第7章 吸附 化學(xué)分離工程

1、17 7 吸附吸附 (Chapter7 Adsorption)分離工程分離工程（Separation Engineering） 2 本章主要學(xué)習(xí)內(nèi)容本章主要學(xué)習(xí)內(nèi)容7.4 7.4 吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程7.1 7.1 概述概述7.2 7.2 吸附平衡吸附平衡7.3 7.3 吸附機(jī)理吸附機(jī)理31、掌握吸附分離過(guò)程原理、吸附平衡、吸附機(jī)理；、掌握吸附分離過(guò)程原理、吸附平衡、吸附機(jī)理；2、掌握固定床中溶質(zhì)濃度分布曲線的繪制和透過(guò)曲、掌握固定床中溶質(zhì)濃度分布曲線的繪制和透過(guò)曲 線的繪制；線的繪制；3、學(xué)會(huì)從吸附等溫線分析有利于吸附操作的條件；、學(xué)會(huì)從吸附等溫線分析有利于吸附操作的條件；4、理解幾種吸

2、附劑的特性；、理解幾種吸附劑的特性；5、了解吸附分離過(guò)程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。、了解吸附分離過(guò)程在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。 本章主要學(xué)習(xí)要求本章主要學(xué)習(xí)要求41 1、吸附過(guò)程、吸附過(guò)程 流體（氣體或液體）與固體多孔物質(zhì)接觸時(shí)，流體（氣體或液體）與固體多孔物質(zhì)接觸時(shí)，流體中的一種或多種組分傳遞并吸著于固體內(nèi)、外流體中的一種或多種組分傳遞并吸著于固體內(nèi)、外表面上，形成單分子層或多分子層的過(guò)程，稱為表面上，形成單分子層或多分子層的過(guò)程，稱為吸吸附過(guò)程。附過(guò)程。 吸附質(zhì)：吸附質(zhì)：被吸附的流體被吸附的流體 附附劑：附附劑：多孔固體顆粒多孔固體顆粒 吸附相：吸附相：吸附劑內(nèi)的流體相吸附劑內(nèi)的流體相 吸余相：吸余相

3、：剩余的流體本體相剩余的流體本體相7.1 概述概述吸附達(dá)到平衡時(shí)吸附達(dá)到平衡時(shí)52 2、吸附分離過(guò)程原理、吸附分離過(guò)程原理 由于吸附質(zhì)和吸附劑的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，吸由于吸附質(zhì)和吸附劑的物理、化學(xué)性質(zhì)不同，吸附劑對(duì)不同吸附質(zhì)的吸附能力也不同，因此當(dāng)流體與附劑對(duì)不同吸附質(zhì)的吸附能力也不同，因此當(dāng)流體與吸附劑接觸時(shí)，吸附劑接觸時(shí)，吸附劑對(duì)流體中的某個(gè)或某些組分相吸附劑對(duì)流體中的某個(gè)或某些組分相對(duì)其他組分具有較高的對(duì)其他組分具有較高的吸附選擇性吸附選擇性，從而使吸附相和，從而使吸附相和吸余相的組分可被富集，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離過(guò)程。吸余相的組分可被富集，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離過(guò)程。7.1 概述概述外表面吸附現(xiàn)象外

4、表面吸附現(xiàn)象吸附劑吸附劑6吸附劑吸附劑一般吸附分離過(guò)程包括吸附和脫附一般吸附分離過(guò)程包括吸附和脫附(再生再生)兩部分。兩部分。 脫附的目的脫附的目的：（）回收被吸附的有用物質(zhì)；（）回收被吸附的有用物質(zhì)； （）吸附劑的循環(huán)使用。（）吸附劑的循環(huán)使用。 脫附現(xiàn)象脫附現(xiàn)象固體表面能產(chǎn)生吸附作用的根本原因：固體表面能產(chǎn)生吸附作用的根本原因：固體表面上的固體表面上的原子或分子的力場(chǎng)和液體表面一樣也是不均衡的，因原子或分子的力場(chǎng)和液體表面一樣也是不均衡的，因此，也有自發(fā)降低表面能的傾向，但由于固體表面難此，也有自發(fā)降低表面能的傾向，但由于固體表面難于收縮，所以只能靠降低于收縮，所以只能靠降低界面張力界面張

5、力的方法來(lái)的方法來(lái)降低表面降低表面能能。73 3、吸附過(guò)程的分類、吸附過(guò)程的分類物理吸附：物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)間的作用力是吸附劑與吸附質(zhì)間的作用力是范德華范德華 力、氫鍵或靜電力力、氫鍵或靜電力。（范德華吸附）。（范德華吸附）特征特征：（）（）吸附速度快，過(guò)程是可逆、放熱的；吸附速度快，過(guò)程是可逆、放熱的；（）（）TT對(duì)吸附有利，對(duì)吸附有利， TT對(duì)脫附有利；對(duì)脫附有利；（）吸附熱較小，一般（）吸附熱較小，一般20kJ/mol20kJ/mol左右。左右。化學(xué)吸附：化學(xué)吸附：吸附質(zhì)與吸附劑間的作用力為吸附質(zhì)與吸附劑間的作用力為化學(xué)鍵化學(xué)鍵。 ( (活化吸附活化吸附) ) 特征：特征：（）吸附

6、速度慢，只形成單分子層且不可逆（）吸附速度慢，只形成單分子層且不可逆（）吸附選擇性強(qiáng)；（）吸附選擇性強(qiáng)；（）（） TT有利于吸附；有利于吸附； （）吸附熱物理吸附熱，一般（）吸附熱物理吸附熱，一般848442kJ/mol42kJ/mol化學(xué)吸附在催化反應(yīng)中應(yīng)用較多，分離過(guò)程中應(yīng)用極少化學(xué)吸附在催化反應(yīng)中應(yīng)用較多，分離過(guò)程中應(yīng)用極少84 4、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用（P294P294表表7-17-1）94 4、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用（P294P294表表7-17-1）104 4、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用（P294P294表表7-17-1）114 4、吸

