安全工程專業(yè)工業(yè)防毒技術(shù)經(jīng)典課件05有害氣體的吸附凈化

第5章有害氣體的吸附凈化第一節(jié)吸附的基本概念第二節(jié)吸附理論第三節(jié)吸附過程的計(jì)算第四節(jié)化學(xué)吸附第五節(jié)吸附劑再生--1--第5章有害氣體的吸附凈化第一節(jié)吸附的基本概念--第一節(jié)吸附的基本概念

吸附法：是一種常用的凈化方法。它是利用一些固態(tài)物質(zhì)對(duì)氣體的吸附能力來除去廢氣中某些有害組分，從而達(dá)到凈化目的。吸附技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)氣體的凈化過程，以及有毒氣體的個(gè)人防護(hù)過程。

--2--第一節(jié)吸附的基本概念--2--吸附劑：具有較大吸附能力的固態(tài)物質(zhì)稱為吸附劑，吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附法主要運(yùn)用于以下幾個(gè)方面：(1)對(duì)于低濃度氣體，吸附法的凈化效率要比吸收法高，吸附法常用于濃度低、毒性大及高凈化要求的場(chǎng)合的有害氣體，但吸附法處理的氣體量不宜過大。(2)用吸附法凈化有機(jī)溶劑蒸氣具有較高的效率。對(duì)各種有機(jī)溶劑蒸氣，其凈化效率接近100％。(3)當(dāng)處理的氣量較小時(shí)，用吸附法靈活方便。--3--吸附劑：具有較大吸附能力的固態(tài)物質(zhì)稱為吸附劑，--3--一定量的吸附劑所能吸收的氣體量是有限度的，在吸附一定時(shí)間之后會(huì)達(dá)到飽和，這時(shí)需要更換吸附劑。用過的吸附劑經(jīng)過再生(解吸)后能夠重復(fù)使用。--4--一定量的吸附劑所能吸收的氣體量是有限度的，在吸附吸附法的優(yōu)勢(shì)

在實(shí)用上和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于有競(jìng)爭(zhēng)性的濕式工藝（如洗滌法）之處有以下幾個(gè)方面：（1）干床層、非腐蝕系統(tǒng)；（2）良好的控制和對(duì)過程變化的敏感；（3）沒有化學(xué)品的處理問題；（4）全自動(dòng)、無人管理操作；（5）能把生產(chǎn)過程氣流中的污染物去除到極低的含量。--5--吸附法的優(yōu)勢(shì)在實(shí)用上和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于有競(jìng)爭(zhēng)性的濕式工藝（如木炭（吸附劑）的歷史(1)公元前1550年，埃及有作為醫(yī)用的記載；(2)公元前460-359年，希臘醫(yī)生Hippocrate用以治羊癲瘋；(3)1518-1593年，中國(guó)李時(shí)珍的本草綱目中提及用于治??；(4)1993年有外電報(bào)道用于潰瘍；(5)1794年，英國(guó)有家糖廠用于加速脫色。(6)中國(guó)漢代將木炭用于墓穴中的防腐。（長(zhǎng)沙馬王堆）上述例證應(yīng)用的都是木炭，不是活性炭--6--木炭（吸附劑）的歷史(1)公元前1550年，埃及有作為醫(yī)用的一戰(zhàn)（1914——1918）德國(guó)使用毒氣（氯氣）俄羅斯捷林斯基（1861——1953年）發(fā)明了第一個(gè)通用的木炭防毒面具?；钚蕴浚褐饕蠋缀蹩梢允撬懈缓嫉挠袡C(jī)材料，如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼等。這些含碳材料在活化爐中，在高溫和一定壓力下通過熱解作用被轉(zhuǎn)換成活性炭。。具有較高的吸附能力。--7--一戰(zhàn)（1914——1918）德國(guó)使用毒氣（氯氣）--7-木炭油脂脫色活性炭過濾式防毒面具消防防毒面具--8--木炭油脂脫色活性炭過濾式防毒面具消防--8--活性炭的作用1.新房吸附有害氣體、廚房吸油煙、衛(wèi)生間除臭、干燥防霉、煙嘴過濾、汽油吸附、凈水、污水處理等。2.在工業(yè)發(fā)展史上最大的作用是作為凈水濾料用于污水處理?；钚蕴吭谖鬯幚碇凶鲋饕膬羲疄V料，吸附污水中的雜質(zhì)，起到吸附過濾作用，通常放于濾池中與石英砂濾料、無煙煤濾料等配合使用。3.椰殼活性炭

