环境工程原理第09章吸附.ppt

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1、第九章吸附第九章吸附第一节吸附分离操作的基本概念第二节吸附剂第三节吸附平衡第四节吸附动力学第五节吸附操作与吸附穿透曲线本章主要内容吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。被吸附到固体表面的组分——称为吸附质吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面基本术语第一节吸附分离

2、操作的基本概念吸附分离过程的适用范围：吸附分离是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别，即各组分在固相（吸附剂）与流体间分配不同的性质使混合物中难吸附与易吸附组分分离。适宜的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性，故特别适用于用精馏、吸收等方法难以分离的混合物的分离，以及气体与液体中微量杂质的去除。吸附操作条件比较容易实现。吸附操作缺点，主要是理论尚不够完善成熟。第一节吸附分离操作的基本概念按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力所引起的，也称

3、为范德华吸附。吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），可在低温下进行；过程是可逆的，易解吸；相对没有选择性，可吸附多种吸附质；分子量越大，分子引力越大，吸附量越大；可形成单分子吸附层或多分子吸附层。一、吸附分离操作的分类第一节吸附分离操作的基本概念化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大小。如石灰吸附CO2→CaCO3吸附热大，一般在较高温下进行；具有选择性，单分子层吸附；化学键力大时，吸附不可逆。第一节吸附分离操作的基本概

4、念⑴、化学吸附热与化学反应热相近，比物理吸附热大得多。如二氧化碳和氢在各种吸附剂上的化学吸附热为83740J／mol和62800J／mol，而这两种气体的物理吸附热约为25120J／mol和8374J／mol。⑵、化学吸附有较高的选择性。如氯可以被钨或镍化学吸附。物理吸附则没有很高的选择性，它主要取决于气体或液体的物理性质及吸附剂的特性。⑶、化学吸附时，温度对吸附速率的影响较显著，温度升高则吸附速率加快，因其是一个活化过程，故又称活化吸附。而物理吸附即使在低温下，吸附速率也可能较大，因它不属于活化吸

5、附。⑷、化学吸附总是单分子层或单原子层，而物理吸附则不同，低压时，一般是单分子层，但随着吸附质分压增大，吸附层可能转变成多分子层。第一节吸附分离操作的基本概念化学吸附化学键力交换吸附静电引力物理吸附分子间力吸附剂表面特征表面能降低，为放热反应；吸附无选择性，分子引力随分子量增大而增加；无化学反应发生。第一节吸附分离操作的基本概念按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应第一节吸附分离操作的基本概念二、吸附分离操作的应用

6、吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中的痕量杂质。日常生活：木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）第九章第一节吸附分离操作的基本概念第一节吸附分离操作的基本概念化工领域：产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液，吸附其中杂质，得到洁白的产品。环境领域：水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷空气：脱湿，有害气体，脱臭特别适合于低浓度混合物的分离第一节吸附分离操作的基本概念给水处理嗅、味的吸附净化；微量污染物的吸附净化。废水处

7、理典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)；组合工艺的达标把关措施；应用第一节吸附分离操作的基本概念活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。炼油厂、印染厂废水的深度处理某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，再经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后)降至0.005mg/L，氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。第一节吸附分离操作的基本概念①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理的气

8、体量不宜过大；②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF、SO2、NOX等。气体处理第一节吸附分离操作的基本概念一、常用吸附剂的主要特性二、几种常用的吸附剂本节的主要内容第二节吸附剂吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容量取决于吸附剂表面积的大小。选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