7、附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用（P294P294表表7-17-1）124 4、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用、吸附過(guò)程的工業(yè)應(yīng)用（P294P294表表7-17-1）13一、吸附劑的主要特征：一、吸附劑的主要特征：多孔結(jié)構(gòu)、具有很大的比表面積。多孔結(jié)構(gòu)、具有很大的比表面積。二、對(duì)吸附劑的選擇要求二、對(duì)吸附劑的選擇要求（1 1）較高的選擇性較高的選擇性以達(dá)到一定的分離要求；以達(dá)到一定的分離要求；（2 2）較大的吸附容量較大的吸附容量以減小用量；以減小用量；（3 3）較好的動(dòng)力學(xué)及傳遞性質(zhì)較好的動(dòng)力學(xué)及傳遞性質(zhì)以實(shí)現(xiàn)快速吸附；以實(shí)現(xiàn)快速吸附；（4 4）較高的化學(xué)及熱穩(wěn)定性較高的化學(xué)及熱穩(wěn)定性，不溶或極難溶

8、于待處理流，不溶或極難溶于待處理流 體，以保證吸附劑的數(shù)量和性質(zhì)；體，以保證吸附劑的數(shù)量和性質(zhì)；（5 5）較高的硬度及機(jī)械強(qiáng)度較高的硬度及機(jī)械強(qiáng)度以減小磨損和侵蝕；以減小磨損和侵蝕；（6 6）較好的流動(dòng)性較好的流動(dòng)性以便于裝卸；以便于裝卸；（7 7）較高的抗污染能力較高的抗污染能力以延長(zhǎng)使用壽命；以延長(zhǎng)使用壽命；（8 8）較好的惰性較好的惰性以避免發(fā)生不期望的化學(xué)反應(yīng)；以避免發(fā)生不期望的化學(xué)反應(yīng)；（9 9）易再生；易再生； （1010）價(jià)廉易得。價(jià)廉易得。7.1.2 7.1.2 吸附劑吸附劑 14三、吸附劑的分類三、吸附劑的分類、按與水的結(jié)合能力：、按與水的結(jié)合能力： 親水性吸附劑和疏水性吸附

9、劑親水性吸附劑和疏水性吸附劑、按化學(xué)結(jié)構(gòu)分、按化學(xué)結(jié)構(gòu)分無(wú)機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑。無(wú)機(jī)吸附劑和有機(jī)吸附劑。無(wú)機(jī)吸附劑：無(wú)機(jī)吸附劑：硅膠、氧化鋁硅膠、氧化鋁、硅藻土、硅藻土、分子篩分子篩等。等。有機(jī)吸附劑：有機(jī)吸附劑：活性炭活性炭、炭化樹(shù)脂、纖維素、大孔、炭化樹(shù)脂、纖維素、大孔 樹(shù)脂等。樹(shù)脂等。幾種工業(yè)上常用吸附劑幾種工業(yè)上常用吸附劑7.1.2 7.1.2 吸附劑吸附劑 15四、工業(yè)常用吸附劑四、工業(yè)常用吸附劑、活性炭：、活性炭：是一類碳質(zhì)吸附劑的總稱，品種很多。幾乎所是一類碳質(zhì)吸附劑的總稱，品種很多。幾乎所有的有的有機(jī)物有機(jī)物都可以都可以作為制造活性炭的原料作為制造活性炭的原料，如泥炭、褐煤、，

10、如泥炭、褐煤、煙煤、極性和弱極性有機(jī)物。煙煤、極性和弱極性有機(jī)物。 一般制作過(guò)程：一般制作過(guò)程：將原料在隔絕空氣的條件下加熱至將原料在隔絕空氣的條件下加熱至600600左右（有時(shí)加添加劑），使其熱分解，得到的殘?zhí)荚谧笥遥ㄓ袝r(shí)加添加劑），使其熱分解，得到的殘?zhí)荚?00800以上高溫下與空氣、水蒸氣或二氧化碳反應(yīng)使其燒蝕，便生以上高溫下與空氣、水蒸氣或二氧化碳反應(yīng)使其燒蝕，便生成多孔的活性炭。成多孔的活性炭。 特性：特性：活性炭比表面積可達(dá)活性炭比表面積可達(dá)120012001600m1600m2 2/g/g，孔結(jié)構(gòu)復(fù)，孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙結(jié)構(gòu)各異，具有強(qiáng)的吸附能力，分離效果好，價(jià)廉雜，孔隙結(jié)構(gòu)各異，具

11、有強(qiáng)的吸附能力，分離效果好，價(jià)廉易得。易得。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：由于活性炭生產(chǎn)原料和制備方法不同，因此由于活性炭生產(chǎn)原料和制備方法不同，因此吸附吸附性能的可重復(fù)性很難控制性能的可重復(fù)性很難控制。另外活性炭色黑質(zhì)輕，有時(shí)會(huì)造。另外活性炭色黑質(zhì)輕，有時(shí)會(huì)造成環(huán)境污染。成環(huán)境污染。7.1.2 7.1.2 吸附劑吸附劑 16活性炭的結(jié)構(gòu)示意圖活性炭的結(jié)構(gòu)示意圖17活性炭纖維活性炭纖維 由炭素纖維活化而制得的一種纖維狀吸附劑，可做由炭素纖維活化而制得的一種纖維狀吸附劑，可做成毛氈狀、紙片狀、布料狀、蜂巢狀等。成毛氈狀、紙片狀、布料狀、蜂巢狀等?；钚蕴坷w維的活性炭纖維的外表面積比顆?；钚蕴看?，吸附和解吸速度比顆

12、粒狀活外表面積比顆?；钚蕴看?，吸附和解吸速度比顆粒狀活性炭快，阻力小，容易使氣體或液體透過(guò)性炭快，阻力小，容易使氣體或液體透過(guò)。近年來(lái)作為。近年來(lái)作為活性炭新品種正在推廣應(yīng)用?；钚蕴啃缕贩N正在推廣應(yīng)用。炭分子篩（炭分子篩（CMSCMS） 較活性炭具有更小的孔徑較活性炭具有更小的孔徑（2 21010）和更窄的孔徑和更窄的孔徑分布，可用于分離更小的氣體分子分布，可用于分離更小的氣體分子，如：從空氣中回收，如：從空氣中回收N N2 2。7.1.2 7.1.2 吸附劑吸附劑 18、硅膠：、硅膠：粒狀無(wú)晶形氧化硅，其化學(xué)式是粒狀無(wú)晶形氧化硅，其化學(xué)式是SiOSiO2 2.nH.nH2 2O O孔徑在孔徑