凈水效果最好。椰殼活性炭的粒徑最小，空隙半徑最小，空隙率高，表面積最大，吸附效率最好。--9--活性炭的作用1.新房吸附有害氣體、廚房吸油煙、衛(wèi)生間除臭、干第一節(jié)吸附的基本概念一、吸附原理1、和吸收過程不同⑴吸收過程中吸收劑是液體，而吸附過程中吸附劑是固體；⑵吸收時(shí)吸收質(zhì)均勻分散在液相中（例如，硫酸或石灰吸收水分），而吸附時(shí)吸附質(zhì)只吸附在吸附劑表面，形成一層吸附層。2、分類吸附過程可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類。--10--第一節(jié)吸附的基本概念--10--第一節(jié)吸附的基本概念⑴物理吸附固體吸附劑與氣體分子之間普遍存在著分子間的引力，即范德華力。產(chǎn)生物理吸附的原因是分子間的引力。物理吸附主要特征為：①固體表面與被吸附的氣體之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②對(duì)吸附的氣體沒有選擇性，可吸附一切氣體；③既可以是單分子層吸附也可形成多分子層吸附；④吸附過程為放熱過程。--11--第一節(jié)吸附的基本概念--11--物理吸附分離原理大體上可分為以下四種類型：1）選擇性吸附。吸附力為固體表面的原子或基團(tuán)與外來分子間的引力，本質(zhì)是范德華力。吸附力的大小與表面和分子兩者的性質(zhì)有關(guān)。這些性質(zhì)的差異引起了吸附力的差異，這就是選擇性吸附。2）分子篩效應(yīng)。多孔固體的微孔孔徑是均一的，而且與分子尺寸相當(dāng)。小于微孔孔徑的分子可以進(jìn)入微孔而被吸附，比孔徑大的分子則被排斥在外，這種現(xiàn)象稱為分子篩效應(yīng)。--12--物理吸附分離原理大體上可分為以下四種類型：1）選擇性吸附。-3）通過微孔的擴(kuò)散。氣體在多孔固體中的擴(kuò)散速率與氣體的性質(zhì)、吸附劑材料的性質(zhì)以及微孔尺寸等因素有關(guān)。利用擴(kuò)散速率的差別可以將混合物分離。4）微孔中的凝聚。毛細(xì)管中液體曲面上的蒸氣壓與其正常蒸氣壓不同。多數(shù)情況下毛細(xì)管上的可凝氣體會(huì)在小于其正常蒸氣壓的壓力下在毛細(xì)管中凝聚。在一定溫度下凝聚壓力與毛細(xì)管半徑有關(guān)。因此，多孔固體周圍的可凝縮氣體會(huì)在與其孔徑對(duì)應(yīng)的壓力下在微孔中凝聚。--13--3）通過微孔的擴(kuò)散。--13--第一節(jié)吸附的基本概念⑵化學(xué)吸附化學(xué)吸附也稱活性吸附，它是由于固體表面與吸附氣體分子之間的化學(xué)鍵所造成?；瘜W(xué)吸附的特征為：①具有明顯的選擇性；②單分子層吸附；③吸附熱量大。⑤吸附速率隨溫度升高而增加。故化學(xué)吸附宜在較高溫度下進(jìn)行。⑥為不可逆吸附。--14--第一節(jié)吸附的基本概念⑵化學(xué)吸附--14----15----15--影響氣體吸附的因素(1)操作條件低溫有利于物理吸附，提高溫度有利于化學(xué)吸附。

增大氣相主體的壓力、從而增大了吸附質(zhì)的分壓，有利于吸附、但壓力增大會(huì)增加能耗，且操作要求高。氣體流速大．壓損大并使吸附質(zhì)和吸附劑接觸時(shí)間短、不利于吸附，氣流速度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，對(duì)固定床吸附器而言，氣流速度控制在

0.2一0.6m／s范圍內(nèi)。--16--影響氣體吸附的因素--16--(2)吸附劑性質(zhì)吸附劑的孔隙率、孔徑、顆粒度等影響其比表面面積的大小，因而影響吸附效果。(3)吸附質(zhì)的性質(zhì)與濃度其臨界直徑、分子量、沸點(diǎn)和飽和性等影響吸附。若用同種活性炭吸附結(jié)構(gòu)相似的有機(jī)物時(shí)，吸附質(zhì)分子量越大，沸點(diǎn)越高，不飽和性越大，越易被吸附。--17--(2)吸附劑性質(zhì)--17--吸附平衡(一)吸附過程吸附過程中吸附質(zhì)的傳送過程可以分為四個(gè)階段（1)吸附質(zhì)分子通過氣膜擴(kuò)散到吸附劑外表面；(2)吸附質(zhì)分子在微孔中擴(kuò)散到達(dá)內(nèi)表面；(3)吸附質(zhì)分子被吸附在內(nèi)表面活性點(diǎn)上；(4)吸附質(zhì)分子由吸附劑內(nèi)表面向晶格內(nèi)部擴(kuò)散。--18--吸附平衡--18----19----19--(二)靜活性與動(dòng)活性單位質(zhì)量吸附劑在一定的溫度、壓力下，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所吸附的氣體量稱為吸附劑的靜活性，又稱平衡吸附量。

