化工原理+第十三章+其他分离过程

《化工原理+第十三章+其他分离过程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第十三章其他分离过程13.1吸附13.2膜分离113.1吸附13.1.1概述13.1.2吸附平衡13.1.3吸附设备及计算213.1.1概述吸附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。具有吸附作用的物质，称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。常见的吸附剂有活性炭、磺化煤、焦碳、木炭、白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。吸附的分类按照吸附作用力性质的不同，吸附可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。按照吸附条件是否发生变化，又可把吸附分为变温吸附，变压吸附以及变浓度吸附

2、。313.1.1概述吸附分离应用主要包括：（1）气体和液体的深度干燥；（2）食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭；（3）有机烷烃的分离和精制；（4）气体的分离和精制；（5）从废水或废气中除去有害的物质。413.1.2吸附平衡吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固或液固两相充分接触，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。1.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

3、附量与温度及压力有关，可表示为qe=f(T,p)当T为常熟，qe=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。513.1.2吸附平衡根据实验，吸附等温线归纳为如图13—1所示的五种类型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。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。III类曲线下凹，吸附气体量随组分分压增加而上升。613.1.2吸附平衡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，

4、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。2.液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线713.1.2吸附平衡（1）同族序列的有机化合物相对分子质量愈大，吸附量愈高；（2）溶解度小，疏水程度高，则易吸附；（3）一般芳香族化合物比脂肪族化合物更易吸附；（4）知链化合物比侧链化合物更易吸附。液相吸附的机理比气相吸附要复

5、杂，对大量有机化合物吸附性能的研究表明：3.吸附等温方程用来描述等温吸附平衡的数学式，称为吸附等温方程813.1.2吸附平衡1.Langmuir等温式朗格缪尔单分子层吸附等温式：qe=aqmpe/(1+ape)式中，qm—表面上吸满单分子层吸附质得吸附量，kg(吸附质)/kg(吸附剂)；pe—吸附质得平衡分压，Pa;a—吸附系数。格缪尔公式也常用于液相吸附，故又写成下述形式：qe=aqmye/(1+a’ye)式中，a’—吸附系数；ye—吸附质在液相中得平衡浓度，摩尔分率。913.1.2吸附平衡朗格缪尔关系式是一个理想得吸附公式，它代表了在均匀表面上吸附分

6、子间彼此没有相互作用得情况下，单分子层吸附达到平衡时得规律。2.Freundlich等温式对于在等温情况下，吸附热随着覆盖率（即吸附量）得增加，呈对数下降得吸附平衡，Freundlich提出下列公式：qe=kpe1/nqe=k’ye1/n或——式中，k,k’—Freundlich吸附系数n—和温度有关得常数，一般认为n=2~10时为易吸收过程；n<0.5时为难吸附过程。Freundlich等稳式是经验公式，适用于低浓度气体或的浓度溶液未知组成物得吸附。1013.1.3吸附设备及计算1.接触式吸附设备及计算：常见的接触式吸附装置为接触式过滤吸附器，如图13

7、—2所示它属于分级接触，适用于处理液态溶液。其特点是结构简单，操作容易。按照原料、吸附细致的不同，操作方式可分为单级吸附和多级吸附，多级吸附又分为多级错流和多级逆流吸附。1113.1.3吸附设备及计算①单级吸附对吸附质进行物料衡算式中，W—溶液中溶剂的质量，kg;L—吸附剂的质量，kg;Y0、Y1—吸附质再吸附槽进、出扣溶液中的质量必，kg(吸附质)/kg（溶剂）；X0,X1—吸附质再吸附槽进、出口吸附剂中的质量比，kg(吸附质)/kg(吸附剂)；②多级错流吸附1213.1.3吸附设备及计算若吸附等温式满足Freundlich公式，对低浓度的溶液，吸附平

8、衡关系可写成：X=KY1/N，且，代入式（13—5），得常称固液比②多级错流吸附