13、在1-40nm1-40nm之間，表面積約為之間，表面積約為830m830m2 2/g/g；與活性炭比與活性炭比孔徑分布較單一、窄小，是極性吸附劑孔徑分布較單一、窄小，是極性吸附劑；常用于空氣；常用于空氣或氣體的干燥脫水?；驓怏w的干燥脫水。、活性氧化鋁：、活性氧化鋁：化學(xué)式為化學(xué)式為AlAl2 2O O3 3.nH.nH2 2O O，孔徑在，孔徑在1-1-7.5nm7.5nm之間其表面積為之間其表面積為320m320m2 2/g/g；是極性吸附劑，常用是極性吸附劑，常用于催化劑載體。于催化劑載體。、沸石分子篩：、沸石分子篩：硅鋁四面體構(gòu)成硅鋁四面體構(gòu)成硅鋁酸鹽金屬結(jié)構(gòu)硅鋁酸鹽金屬結(jié)構(gòu)的結(jié)晶的結(jié)晶

14、，是一種孔徑大小均一的強(qiáng)極性吸附劑是一種孔徑大小均一的強(qiáng)極性吸附劑。經(jīng)離。經(jīng)離子交換或其他方法改性后的分子篩，具有很高的選擇子交換或其他方法改性后的分子篩，具有很高的選擇吸附分離能力。吸附分離能力。分子篩的吸附、催化和離子交換特性在石油化工分子篩的吸附、催化和離子交換特性在石油化工中具有廣泛的應(yīng)用。中具有廣泛的應(yīng)用。分子篩的化學(xué)通式：分子篩的化學(xué)通式：MeMex/mx/m(AlO(AlO2 2) )x x(SiO(SiO2 2) )y y.zH.zH2 2O O19（）分子篩的分類（）分子篩的分類根據(jù)根據(jù)結(jié)晶物中結(jié)晶物中SiO2AlO2的摩爾比不同的摩爾比不同，孔徑的大小，孔徑的大小不同，不同

15、，分為分為A、X、Y型型。型號(hào)型號(hào)SiO2AlO2孔徑孔徑(A0)A23-5X2.3-3.38-10Y3.3-610同一類型的分子篩，金屬離子不同，其孔徑是有差別的同一類型的分子篩，金屬離子不同，其孔徑是有差別的 如：如：3A型（鉀型（鉀A型）孔徑為型）孔徑為 3A0 4A型（鈉型（鈉A型）孔徑為型）孔徑為 4A0 5A型（鈣型（鈣A型）孔徑為型）孔徑為 6A0 10X （鈣（鈣X型）孔徑為型）孔徑為 9A0 13X （鈉（鈉X型）孔徑為型）孔徑為10A0 20（a a）A A 型型 （b b）X X 型型兩種常用沸石分子篩的結(jié)構(gòu)兩種常用沸石分子篩的結(jié)構(gòu)7.1.2 7.1.2 吸附劑吸附劑 2

16、1 AFI分子篩的結(jié)構(gòu)分子篩的結(jié)構(gòu) 7.1.2 7.1.2 吸附劑吸附劑 22ZSM5分子篩結(jié)構(gòu)示意圖分子篩結(jié)構(gòu)示意圖23ZSM-12分子篩結(jié)構(gòu)示意圖分子篩結(jié)構(gòu)示意圖24（2）分子篩的吸附特性）分子篩的吸附特性A A、分子篩只能吸附直徑小于其孔徑的分子、分子篩只能吸附直徑小于其孔徑的分子。因此它。因此它可以像篩分子的可以像篩分子的“篩子篩子”一樣把大小不同的分子分開(kāi)，一樣把大小不同的分子分開(kāi)，故稱分子篩。故稱分子篩。如：如：3 3A 分子篩孔徑為分子篩孔徑為 3.0 3.3A0，只能吸附，只能吸附H2 ,O2 , N2 ,H2O等分子。等分子。B B、分子篩是一種極性吸附劑，對(duì)極性分子具有較大

17、、分子篩是一種極性吸附劑，對(duì)極性分子具有較大 的親和力。的親和力。如：如：4A分子篩按分子大小通過(guò)分子篩按分子大小通過(guò)H2 、 H2O、C10、C20等，等，但因但因H2O極性最大，所以優(yōu)先吸附水。極性最大，所以優(yōu)先吸附水。C C、分子的不飽和程度越大，越容易被分子篩所吸附。、分子的不飽和程度越大，越容易被分子篩所吸附。吸附能力：吸附能力：C2 C2= C20炔烴烯烴烷烴炔烴烯烴烷烴25吸附了甲烷的吸附了甲烷的ZMS5分子篩分子篩26五、幾種吸附劑的脫水性能分析五、幾種吸附劑的脫水性能分析 P PH2OH2O高時(shí)：高時(shí)：硅膠、活性氧化硅膠、活性氧化鋁對(duì)水的吸附量鋁對(duì)水的吸附量較高；較高；P P

18、H2OH2O低時(shí)：低時(shí)：分子篩對(duì)水的吸分子篩對(duì)水的吸附量較高；附量較高；選擇多種可用吸選擇多種可用吸附劑、設(shè)計(jì)串聯(lián)附劑、設(shè)計(jì)串聯(lián)流程完成給定混流程完成給定混合物的分離過(guò)程，合物的分離過(guò)程，以提高吸附效率。以提高吸附效率。27吸附平衡：吸附平衡：在一定條件下，當(dāng)流體與固體吸附劑接觸時(shí)，在一定條件下，當(dāng)流體與固體吸附劑接觸時(shí)，流體中的吸附質(zhì)被吸附劑吸附，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后流體中的吸附質(zhì)被吸附劑吸附，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后吸吸附質(zhì)在兩相中濃度不再變化，即吸附質(zhì)在流體和吸附劑上附質(zhì)在兩相中濃度不再變化，即吸附質(zhì)在流體和吸附劑上的分配達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，的分配達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，稱為稱為吸附平衡吸附平衡。7.2

19、7.2吸附平衡吸附平衡*iiyy 或或*iixx 吸附：吸附質(zhì)由流體轉(zhuǎn)向吸附劑吸附：吸附質(zhì)由流體轉(zhuǎn)向吸附劑脫附：吸附質(zhì)由吸附劑轉(zhuǎn)向流體脫附：吸附質(zhì)由吸附劑轉(zhuǎn)向流體*iiyy 或或*iixx 吸附過(guò)程進(jìn)行的基本依據(jù)：吸附平衡關(guān)系。吸附過(guò)程進(jìn)行的基本依據(jù)：吸附平衡關(guān)系。吸附平衡關(guān)系決定吸附進(jìn)行的方向和限度！吸附平衡關(guān)系決定吸附進(jìn)行的方向和限度！吸附和脫附吸附和脫附進(jìn)行的條件：進(jìn)行的條件：28 目前尚沒(méi)有成熟的理論來(lái)估計(jì)流體與固體之間的吸目前尚沒(méi)有成熟的理論來(lái)估計(jì)流體與固體之間的吸附平衡關(guān)系。因此，需要對(duì)特定的物系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行附平衡關(guān)系。因此，需要對(duì)特定的物系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定：測(cè)定：(1)(1)