靜活性是表示吸附劑對(duì)氣體吸附量的極限，是吸附操作的重要指標(biāo)，是設(shè)計(jì)和控制吸附過程的重要參數(shù)。--20--(二)靜活性與動(dòng)活性--20--

氣流通過一定厚度的吸附層時(shí)，出口處的吸附質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。從圖中看出，開始時(shí)吸附層出口出的氣體濃度為零，經(jīng)一段時(shí)間后，在吸附層出口處出現(xiàn)吸附質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為穿透，所經(jīng)歷的這段時(shí)間稱為穿透時(shí)間。--21--氣流通過一定厚度的吸附層時(shí)，出口處的吸附質(zhì)濃--22----22--吸附過程出現(xiàn)穿透后，吸附層出口處的有害氣體濃度迅速增加，直至與進(jìn)口濃度相等為止。吸附層從操作開始到穿透，吸附層的單位質(zhì)量吸附劑所吸附的氣體量叫做吸附劑的動(dòng)活性。在凈化通風(fēng)系統(tǒng)的排氣時(shí)，吸附層穿透后一般應(yīng)當(dāng)立即更換吸附劑。--23--吸附過程出現(xiàn)穿透后，吸附層出口處的有害氣體濃度迅速增加，直至三、吸附劑的選擇

(一)吸附劑的特性吸附劑具有許多微孔，內(nèi)表面積很大，例如1kg活性炭的總表面積可達(dá)106m2?；钚蕴康膬?nèi)表面積和微孔大小對(duì)其吸附性能有很大影響。吸附劑的特性參數(shù)均與多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。--24--三、吸附劑的選擇--24--

1．比表面積--25--1．比表面積--25--2．孔半徑微孔大小通常用孔半徑rg來表示，根據(jù)孔半徑大小，可以把微孔分為大孔(rg＝0.1—1.0um)，大孔用來吸附液體分子比較有效

中孔(rg＝0.002—0.1um)中孔吸附蒸氣分子比較有效小孔(rg＜0.002um))小孔吸附氣體分子較有效--26--2．孔半徑--26----27----27--3．孔隙率吸附劑內(nèi)部的微孔體積和吸附劑個(gè)體總體積之比稱為其孔隙率4．飽和吸附量飽和吸附量即靜活性。--28--3．孔隙率--28--(二)對(duì)吸附劑的要求對(duì)吸附劑的主要要求是：⑴吸附能力強(qiáng)，吸附容量大。

吸附容量是指在一定的溫度、吸附質(zhì)濃度下，單位質(zhì)量(或單位體積)吸附劑所能吸附的最大量。吸附量大，可降低處理單位流體所需的吸附劑用量。⑵具有大的比表面積和孔隙率。⑶具有良好的選擇性。--29--(二)對(duì)吸附劑的要求--29--⑷機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等性能良好，

使用壽命長(zhǎng)。⑸顆粒均勻。如果顆粒大小不均勻，易造成短路和流速分布不均，引起氣流返混，降低吸附分離效率：若顆粒太小，床層阻力過大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將吸附劑帶出器外。⑹再生容易。（7）價(jià)格低廉易得--30--⑷機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等性能良好，--30----31----31--2．工業(yè)吸附劑 吸附劑可分為兩大類，一類是天然的吸附劑，如硅藻土、白土、天然沸石等。另一類是人工制作的吸附劑，主要有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石分子篩、有機(jī)樹脂吸附劑等。

--32--2．工業(yè)吸附劑--32--（1）活性炭活性炭是許多具有較高吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱。

活性炭是最常用的非極性吸附劑。為疏水性和親有機(jī)物的吸附劑，具有很高的比表面積，活性炭的主體是炭，表面上的官能團(tuán)較少，極性較弱，對(duì)烴類及衍生物的吸附能力強(qiáng)。

化學(xué)穩(wěn)定性好，抗酸耐堿，熱穩(wěn)性高，再生容易。用于回收氣體中的有機(jī)氣體，脫除廢水中的有機(jī)物，脫除水溶液中的色素。

合成纖維經(jīng)炭化后可制成活性炭纖維吸附劑，使吸附容量提高數(shù)十倍，而且可以編制成各種織物，使裝置更為緊湊并減少流體阻力。

活性炭也可加工成炭分子篩，孔徑范圍0.2-1nm，能起到分子篩的作用又有活性炭的基本性質(zhì)，對(duì)同系物或有機(jī)異構(gòu)體有良好的選擇性?；钚蕴康娜秉c(diǎn)是它的可燃性，因而使用溫度一般不能超過473K：--33--（1）活性炭活性炭是許多具有較高吸附性能的碳基物質(zhì)(2)硅膠

