸附量或静活性):在一定的温度下,与气相中吸附质的初始浓度成平衡时的最大吸附量,一般用单位质量吸附剂在吸附平衡时所能吸附的吸附质质量来表示,表示固体吸附剂对气体吸附量的极限,以am表示。
(2)动活性:气体通过吸附层时,随着床层吸附剂的逐渐接近饱和,吸附质最终不能被全部吸附,当流出气体中可能出现吸附质时,我们认为吸附剂已失效,此时计算出来的单位吸附剂所吸收吸附质的量称为动活性。
显然:动活性<静活性
10、2吸附平衡与吸附速率
2、吸附等温线和吸附等温式
(1)吸附等温线:在同一温度下,以某种吸附剂在不同的压力下对某种吸附质的平衡吸附量对压力作图可得吸附等温线。
(2)吸附等温式:用公式来表示吸附等温线时即得到吸附等温式。吸附等温式有以下几种:朗格缪尔(Langmuir)式、弗伦得利希(Frndlich)式、捷姆全 TemkuH)式、BET方程等。其中最常用的是朗格缪尔(Langmuir)等温式。
10、2吸附平衡与吸附速率
3、朗格缪尔吸附等温式
(1)存在的条件:
①吸附是单分子层的;
②固体表面是均匀的,固体表面上各晶格位置的吸附能力是相同的,吸附热为常数;
③被吸附在固体表面的分子之间没有作用力;
④吸附平衡是动态平衡。
10、2吸附平衡与吸附速率
(2)朗格缪尔吸附速率方程(单一组分)
式中:θA——覆盖率;ka,kd——吸附速率和解吸速率; PA——吸附物的分压
(3)朗格缪尔吸附等温方程(单一组分)
式中:
10、2吸附平衡与吸附速率
或
式中:V,Vm——吸附组分为PA时的吸附量; Vm——吸附组分为PA时的最大吸附量

对多种组分同时被吸附的体系,用θi表示i组分的覆盖率,可得多组分吸附的朗格缪尔等温方程
由上式可以看出,多组分吸附时,存在吸附竞争。
10、2吸附平衡与吸附速率
10、2、2吸附速率
1、两个概念
(1)外扩散:气体穿过界面(气膜),到达固体表面的过程称为外扩散。
(2)内扩散:气体到达固体后的扩散