20、在在等溫等溫條件下，表示吸附劑上吸附質(zhì)的條件下，表示吸附劑上吸附質(zhì)的吸附量與流吸附量與流 體中吸附質(zhì)濃度或分壓體中吸附質(zhì)濃度或分壓的關(guān)系曲線稱為的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線吸附等溫線(2)(2)在在等壓等壓條件下，表示條件下，表示吸附量和溫度吸附量和溫度的關(guān)系曲線稱為的關(guān)系曲線稱為 吸附等壓線吸附等壓線；(3)(3)在在等吸附容量條件等吸附容量條件下，表示下，表示溫度和壓力溫度和壓力的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線 稱為稱為吸附等容線。吸附等容線。吸附平衡時(shí)，可用吸附平衡時(shí)，可用吸附量吸附量表示吸附劑的吸附能力。表示吸附劑的吸附能力。(1)(1)吸附量：被吸附的吸附質(zhì)的摩爾數(shù)吸附量：被吸附的吸附質(zhì)的摩爾數(shù)/

21、/單位表面吸附劑單位表面吸附劑m m2 2(2)(2)吸附量：被吸附的吸附質(zhì)的摩爾數(shù)吸附量：被吸附的吸附質(zhì)的摩爾數(shù)/ /單位質(zhì)量吸附劑單位質(zhì)量吸附劑kgkg 29一、單組分氣體的吸附平衡一、單組分氣體的吸附平衡 吸附速度脫附速度，即達(dá)到吸附速度脫附速度，即達(dá)到吸附動(dòng)態(tài)平衡吸附動(dòng)態(tài)平衡。平衡吸附量平衡吸附量q q與與P P，T T有關(guān)，即：有關(guān)，即：q=f(p,T)q=f(p,T) T T一定時(shí)，一定時(shí)，q = f(P) q = f(P) 吸附等溫線；吸附等溫線； P P一定時(shí)，一定時(shí)，q = f(T) q = f(T) 吸附等壓線。吸附等壓線。、吸附等溫線、吸附等溫線圖圖7-57-5為氣相吸附

22、的典型的吸附等溫線。為氣相吸附的典型的吸附等溫線。BrunauerBrunauer等人等人將純氣體實(shí)驗(yàn)得到的吸附等溫線，分為五類。將純氣體實(shí)驗(yàn)得到的吸附等溫線，分為五類。7.2.17.2.1氣體吸附平衡氣體吸附平衡30類：類：多分子層吸附多分子層吸附常適用于臨界溫度以常適用于臨界溫度以下的氣體。下的氣體。 -195 -195 氮在鐵上的吸附；氮在鐵上的吸附； 3030水蒸氣在碳黑上水蒸氣在碳黑上的吸附。的吸附。 類：類：優(yōu)惠型吸附優(yōu)惠型吸附等溫曲線，單分子等溫曲線，單分子層吸附，常適用于層吸附，常適用于臨界溫度以上的氣臨界溫度以上的氣體。體。 -103-103氧在活氧在活性炭上的吸附。性炭上的

23、吸附。類：類：等溫線在壓力等溫線在壓力低時(shí)，曲線下凹，吸低時(shí)，曲線下凹，吸附量低，只有高壓下附量低，只有高壓下才變得容易吸附，相才變得容易吸附，相應(yīng)于多層吸附；應(yīng)于多層吸附； 7070溴在硅膠上的吸附。溴在硅膠上的吸附。類：類：由由演變演變而來(lái)，吸附初期為而來(lái)，吸附初期為單分子層吸附，吸單分子層吸附，吸附后期為多分子層附后期為多分子層吸附和毛細(xì)孔內(nèi)凝吸附和毛細(xì)孔內(nèi)凝聚；聚；5050苯在氧化苯在氧化鐵上的吸附。鐵上的吸附。 類：類：由由 演變演變而來(lái)，曲線呈而來(lái)，曲線呈s s型，型，吸附有滯后現(xiàn)象；吸附有滯后現(xiàn)象；100 100 水蒸氣在水蒸氣在木炭上的吸附。木炭上的吸附。 31吸附等溫線的作用

24、：吸附等溫線的作用：選擇適宜的吸附劑、判斷吸附劑選擇適宜的吸附劑、判斷吸附劑的吸附性能的特征和極限；的吸附性能的特征和極限；若吸附等溫線呈若吸附等溫線呈、型型吸附操作有效；吸附操作有效；若吸附等溫線呈若吸附等溫線呈、型吸附操作可型吸附操作可能是不經(jīng)濟(jì)的。能是不經(jīng)濟(jì)的。2、吸附等溫式、吸附等溫式 不同類型的吸附等溫線反映了吸附劑不同的吸附不同類型的吸附等溫線反映了吸附劑不同的吸附機(jī)機(jī)理，因此提出了多種吸附理論和表達(dá)吸附平衡關(guān)系的理，因此提出了多種吸附理論和表達(dá)吸附平衡關(guān)系的吸附等溫式。吸附等溫式。 Freundlich(費(fèi)雷德里希費(fèi)雷德里希)吸附等溫方程式吸附等溫方程式 q=Kp1/n (7-4

25、)式中：式中：q吸附質(zhì)在吸附相中的濃度；吸附質(zhì)在吸附相中的濃度； p吸附質(zhì)在流體相中的分壓；吸附質(zhì)在流體相中的分壓； K 、n與吸附劑的種類、特性、溫度有關(guān)的與吸附劑的種類、特性、溫度有關(guān)的常數(shù)；常數(shù)； n大于大于1的數(shù)，的數(shù)，n越大其吸附等溫線與線性越大其吸附等溫線與線性偏離程度越大，變成非線性等溫線。見(jiàn)圖偏離程度越大，變成非線性等溫線。見(jiàn)圖7-6。32隨隨n n的增大，的增大，吸附過(guò)程吸附過(guò)程由由可逆轉(zhuǎn)為可逆轉(zhuǎn)為不可逆不可逆。7.2.17.2.1氣體吸附平衡氣體吸附平衡33 對(duì)式對(duì)式 q=Kp1/n 兩邊取對(duì)數(shù)：兩邊取對(duì)數(shù)： lgq=lgK+1/nlgp (7-6) 在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上是一條直