硅膠的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2SiO3溶液經(jīng)過縮合、除鹽、脫水等處理制得。比表面積達(dá)800m2/g。工業(yè)用的硅膠有球型、無定形、加工成型和粉末狀四種。硅膠含硅大于95％，硅膠是親水性的極性吸附劑，對(duì)不飽和烴、甲醇、水分等有明顯的選擇性。硅膠是工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室常用的吸附劑。主要用于氣體或液體的干燥：烴類氣體的回收；廢氣(含SO2，NOx)凈化等。--34--(2)硅膠硅膠的分子式通常用SiO2·nH2O表果凍型硅橡膠硅膠條硅膠干燥劑硅膠干燥劑3克(愛華紙)--35--果凍型硅橡膠硅膠條硅膠干燥劑硅膠干燥劑3克(愛華紙)--3（3）活性氧化鋁

活性氧化鋁的化學(xué)式是Al2o3·nH2o?；钚匝趸X表面上具有高官能團(tuán)密度，這些官能團(tuán)為極性分子的吸附提供了活性中心。因此活性氧化鋁是一種極性吸附劑，其比表面積約為200～500m2/g，對(duì)水分有很強(qiáng)的吸附能力。用不同的原料，在不同的工藝條件下，可制得不同結(jié)構(gòu)、不同性能的活性氧化鋁。 活性氧化鋁主要用于氣體的干燥和液體的脫水，如汽油、煤油、芳烴等化工產(chǎn)品的脫水；空氣、氦、氫氣、氯氣、氯化氫和二氧化硫等氣體的干燥。--36--（3）活性氧化鋁活性氧化鋁的化學(xué)式是Al2o3活性氧化鋁干燥劑食品環(huán)保防潮珠活性а-Al2O3微粉--37--活性氧化鋁干燥劑食品環(huán)保防潮珠活性а-Al2O3微粉--3

(4)分子篩分子篩是一種人工合成的泡沸石?？讖?0.3—10)nm，與天然泡沸石一樣是水合鋁硅酸鹽晶體。分子篩在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道與排列整齊的孔穴，這些孔穴不但提供了很大的比表面積，而且只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，故稱為分子篩。對(duì)極性分子，特別是對(duì)水有很大的親和能力，一般比表面積可達(dá)750m2/g，具有很強(qiáng)的選擇性。常用于石油餾分的分離、各種氣體和液體的干燥等場(chǎng)合，如從混合二甲苯中分離出對(duì)二甲苯，從空氣中分離氧。--38--(4)分子篩--38--納米級(jí)硅鋁沸石分子篩（ZSM-5）分子篩（合成沸石）--39--納米級(jí)硅鋁沸石分子篩（ZSM-5）分子篩（合成沸石）--3（5）吸附樹脂吸附樹脂是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，常用的有聚苯乙烯樹脂和聚丙烯酸樹脂。單體的變化和單體上官能團(tuán)的變化可以賦予樹脂各種特殊的性能。吸附樹脂有強(qiáng)極性、弱極性、非極性、中極性4大類。用于廢水中的有機(jī)物處理、維生素等天然產(chǎn)物和生物化學(xué)品的分離與精制。--40--（5）吸附樹脂--40--第二節(jié)吸附理論吸附平衡就固相吸附劑對(duì)氣相組分吸附而言，如果吸附過程是可逆的，當(dāng)混合氣體與吸附劑充分接觸后，一方面吸附質(zhì)被吸附劑吸附，另一方面，又有一部分已被吸附的吸附質(zhì)，由于熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，能夠脫離吸附劑的表面，又回到混合氣體中去。當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，被吸附組分在固相中的濃度及平衡時(shí)吸附組分在氣相中的濃度之間具有一定的函數(shù)關(guān)系，即；X=f(Y)式中X——被吸附組分在固相中的濃度，即單位重量的吸附劑所吸附的組分量；

