西安交通大学化工原理课件_第十三章_其他分离过程.pdf

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1、西第十三章其他分离过程安交大•13.1吸附化工原•13.2膜分离理电子课件返回前页1后页主题西13.1吸附安交大•13.1.1概述化工原•13.1.2吸附平衡理电•13.1.3吸附设备及计算子课件返回前页2后页主题西13.1.1概述安交•吸附大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，受到这些化不平衡力的作用就会停留在固体表面上。工具有吸附作用的物质，称为吸附剂，被吸附的物质称为吸原附质。常见的吸附剂有活性炭、磺化煤、焦碳、木炭、理白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。电按照吸附作用力性质的不同，吸附可子以分为物理吸附、化学吸附和离子课吸附的分类交换

2、吸附。件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。返回前页3后页主题西13.1.1概述安交•吸附分离应用主要包括：大化（1）气体和液体的深度干燥；工（2）食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭；原（3）有机烷烃的分离和精制；理（4）气体的分离和精制；电子（5）从废水或废气中除去有害的物质。课件返回前页4后页主题西13.1.2吸附平衡安交•吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固或液固两相充分大接触，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，吸附质化流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动工态平衡。原•1.单组

3、分气相在固体上的吸附平衡理实验表明，当流体为气相时，对于一个给定的物系（即一定的吸电附剂和一定的吸附质），达到吸附平衡时，吸附量与温度及压子力有关，可表示为课qe=f(T,p)件当T为常熟，q=f(p),它表明了平衡吸附量与压力之间的关系，e反映这一关系的曲线称为吸附等温线。返回前页5后页主题西13.1.2吸附平衡安交大•根据实验，吸附等温线归纳为如图13—1所示的五种类化型工I类吸附出现饱和值。这种吸附相当于在吸附剂原表面上形成单分子层吸附，接近Langmuir型吸理附等温线。III电II类其特点是不出现饱和值，随对比压力增子加，平衡吸附量急剧上升，曲线上凸，属于IV多分子层物理吸附。I

4、IIV课0p/pIII类曲线下凹，吸附气体量随组分分压增加而件图13－1五种物理吸附等温线上升。返回前页6后页主题西13.1.2吸附平衡安交大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化附；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工的多层分子吸附；两线段间的突变，说明有毛细孔的凝结现象。原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理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。电子课2.液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线件返回前页7后页主题西13.1.2吸

5、附平衡安交液相吸附的机理比气相吸附要复杂，对大量有机化合物吸附性能的研究表明：大（1）同族序列的有机化合物相对分子质量愈大，吸附量愈化高；工（2）溶解度小，疏水程度高，则易吸附；原（3）一般芳香族化合物比脂肪族化合物更易吸附；理（4）知链化合物比侧链化合物更易吸附。电子3.吸附等温方程课用来描述等温吸附平衡的数学式，称为吸附等温方件程返回前页8后页主题西13.1.2吸附平衡安•1.Langmuir等温式交大朗格缪尔单分子层吸附等温式：qe=aqmpe/(1+ape)化式中，q—表面上吸满单分子层吸附质得吸附量，kg(吸附m工质)/kg(吸附剂)；p—吸附质得平衡分压，Pa;原ea—吸附系数

6、。理格缪尔公式也常用于液相吸附，故又写成下述形式：电q=aqy/(1+a’y)子emee课式中，a’—吸附系数；件ye—吸附质在液相中得平衡浓度，摩尔分率。返回前页9后页主题西13.1.2吸附平衡安交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大得规律。化2.Freundlich等温式工原对于在等温情况下，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：理q=kp1/n或q=k’y1/neeee电——式中，k,k’—Freundlich吸附系数子n—和温度有关得常数，，一般认为

7、，一般认为n=2~10时为易吸收过课程程；程；n<0.5时为难吸附过程。件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。返回前页10后页主题西13.1.3吸附设备及计算安交•1.接触式吸附设备及计算：大常见的接触式吸附装置为接触式过滤吸附器，如图13—2化所示空气蒸汽工它属于分级接触，适用于原处理液态溶液。其特点是理结构简单，操作容易。搅拌吸附槽过滤机蒸汽电按照原料、吸附细致的不子同