26、線。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上是一條直線。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得p、q數(shù)數(shù)據(jù)，作直線得：據(jù)，作直線得：截距截距l(xiāng)gK、斜率、斜率1/n，可求出參數(shù)，可求出參數(shù)K和和n。Freundlich (費(fèi)雷德里希費(fèi)雷德里希)吸附等溫方程式：吸附等溫方程式： (1) 是經(jīng)驗(yàn)公式，不能說(shuō)明吸附機(jī)理；是經(jīng)驗(yàn)公式，不能說(shuō)明吸附機(jī)理； (2) 不僅適用于氣體吸附，更適用于液體吸附；不僅適用于氣體吸附，更適用于液體吸附； (3) 低壓段和高壓段有較大偏差。低壓段和高壓段有較大偏差。 7.2.17.2.1氣體吸附平衡氣體吸附平衡34Langmuir吸附等溫方程吸附等溫方程 最早從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)提出的一個(gè)著名的吸附理論。最早從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)

27、提出的一個(gè)著名的吸附理論。 假設(shè)假設(shè)：(1) 固體表面是均勻的；固體表面是均勻的； (2) 吸附是單分子層的；吸附是單分子層的； (3) 被吸附分子之間無(wú)相互作用力。被吸附分子之間無(wú)相互作用力。 滿足上述三個(gè)條件的吸附稱為滿足上述三個(gè)條件的吸附稱為理想吸附理想吸附。7.2.17.2.1氣體吸附平衡氣體吸附平衡35 (7-3) 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定單分子層最大吸附量單分子層最大吸附量Langmuir常數(shù)，與溫度有關(guān)常數(shù)，與溫度有關(guān)吸附容量吸附容量吸附質(zhì)在氣體混合物中的分壓吸附質(zhì)在氣體混合物中的分壓 Langmuir基于單分子層吸附理論對(duì)氣體推導(dǎo)基于單分子層吸附理論對(duì)氣體推導(dǎo)出出簡(jiǎn)單和應(yīng)用

28、廣泛的近似表達(dá)式：簡(jiǎn)單和應(yīng)用廣泛的近似表達(dá)式：7.2.17.2.1氣體吸附平衡氣體吸附平衡36把式把式 兩邊取倒數(shù)，得：兩邊取倒數(shù)，得： 1/q=(1+KP)/(qmKP)=1/(qmKP)+1/qm兩邊乘兩邊乘P得：得： P/q=P/qm+1/(qmK) (A式式) P/qP 為直線關(guān)系為直線關(guān)系，其，其截距截距=1/(qmK)，斜率，斜率=1/qm如果有一組如果有一組Pq 的的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以求出，可以求出P/qP 的直線的直線關(guān)系，由此，關(guān)系，由此，求出求出qm和和K。與與Langmuir方程完全吻合的物系相當(dāng)少，但有方程完全吻合的物系相當(dāng)少，但有大量的物系近似符合。由于該模型在低

29、濃度范圍就簡(jiǎn)大量的物系近似符合。由于該模型在低濃度范圍就簡(jiǎn)化為亨利定律（化為亨利定律（q=Kp）。使得物理吸附系統(tǒng)符合熱）。使得物理吸附系統(tǒng)符合熱力學(xué)一致性要求，因此力學(xué)一致性要求，因此Langmuir模型被公認(rèn)為模型被公認(rèn)為定性定性或半定量研究變壓吸附或半定量研究變壓吸附系統(tǒng)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)的基礎(chǔ)。37二、氣體混合物的吸附平衡二、氣體混合物的吸附平衡 如果氣體混合物中兩個(gè)或多個(gè)組分都被吸附，而如果氣體混合物中兩個(gè)或多個(gè)組分都被吸附，而且被吸附程度大致相同，一般被吸附的兩個(gè)組分之間且被吸附程度大致相同，一般被吸附的兩個(gè)組分之間相互有影響。通常，相互有影響。通常，純組分是易吸附的，在混合物中純組分是

30、易吸附的，在混合物中也易吸附，但整體吸附情況較復(fù)雜也易吸附，但整體吸附情況較復(fù)雜。 吸附等溫式：吸附等溫式：擴(kuò)展擴(kuò)展Langmuir吸附等溫式：吸附等溫式：忽略各吸附組分之間忽略各吸附組分之間的相互作用，其他組分的吸附僅僅減少了吸附表面上的相互作用，其他組分的吸附僅僅減少了吸附表面上的空位，的空位，用擴(kuò)展的用擴(kuò)展的Langmuir方程式表示。方程式表示。含含c個(gè)組分個(gè)組分的混合物，每個(gè)組分的吸附量為：的混合物，每個(gè)組分的吸附量為： (7-9)qm,i ，Ki 純組分吸附時(shí)的對(duì)應(yīng)值；純組分吸附時(shí)的對(duì)應(yīng)值； pi 氣相中組氣相中組分分 i的分壓；總吸附量為各組分吸附量之和。的分壓；總吸附量為各組分

31、吸附量之和。 C1iiiiii ,mipK1pKqq38Langmuir- Freundlich聯(lián)合方程聯(lián)合方程 (7-10) 式中：式中：qs,i 最大吸附量；最大吸附量； (7-10)能非常好地表示非極性多組分混合物在分子篩中的能非常好地表示非極性多組分混合物在分子篩中的吸附數(shù)據(jù)。吸附數(shù)據(jù)。Langmuir擴(kuò)展方程式和擴(kuò)展方程式和Langmuir-Freundlich方程的聯(lián)方程的聯(lián)合方程合方程缺乏熱力學(xué)一致性，故理論依據(jù)不充分，只具有半缺乏熱力學(xué)一致性，故理論依據(jù)不充分，只具有半經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)，但應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)便。但應(yīng)用起來(lái)比較簡(jiǎn)便。 C1jn/1jjn/1iii , sijipK1