Y——平衡時(shí)被吸附組分在氣相中的濃度，(kg／kg情性組分)。--41--第二節(jié)吸附理論吸附平衡--41--第二節(jié)吸附理論一、吸附等溫線關(guān)于吸附的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是表達(dá)平衡關(guān)系的，即吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附量與溫度及平衡濃度或分壓之間的關(guān)系，可以表示為：在恒溫條件下，考察吸附量與平衡壓力的關(guān)系，可以得到吸附等溫線。如圖P173。--42--第二節(jié)吸附理論一、吸附等溫線--42--第二節(jié)吸附理論（一）弗倫德里希方程通過歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，弗倫德里希提出了一個(gè)被廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式此式只適用第一類等溫線中壓部分的等溫吸附，而不適用于低壓和高壓部分。當(dāng)對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)后，方程變?yōu)椋?-43--第二節(jié)吸附理論（一）弗倫德里希方程--43--第二節(jié)吸附理論（二）朗格繆爾吸附等溫線朗格繆爾根據(jù)固體表面存在著表面能的觀點(diǎn)指出，由于固體表面存在著不飽和力場(chǎng)，表層原子具有某種剩余價(jià)鍵力，若氣體分子碰撞到固體表面，就有可能被此鍵力所吸附。他認(rèn)為這種吸附于普通化學(xué)反應(yīng)并無不同，只是一種較松懈的化學(xué)反應(yīng)，被吸附的氣體分子與表面的作用力可以看成化合鍵的剩余價(jià)鍵力。此力的作用范圍大約在分子直徑的范圍內(nèi)，固體表面的吸附作用，只能是單分子層的吸附，所以此理論又稱為單分子層吸附理論從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，朗格繆爾提出過一個(gè)關(guān)于氣體吸附的理論，其中心內(nèi)容如下：氣體分子碰撞固體表面時(shí)，可以是彈性的，即碰撞后分子立刻自表面彈回，無能量交換。而通常的碰撞時(shí)非彈性的，即分子將在表面停留一些時(shí)間，然后離去。吸附現(xiàn)象就是這種暫時(shí)停留造成的。--44--第二節(jié)吸附理論（二）朗格繆爾吸附等溫線--44--第二節(jié)吸附理論朗格謬爾在推導(dǎo)公式的過程中，做了如下的假設(shè)：1、只有撞在空白表面上的分子才會(huì)被吸附，倘若撞在一個(gè)已被吸附的分子上，則是彈性碰撞。也就是說，吸附式單分子層的。2、分子從表面逃逸的幾率不受周圍環(huán)境和位置的影響。也就是說，相鄰的被吸附分子之間無作用力，而且表面是均勻的。設(shè)θ代表某一瞬間已吸附的固體表面積對(duì)固體總面積的比值，（1-θ）代表未吸附的面積對(duì)總面積之比。因氣體的解吸速度與θ成正比，則解吸速度=k1θ,k1是一定溫度時(shí)的解吸速度；同理，氣體的吸附速度和未吸附的面積成正比，并且和氣相中的分壓成正壓，即吸附速度=k2p(1-θ),吸附達(dá)到平衡時(shí)，解吸速度等于吸附速度，即k1θ=k2p(1-θ)因此，--45--第二節(jié)吸附理論朗格謬爾在推導(dǎo)公式的過程中，做了如下的假設(shè)：第二節(jié)吸附理論如果用α表示某一定量吸附劑上吸附氣體的摩爾數(shù)，而N0為此一定量的吸附劑所能吸附分子的最大數(shù)目，N為阿弗加羅數(shù)，則這一定量吸附劑所能吸附的氣體的最大摩爾數(shù)A=N0/N，A又稱為飽和吸附量。未飽和時(shí)，被吸附的氣體的摩爾數(shù)α與吸附面積分?jǐn)?shù)θ成正比，所以：--46--第二節(jié)吸附理論如果用α表示某一定量吸附劑上吸附氣體的摩第二節(jié)吸附理論對(duì)于第一類吸附等溫線，當(dāng)氣體壓強(qiáng)很低時(shí)，1+bp≈1,上式可簡(jiǎn)化為α=αmbp,此時(shí)α

