环境工程原理第九章 吸附.ppt

各组分的吸附量 qA0、qB0分别为各组分单独存在且压力等于双组分总压时的平衡吸附量 qA、qB为混合气体吸附平衡时吸附量 吸附剂量的计算 在给定级数后，过B点做不同斜率的操作线，求出最小吸附剂量。 (一)穿透点和穿透曲线 G: 溶液流入速率（m3/(m2s)） ?0: 溶液中溶质浓度（kg/m3） z: 固定床吸附塔填充高度（m） ?B: 穿透点浓度（kg/m3） ?E: 穿透曲线终点浓度（kg/m3） ?B: 出口处溶质浓度达到?B时的流量(m3/m2) ?a: 吸附区移动了吸附区高度za区间的流量(m3/m2) 设床层的填充密度为ρb (kg/m3) 与?0平衡的吸附浓度为x0(kg-溶质/kg-吸附剂) 则吸附塔全部被饱和时的吸附量为zρb x0(kg/m2) 穿透点的吸附量（kg/m2）为： 穿透点吸附剂的饱和度为： 对吸附塔做物料平衡： 吸附区高度za=Nt HTU0 当给定传质单元高度[HTU]0时，即可以求出za的值。 假设za高度中浓度为?的层高为z? 用面积积分法求解式(9.5.15) 若体系的平衡关系可用弗兰德里希公式表示，且所用的吸附剂不含吸附质，xm+1=0时，吸附剂用量可通过计算求得。 以二级吸附为例： 由该式可求得离开第1级的液相组成?1， 再求出吸附剂用量等其他参数。 (9.5.8) 二、固定床吸附 G 固定床吸附器吸附传质过程示意图 吸附带 穿透曲线示意图 各符号的意义 B, E间被吸附的吸附质量W(kg/m2)： 吸附塔中的吸附区吸附剂全部被饱和时的吸附量为?0?a 吸附区形成后吸附剂可吸附的吸附量与饱和吸附量之比f为： （二）穿透时间 1.韦伯（Weber）法 (9.5.10) (9.5.9) (9.5.11) 假设吸附区不动，吸附塔以一定速度与溶液流向相反的方向移动 假设吸附塔高度与吸附区高度相比足够高， 塔顶：吸附剂与溶液中的吸附质达到平衡。 塔底：流出的溶液中吸附质浓度为0。 ?*——对应操作线的浓度?的平衡浓度， kg/m3； KFα——吸附过程中的总括传质容量系数，1/s。 过原点和平衡线（x0,?0）的操作线 针对吸附区微小高度dz，溶液中溶质浓度变化为： (9.5.12) (9.5.13) (9.5.14) (9.5.15) 液相多组分吸附 ——液相混合物中，两种以上的组分被吸附 气相单组分吸附 ——气体混合物中，只有某一种组分被吸附 液相单组分吸附 ——液相混合物中，只有某一种组分被吸附 气相多组分吸附 ——气体混合物中，两种以上的组分被吸附 （一）吸附平衡理论 一、单组分气体吸附 吸附量＝吸附质组成的函数 吸附剂吸附能力用平衡吸附量q表示。当气体和固体性质一定时，平衡吸附量是气体压力及温度的函数： 若T=常数，则 ，称为吸附等温式。 若P=常数，则 ，称为吸附等压式。 若q=常数，则 ，称为吸附等量式。 吸附等温线： 在恒定温度下，吸附剂的平衡吸附量q与吸附质在气相中的组分分压p的关系曲线。 气体吸附等温线测定方法： 重量法、容量法 不同温度下NH3在木炭上的吸附等温线 分压较低：近似为直线 分压较高：趋于平缓 q=f(p,T) (9.3.1) 1.弗兰德里希（Freunlich）方程： q——平衡吸附量，L/kg k——和吸附剂种类、特性、温度以及所用单位有关的常数 n——常数，和温度有关,n≥1 p——吸附质气相中的平衡分压, Pa y——吸附质在液相中的摩尔分数 随着p增大，吸附量q随之增加。但p增加到一定程度后，q不再变化。 Freundlich方程为经验公式。 压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。 具有代表性的等温吸附方程 (9.3.2) 或 n一般大于1，n值越大，其吸附等温线与线性偏离越大。 当n10，吸附等温线几乎变成水平线，是不可逆吸附。 相对压力 相对吸附量 弗兰德里希等温线 弗兰德里希公式参数的求解： lgk 双对数坐标 1/n 1/n越小，说明吸附可在相当宽的浓度范围下进行。 一般认为 1/n = 0.1 – 0.5 时容易吸附 对吸附等温式两边取对数： lgq lgp 2. 朗格谬尔（langmuir)公式 吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子吸附一个气体分子。 吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。 吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相。 吸附过程类似于气体的凝结过程，脱附类似于液体的蒸发过程 吸附在吸附剂表面的吸附质分子之间无作用力。 方程推导的基本假定： 设吸附表面覆盖率为θ，