32、pKqq7.2.17.2.1氣體吸附平衡氣體吸附平衡 q=Kp1/n GOTO39液相吸附比氣相復(fù)雜，除液相吸附比氣相復(fù)雜，除溫度和溶質(zhì)濃度溫度和溶質(zhì)濃度外，吸外，吸附劑對(duì)溶劑和溶質(zhì)的吸附、溶質(zhì)的溶解度和離子化、附劑對(duì)溶劑和溶質(zhì)的吸附、溶質(zhì)的溶解度和離子化、各種溶質(zhì)之間的相互作用以及共吸附現(xiàn)象等都會(huì)對(duì)吸各種溶質(zhì)之間的相互作用以及共吸附現(xiàn)象等都會(huì)對(duì)吸附產(chǎn)生不同程度的影響。附產(chǎn)生不同程度的影響。Giles對(duì)一批有機(jī)溶劑組成的溶液的吸附等溫線對(duì)一批有機(jī)溶劑組成的溶液的吸附等溫線進(jìn)行了研究，按等溫線離開(kāi)原點(diǎn)最近一段曲線斜率變進(jìn)行了研究，按等溫線離開(kāi)原點(diǎn)最近一段曲線斜率變化將液相吸附等溫線分為四類：化將

33、液相吸附等溫線分為四類：7.2.27.2.2液相吸附平衡液相吸附平衡認(rèn)識(shí)液相吸附等溫線認(rèn)識(shí)液相吸附等溫線40一、等溫線的分類一、等溫線的分類S曲線：被吸附分子垂直于吸附曲線：被吸附分子垂直于吸附劑表面，吸附曲線在離開(kāi)原點(diǎn)的劑表面，吸附曲線在離開(kāi)原點(diǎn)的一段向濃度坐標(biāo)軸方向凸出；一段向濃度坐標(biāo)軸方向凸出；L曲線：被吸附分子在吸附劑表曲線：被吸附分子在吸附劑表面形成平面，為面形成平面，為L(zhǎng)angmuir吸附吸附等溫線。等溫線。H曲線：高親和力吸附等溫曲線，曲線：高親和力吸附等溫曲線，曲線在離開(kāi)原點(diǎn)后向濃度坐標(biāo)軸曲線在離開(kāi)原點(diǎn)后向濃度坐標(biāo)軸方向高度凸出；方向高度凸出； C曲線：吸附量與溶液濃度成線曲線

34、：吸附量與溶液濃度成線性關(guān)系，被吸附物質(zhì)在吸附劑表性關(guān)系，被吸附物質(zhì)在吸附劑表面和溶液之間有一定的分配系數(shù)。面和溶液之間有一定的分配系數(shù)。7.2.27.2.2液相吸附平衡液相吸附平衡曲線的變化主要與吸附層分子和溶液中的分子作用有關(guān)！曲線的變化主要與吸附層分子和溶液中的分子作用有關(guān)！41二、等溫方程二、等溫方程以濃度代替壓力，用以濃度代替壓力，用Langmuir方程和方程和Freundlich方程，表示的溶液的吸附等溫方程；方程，表示的溶液的吸附等溫方程；7.2.27.2.2液相吸附平衡液相吸附平衡兩式在工業(yè)上應(yīng)用都較多。兩式在工業(yè)上應(yīng)用都較多。 對(duì)于含兩種或多種溶質(zhì)的稀溶液，可用擴(kuò)展對(duì)于含兩種

35、或多種溶質(zhì)的稀溶液，可用擴(kuò)展的的Langmuir方程估計(jì)多組分吸附。方程估計(jì)多組分吸附。427.37.3吸附機(jī)理吸附機(jī)理吸附質(zhì)被吸附劑吸附的過(guò)程可分為四步：吸附質(zhì)被吸附劑吸附的過(guò)程可分為四步：1 1、外擴(kuò)散過(guò)程外擴(kuò)散過(guò)程：吸附質(zhì)從流體的主體通過(guò)擴(kuò)散（分：吸附質(zhì)從流體的主體通過(guò)擴(kuò)散（分 子擴(kuò)散或?qū)α鲾U(kuò)散）穿過(guò)流體膜（氣膜或液膜）子擴(kuò)散或?qū)α鲾U(kuò)散）穿過(guò)流體膜（氣膜或液膜） 傳遞到吸附劑的外表面；傳遞到吸附劑的外表面；2 2、內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程：吸附質(zhì)從固體外表面進(jìn)入其微孔：吸附質(zhì)從固體外表面進(jìn)入其微孔 道，通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)顆粒的內(nèi)表面；道，通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)顆粒的內(nèi)表面；3 3、表面擴(kuò)散表面擴(kuò)散：吸附質(zhì)沿

36、孔表面的擴(kuò)散；：吸附質(zhì)沿孔表面的擴(kuò)散；4 4、吸附質(zhì)被、吸附質(zhì)被吸附吸附在孔內(nèi)表面上。在孔內(nèi)表面上。控制步驟控制步驟43吸附機(jī)理示意圖吸附機(jī)理示意圖RETURN44u 在在化學(xué)吸附化學(xué)吸附中，由于吸附質(zhì)與吸附劑間有化學(xué)鍵中，由于吸附質(zhì)與吸附劑間有化學(xué)鍵的形成，因此第的形成，因此第4步較慢，可能成為吸附的控制步步較慢，可能成為吸附的控制步驟。驟。u 在在物理吸附物理吸附中，在固體顆粒表面上的吸附質(zhì)吸附中，在固體顆粒表面上的吸附質(zhì)吸附過(guò)程很快，吸附的速率由前面過(guò)程很快，吸附的速率由前面3步?jīng)Q定，稱為步?jīng)Q定，稱為擴(kuò)散控?cái)U(kuò)散控制制。在大多數(shù)情況下，內(nèi)擴(kuò)散的速率較外擴(kuò)散慢，。在大多數(shù)情況下，內(nèi)擴(kuò)散的速率

37、較外擴(kuò)散慢，吸附過(guò)程為吸附過(guò)程為內(nèi)擴(kuò)散控制內(nèi)擴(kuò)散控制；但有的情況下，外擴(kuò)散速；但有的情況下，外擴(kuò)散速率比內(nèi)擴(kuò)散速率慢得多，吸附速度由外擴(kuò)散速率決率比內(nèi)擴(kuò)散速率慢得多，吸附速度由外擴(kuò)散速率決定，稱為定，稱為外擴(kuò)散控制外擴(kuò)散控制。7.37.3吸附機(jī)理吸附機(jī)理45 進(jìn)料方式進(jìn)料方式 床層溫度床層溫度分離組分?jǐn)?shù)分離組分?jǐn)?shù) 組分濃度組分濃度 吸附過(guò)吸附過(guò) 程分類程分類單組分吸附單組分吸附多組分吸附多組分吸附連續(xù)進(jìn)料連續(xù)進(jìn)料間歇進(jìn)料間歇進(jìn)料恒溫吸附恒溫吸附痕量組分脫除痕量組分脫除絕熱吸附絕熱吸附主體分離主體分離7.7.吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程吸附分離設(shè)備吸附分離設(shè)備46工業(yè)上常用的吸附分離設(shè)備：工業(yè)上常用