與p成直線關(guān)系；當(dāng)氣體壓強(qiáng)很高時(shí)，1+bp≈bp,上式可簡(jiǎn)化為α=αm，即在高壓范圍內(nèi)，吸附量達(dá)恒定值，與壓強(qiáng)無關(guān)。（三）BET方程式布魯若、埃默勒三人在朗格繆爾理論的基礎(chǔ)上提出了多分子層吸附理論。他們接受了朗格繆爾的一個(gè)假定，而放棄了另一個(gè)假定，即認(rèn)為：（1）固體表面是均勻的，且分子逃逸時(shí)不受周圍其他分子的影響；（2）在物理吸附中，固體和氣體是依靠范德華力而發(fā)生吸附的，但是吸附的分子對(duì)外也有引力，在第一層吸附層之上，還可以吸附第二層、第三層…，即不只是單分子層吸附，還可以是多分子層吸附；在多層吸附的情況下，氣體吸附量等于各層吸附量的總和。根據(jù)這個(gè)原則可導(dǎo)出：--47--第二節(jié)吸附理論對(duì)于第一類吸附等溫線，當(dāng)氣體壓強(qiáng)很低時(shí)，1+第二節(jié)吸附理論這就是二常數(shù)BET方程，式中α代表在平衡壓力p時(shí)的吸附量，αm代表表面被一層分子蓋滿時(shí)所需的氣體量，p0是平衡溫度下吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓，c是與吸附熱有關(guān)的常數(shù)。另外BET方程又可以寫成如下形式：BET方程的作用之一是用來計(jì)算多孔固體的比面積，方法如下在恒溫下測(cè)得不同分壓下的吸附體積V，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以對(duì)作圖，這p/p0樣得到一條直線。--48--第二節(jié)吸附理論這就是二常數(shù)BET方程，式中α代表在平衡壓力第二節(jié)吸附理論由斜率和截距可以計(jì)算單分子層飽和吸附量若每個(gè)氣體分子的橫截面積為已知，就可用下式求出該吸附劑的表面積--49--第二節(jié)吸附理論--49--第二節(jié)吸附理論（四）關(guān)于等溫線的討論通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，氣體與蒸氣的物理吸附等溫線可歸納為五種類型。吸附等溫線在固體表面與孔的研究，吸附的微觀狀態(tài)及吸附的工程設(shè)計(jì)上有重要的作用。下面討論等溫線在吸附器的設(shè)計(jì)應(yīng)用中對(duì)操作過程的影響。在吸附操作中，混合氣體通過吸附劑床層時(shí)，以吸附劑上流體內(nèi)吸附質(zhì)的平衡濃度與氣流主體內(nèi)吸附質(zhì)濃度的關(guān)系繪制成的吸附等溫線就表示了等溫條件下的吸附平衡關(guān)系。分為三種情況：1.優(yōu)惠型吸附等溫線2.線性吸附等溫線3.非優(yōu)惠型吸附等溫線--50--第二節(jié)吸附理論（四）關(guān)于等溫線的討論--50--第二節(jié)吸附理論二、吸附位勢(shì)理論吸附具有位勢(shì)能的概念，是由俄國(guó)學(xué)著愛堅(jiān)與波遼尼等人提出的，他們認(rèn)為：吸附時(shí)吸附引力的作用范圍相當(dāng)大，因此吸附劑的表面能吸留若干層吸附質(zhì)分子。由于外層吸附質(zhì)分子的吸引力及壓力逐層降低，離吸附劑表面越遠(yuǎn)，則該多分子層的密度越低。因此，最緊密的吸附層是直接與吸附劑表面接觸的第一層。在吸附空間內(nèi)，被吸附的分子相互間的作用力與它們?cè)谧杂蔂顟B(tài)下的相互作用力是相同的，即氣體在被吸附時(shí)與自由時(shí)的狀態(tài)方程式是相同的。因此，對(duì)于被吸附的氣體可采用范德華狀態(tài)方程式。吸附質(zhì)所具有的密度和聚集狀態(tài)，將與吸附容積內(nèi)的壓力相對(duì)應(yīng)。吸附層上每一點(diǎn)有其相應(yīng)的所謂吸附勢(shì)，而吸附勢(shì)為該點(diǎn)至吸附劑表面距離的函數(shù)。愛堅(jiān)首先將吸附力視為分子力位勢(shì)的梯度，而用定量公式表示位勢(shì)理論應(yīng)當(dāng)歸功于波遼你。波遼尼把吸附勢(shì)ε定義為吸附力將一個(gè)分子從無限遠(yuǎn)，吸到與吸附劑表面的距離為x的一點(diǎn)上所做的功。

ε=Φ（x）--51--第二節(jié)吸附理論二、吸附位勢(shì)理論--51--第二節(jié)吸附理論在吸附空間中，吸附勢(shì)的分布曲線ε=Φ（W）稱為特性曲線。按照勢(shì)能理論，特性曲線與溫度無關(guān)，僅取決于吸附質(zhì)的種類。當(dāng)兩個(gè)不同物質(zhì)的吸附空間容積相等時(shí)，其吸附勢(shì)之比（即特性曲線縱坐標(biāo)之比）是恒定的，并以βa表示。把縱坐標(biāo)具有恒定比值的特性曲線稱之為親和特性曲線，βa稱之為親和系數(shù)。以上兩條曲線特性方程式的區(qū)別僅在于這固定的系數(shù)βa，如果表示第一個(gè)物質(zhì)的特性曲線為