38、的吸附分離設(shè)備：吸附攪拌槽、固定吸附攪拌槽、固定床吸附器、移動(dòng)床吸附器和流化床吸附塔。床吸附器、移動(dòng)床吸附器和流化床吸附塔。7.4.1 吸附攪拌槽吸附攪拌槽應(yīng)用：主要用于液體的吸附分離，特別是液體的應(yīng)用：主要用于液體的吸附分離，特別是液體的 精制。如：脫水、脫色、脫臭等操作。精制。如：脫水、脫色、脫臭等操作。操作方式：間歇操作、連續(xù)操作、半間歇半連續(xù)操作操作方式：間歇操作、連續(xù)操作、半間歇半連續(xù)操作操作要求：良好的攪拌，使液固充分接觸，形成湍流操作要求：良好的攪拌，使液固充分接觸，形成湍流 狀態(tài)的懸浮液。狀態(tài)的懸浮液。適用場(chǎng)合：溶質(zhì)的吸附能力強(qiáng)，傳質(zhì)速率由液膜控制適用場(chǎng)合：溶質(zhì)的吸附能力強(qiáng)，傳

39、質(zhì)速率由液膜控制 和脫除少量雜質(zhì)的場(chǎng)合。和脫除少量雜質(zhì)的場(chǎng)合。7.7.吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程477.7.吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程7.4.2 固定床吸附器固定床吸附器一、固定床吸附器的結(jié)構(gòu)一、固定床吸附器的結(jié)構(gòu)操作過(guò)程由兩部分組成：操作過(guò)程由兩部分組成：吸附過(guò)程和脫附過(guò)程。吸附過(guò)程和脫附過(guò)程。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：操作不穩(wěn)定，床層中各處的濃度隨時(shí)間變化操作不穩(wěn)定，床層中各處的濃度隨時(shí)間變化 為非穩(wěn)態(tài)過(guò)程，計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜。為非穩(wěn)態(tài)過(guò)程，計(jì)算過(guò)程較復(fù)雜。 48二、固定床吸附器的操作特性二、固定床吸附器的操作特性 1 1、理想固定床吸附器中溶質(zhì)濃度分

40、布、理想固定床吸附器中溶質(zhì)濃度分布理想固定床吸附的假設(shè)理想固定床吸附的假設(shè)：(1)(1)內(nèi)外擴(kuò)散阻力很小；內(nèi)外擴(kuò)散阻力很小；(2)(2)流體流動(dòng)呈活塞流；流體流動(dòng)呈活塞流；(3)(3)軸向擴(kuò)散忽略；軸向擴(kuò)散忽略；(4)(4)初始吸附劑不含吸附質(zhì)初始吸附劑不含吸附質(zhì)(5)(5)吸附等溫線開(kāi)始于吸附等溫線開(kāi)始于0 0， 且瞬間達(dá)到吸附平衡。且瞬間達(dá)到吸附平衡。49t1t1時(shí)刻：整個(gè)床層處時(shí)刻：整個(gè)床層處于非飽和狀態(tài)。于非飽和狀態(tài)。t2t2時(shí)刻：整個(gè)床層時(shí)刻：整個(gè)床層被分為三部分。被分為三部分。傳質(zhì)區(qū)傳質(zhì)區(qū)(MTZ)(MTZ)：c/cc/cF F=0.05=0.05處為處為L(zhǎng) Lf fc/cc/cF

41、 F=0.95=0.95處為處為L(zhǎng) Ls stbtb時(shí)刻：傳質(zhì)區(qū)的時(shí)刻：傳質(zhì)區(qū)的下端點(diǎn)到達(dá)床底，此下端點(diǎn)到達(dá)床底，此點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為穿透點(diǎn)穿透點(diǎn)。7.7.吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程2 2、實(shí)際固定床中溶質(zhì)濃度分布、實(shí)際固定床中溶質(zhì)濃度分布MTZ50eb 飽和點(diǎn)飽和點(diǎn)( (流干點(diǎn)流干點(diǎn)) )穿透點(diǎn)穿透點(diǎn)破破 點(diǎn)點(diǎn)突破點(diǎn)突破點(diǎn)透過(guò)點(diǎn)透過(guò)點(diǎn)C=0.05cFC=0.95cF3 3、透過(guò)曲線：、透過(guò)曲線：床層出口流體床層出口流體中溶質(zhì)的相對(duì)中溶質(zhì)的相對(duì)濃度隨時(shí)間變濃度隨時(shí)間變化的曲線?；那€。51對(duì)透過(guò)曲線的分析對(duì)透過(guò)曲線的分析當(dāng)當(dāng)ttttttb b時(shí)，若繼續(xù)吸時(shí)，若繼續(xù)吸附，附，c coutout迅速上升

42、，迅速上升，當(dāng)當(dāng)c coutout=0.95c=0.95cF F時(shí)，時(shí)，床床層飽和。層飽和。 穿透點(diǎn)穿透點(diǎn)飽飽和和點(diǎn)點(diǎn)透過(guò)曲線：透過(guò)曲線：反映出床層內(nèi)吸附波的形狀反映出床層內(nèi)吸附波的形狀和傳質(zhì)區(qū)的長(zhǎng)度，并確定了床層中吸附和傳質(zhì)區(qū)的長(zhǎng)度，并確定了床層中吸附容量的利用程度。容量的利用程度。透過(guò)曲線越寬，相應(yīng)的傳質(zhì)區(qū)越寬，可透過(guò)曲線越寬，相應(yīng)的傳質(zhì)區(qū)越寬，可被利用床層的容量越小。被利用床層的容量越小。當(dāng)床層全部飽和后當(dāng)床層全部飽和后c coutout = = c cF F最高允許濃度：最高允許濃度：c/cF=0.05524 4、影響透過(guò)曲線的因素、影響透過(guò)曲線的因素吸附劑的特性、床層的裝填和流體的流

43、動(dòng)吸附劑的特性、床層的裝填和流體的流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)相的流率和兩相接觸時(shí)間、吸附塔狀態(tài)、流動(dòng)相的流率和兩相接觸時(shí)間、吸附塔的直徑和床層深度、吸附劑的用量、進(jìn)料濃度的直徑和床層深度、吸附劑的用量、進(jìn)料濃度和對(duì)出料純度的要求等對(duì)吸附透過(guò)曲線都有著和對(duì)出料純度的要求等對(duì)吸附透過(guò)曲線都有著不同的影響。其中吸附劑的特性、不同的影響。其中吸附劑的特性、吸附等溫線吸附等溫線的類型的類型對(duì)透過(guò)曲線有直接影響。對(duì)透過(guò)曲線有直接影響。7.7.吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程53吸附等溫線類型對(duì)透過(guò)曲線的影響吸附等溫線類型對(duì)透過(guò)曲線的影響(a)(a)優(yōu)惠吸附等溫線優(yōu)惠吸附等溫線曲線斜率隨被吸附組分濃度的增加而減小曲線斜率隨被吸

44、附組分濃度的增加而減小，剛開(kāi)始吸附時(shí)，剛開(kāi)始吸附時(shí)，在床層進(jìn)口附近形成直線濃度波；繼續(xù)進(jìn)料，濃度波前移，在床層進(jìn)口附近形成直線濃度波；繼續(xù)進(jìn)料，濃度波前移，從等溫線可知隨組分濃度的增加，吸附量增加量呈下降趨從等溫線可知隨組分濃度的增加，吸附量增加量呈下降趨勢(shì)，故在床層內(nèi)高濃度端較低濃度端移動(dòng)較快，濃度波隨勢(shì)，故在床層內(nèi)高濃度端較低濃度端移動(dòng)較快，濃度波隨時(shí)間變得越來(lái)越陡，使得時(shí)間變得越來(lái)越陡，使得傳質(zhì)區(qū)變窄小，床層有效利用率傳質(zhì)區(qū)變窄小，床層有效利用率提高，有利于吸附操作提高，有利于吸附操作。在實(shí)際操作中，由于傳質(zhì)阻力的。在實(shí)際操作中，由于傳質(zhì)阻力的存在，傳質(zhì)區(qū)的縮短不再延續(xù)，而形成一定波形的

45、濃度波存在，傳質(zhì)區(qū)的縮短不再延續(xù)，而形成一定波形的濃度波在床層內(nèi)移動(dòng)，直到濃度波前沿到達(dá)床層出口為止。在床層內(nèi)移動(dòng)，直到濃度波前沿到達(dá)床層出口為止。MTZ547.7.吸附分離過(guò)程吸附分離過(guò)程(b)(b)非優(yōu)惠吸附等溫線非優(yōu)惠吸附等溫線與優(yōu)惠吸附等溫線相反，即隨組分濃度的增加，吸與優(yōu)惠吸附等溫線相反，即隨組分濃度的增加，吸附量增加量呈上升趨勢(shì)，導(dǎo)致高濃度端較低濃度端移動(dòng)附量增加量呈上升趨勢(shì)，導(dǎo)致高濃度端較低濃度端移動(dòng)較慢，使得較慢，使得傳質(zhì)區(qū)變大，床層有效利用率降低，不利于傳質(zhì)區(qū)變大，床層有效利用率降低，不利于吸附操作。吸附操作。再加傳質(zhì)阻力的存在，對(duì)整個(gè)吸附更加不利。再加傳質(zhì)阻力的存在，對(duì)整個(gè)

46、吸附更加不利。MTZMTZMTZMTZ55(c)(c)線性吸附等溫線線性吸附等溫線 曲線斜率為定值，不因吸附質(zhì)濃度的增加而變化。曲線斜率為定值，不因吸附質(zhì)濃度的增加而變化。即吸附質(zhì)與吸附劑分子間的親和力與溶液平衡濃度無(wú)即吸附質(zhì)與吸附劑分子間的親和力與溶液平衡濃度無(wú)關(guān)，形成直線濃度波。關(guān)，形成直線濃度波。優(yōu)惠吸附等溫線有利于吸附，非優(yōu)惠等溫線有利優(yōu)惠吸附等溫線有利于吸附，非優(yōu)惠等溫線有利于脫附，于脫附，因此，選擇吸附劑時(shí)既要兼顧因此，選擇吸附劑時(shí)既要兼顧吸附和脫附吸附和脫附過(guò)過(guò)程，還要據(jù)實(shí)際選擇的程，還要據(jù)實(shí)際選擇的脫附方法和吸附分離操作的工脫附方法和吸附分離操作的工藝條件確定。藝條件確定。56

47、一、變溫吸附一、變溫吸附(Thermal Swing Adsorption簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱TSA) 依靠依靠吸附量隨溫度變化的特性吸附量隨溫度變化的特性而實(shí)現(xiàn)的吸附分離過(guò)而實(shí)現(xiàn)的吸附分離過(guò)程。程。 吸附通常在環(huán)境溫度下進(jìn)行，而解吸在直接或間接吸附通常在環(huán)境溫度下進(jìn)行，而解吸在直接或間接加熱吸附劑的條件下完成，利用溫度的變化實(shí)現(xiàn)吸附和加熱吸附劑的條件下完成，利用溫度的變化實(shí)現(xiàn)吸附和解吸再生循環(huán)操作。解吸再生循環(huán)操作。該類流程常用于從氣體或液體中分該類流程常用于從氣體或液體中分離少量雜質(zhì)。離少量雜質(zhì)。幾種典型吸附分離流程幾種典型吸附分離流程升溫升溫吸附量明顯下降吸附量明顯下降57 變溫吸附變溫吸附循環(huán)操作是在兩個(gè)平行的固定床吸附器循環(huán)操作是在兩個(gè)平行的固定床吸附器中進(jìn)行。其中一個(gè)在環(huán)境溫度下吸附溶質(zhì)，而另一個(gè)中進(jìn)行。其中一個(gè)在環(huán)境溫度下吸附溶質(zhì)，而另一個(gè)在較高溫度下解吸附質(zhì)，使吸附劑床層再生。在較高溫度下解吸附質(zhì)，使吸附劑床層再生。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：再生時(shí)間長(zhǎng)再生時(shí)間長(zhǎng)熱量消耗大熱量消耗大同圖7-185859二、變壓吸附（二、變壓吸附（Pressure Swing Adsorption簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PSA） 依靠依靠在等溫條件下吸