ε1=Φ（W）則對(duì)于第二個(gè)物質(zhì)為ε1=βa

Φ（W）--52--第二節(jié)吸附理論在吸附空間中，吸附勢(shì)的分布曲線ε=Φ（W）稱第二節(jié)吸附理論或取近似值可以認(rèn)為W=αV式中α—單位吸附劑所吸附物質(zhì)的摩爾數(shù)，mol；V—吸附質(zhì)的摩爾體積，m3/mol；(一）親和系數(shù)的計(jì)算吸附勢(shì)概念的引入，有可能利用某種物質(zhì)在某一溫度下的吸附等溫線而把其他物質(zhì)在任何溫度下的吸附等溫線求出來。按照杜賓和季莫菲葉夫的意見，蒸氣態(tài)物質(zhì)的親和系數(shù)用下式計(jì)算，可得到充分滿意的近似值。--53--第二節(jié)吸附理論或--53--第二節(jié)吸附理論（二）等溫線的換算在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)對(duì)所研究的物質(zhì)缺乏應(yīng)有的吸附平衡數(shù)據(jù)或等溫線時(shí)，可借助已有某物質(zhì)的吸附等溫線通過換算來求得所研究物質(zhì)的吸附等溫線。位勢(shì)論認(rèn)為，在恒溫條件下，吸附力將1摩爾蒸氣自吸附力實(shí)際上不再其作用的地方吸至吸附劑表面所做的功，等于將1摩爾蒸氣自體積V恒溫壓縮至Vs所做的功，即有--54--第二節(jié)吸附理論（二）等溫線的換算--54--第二節(jié)吸附理論應(yīng)用公式時(shí)曾假設(shè)理想氣體狀態(tài)方程式的使用范圍一直達(dá)到飽和壓力，不過一直到接近臨界溫度為止，用以修正蒸氣與理想氣體兩者性質(zhì)差異的修正系數(shù)在這里不大，可不予以考慮。如果某一種物質(zhì)的吸附勢(shì)--55--第二節(jié)吸附理論應(yīng)用公式時(shí)曾假設(shè)理想氣體狀態(tài)方程式的使用范圍第二節(jié)吸附理論于是--56--第二節(jié)吸附理論于是--56--第二節(jié)吸附理論由公式可以從已知物質(zhì)在某一溫度下的吸附平衡分壓，換算出另一物質(zhì)在任意溫度下的吸附平衡分壓，這是等溫線換算的第一個(gè)公式。根據(jù)位勢(shì)論，吸附空間容積可以表示為：--57--第二節(jié)吸附理論由公式可以從已知物質(zhì)在某一溫度下的吸附平衡分第二節(jié)吸附理論三、活性炭的結(jié)構(gòu)形式與分類有的研究者認(rèn)為，如果吸附速度主要決定于被吸附分子進(jìn)入微孔的通路孔的結(jié)構(gòu)，若將炭粉碎，相應(yīng)增加其表面積，其吸附速度可大大提高；另一些研究者指出，吸附能力只與微孔的結(jié)構(gòu)有關(guān)，粉碎炭以增加其外部表面積，只能稍微增加其吸附能力。活性炭的合理分類方法是按其結(jié)構(gòu)來分。第一種是適度活化的炭，其燒去率通常不超過50%。這種炭的孔較細(xì)，小孔可按最簡(jiǎn)單的形式表示為縫隙，而各等勢(shì)面以虛線比哦啊是，縫隙內(nèi)每一點(diǎn)的吸附勢(shì)為相對(duì)的兩壁的吸附勢(shì)之和。第二種結(jié)構(gòu)型式的炭為極度活性化炭。其燒去率在75%以上。--58--第二節(jié)吸附理論三、活性炭的結(jié)構(gòu)形式與分類--58--第二節(jié)吸附理論四、混合蒸氣的吸附在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到混合蒸氣或氣體吸附，這時(shí)的吸附狀況就會(huì)變得復(fù)雜了。當(dāng)混合氣體的成分及組成比例不同時(shí)，吸附等溫線都會(huì)發(fā)生變化。目前對(duì)混合氣體或蒸氣的計(jì)算有一些方法可以應(yīng)用。但往往缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的計(jì)算存在困難。以下是一些基本公式，提供參考。--59--第二節(jié)吸附理論四、混合蒸氣的吸附--59--第二節(jié)吸附理論五、吸附傳質(zhì)速率吸附速率分為傳質(zhì)速率和吸附的絕對(duì)速率兩種。吸附速率即單位時(shí)間內(nèi)被單位體積吸附劑所吸附的物質(zhì)量，可按吸附動(dòng)力學(xué)方程式求得：--60--第二節(jié)吸附理論五、吸附傳質(zhì)速率--60--第二節(jié)吸附理論動(dòng)力學(xué)系數(shù)又可稱為從氣流到吸附劑表面的質(zhì)量傳遞系數(shù)，當(dāng)吸附時(shí)間為1s時(shí)，同時(shí)（c-y)=1kg/m3時(shí)，α=β。因此動(dòng)力學(xué)系數(shù)或質(zhì)量傳遞系數(shù)β是指，當(dāng)濃度為1kg/m3時(shí)在1s內(nèi)從氣流傳遞到1m3吸附層的物質(zhì)量，1kg/m3的濃度差應(yīng)當(dāng)是氣流中吸附質(zhì)的含量和吸附劑成平衡的氣體濃度之差，質(zhì)量傳遞系數(shù)的單位是s-1。假設(shè)吸附本身進(jìn)行的極快，實(shí)際上幾乎是瞬間完成，其吸附動(dòng)力學(xué)決定于內(nèi)擴(kuò)散與外擴(kuò)散的速度。若外擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)系數(shù)以β1表示，內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)系數(shù)以β2表示，則總動(dòng)力學(xué)系數(shù)β與數(shù)值β1和β2具有下列關(guān)系：有關(guān)這方面的大量研究都是要說明，那一種擴(kuò)散式主要的，但實(shí)際上載吸附過程的不同階段和在不同的條件下，外擴(kuò)散或是內(nèi)擴(kuò)散都可能是主要的。--61--第二節(jié)吸附理論動(dòng)力學(xué)系數(shù)又可稱為從氣流到吸附劑表面的質(zhì)第二節(jié)吸附理論質(zhì)量傳遞系數(shù)要根據(jù)每個(gè)不同的情況以實(shí)驗(yàn)方法求得的，并以準(zhǔn)數(shù)方程來表示。--62--第二節(jié)吸附理論質(zhì)量傳遞系數(shù)要根據(jù)每個(gè)不同的情況以實(shí)驗(yàn)方法求第三節(jié)吸附過程的計(jì)算計(jì)算吸附過程是指確定吸附劑的需要量、吸附過程的持續(xù)時(shí)間、吸附器的尺寸以及能量的消耗等主要內(nèi)容。一、吸附的流程及特點(diǎn)吸附流程包括三個(gè)步驟。⑴使流體和固體吸附劑進(jìn)行接觸，使吸附質(zhì)吸附在吸附劑上。⑵將未被吸附的流體從已吸附了吸附質(zhì)的吸附劑上分開。⑶吸附劑的再生或更換。吸附器可按吸附劑和流體的接觸方式不同而分為兩種。⑴填充式吸附，其中又分為1）固定床吸附；2）移動(dòng)床吸附；3）流化床吸附；⑵其他形式吸附--63--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算計(jì)算吸附過程是指確定吸附劑的需要量、吸吸附設(shè)備1、固定床吸附器在固定床吸附器內(nèi)，吸附劑固定不動(dòng)，僅使氣體流經(jīng)吸附床進(jìn)行吸附。吸附達(dá)到飽和后，用解吸氣體按反方向通過吸附床進(jìn)行解吸。因此在吸附器內(nèi)，吸收和解吸交替進(jìn)行。有害氣體由入口1流經(jīng)吸附劑7，內(nèi)出口2排出；解吸可采用蒸氣(入口3和出口4)或熱空氣(入口5和出口6)。--64--吸附設(shè)備--64--2、移動(dòng)床吸附器在移動(dòng)床吸附器中，吸附劑層為流動(dòng)(一般為自上而下的流動(dòng))的移動(dòng)床，它與廢氣流的流動(dòng)方向相反。與固定床吸附器比較，處理氣體量大，凈化有害氣體的效率也較高，缺點(diǎn)是動(dòng)力和熱量消耗比較大，吸附劑腐蝕嚴(yán)重3、流化床吸附器在流化床吸附器內(nèi)，分置在篩孔板上的吸附劑顆粒，在高速度氣的作用下，強(qiáng)烈攪動(dòng)，上下浮沉，使其成流態(tài)化。吸附劑內(nèi)傳質(zhì)作熱的速率快、床層溫度均勻，操作穩(wěn)定。缺點(diǎn)是吸附劑和容器的磨損嚴(yán)重．--65--2、移動(dòng)床吸附器--65--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算二、有機(jī)溶劑的蒸發(fā)量計(jì)算計(jì)算有機(jī)溶劑的蒸發(fā)量，即發(fā)散量，是計(jì)算吸附工作量以及吸附回收率的基礎(chǔ)。散發(fā)量可按以下方法計(jì)算：--66--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算二、有機(jī)溶劑的蒸發(fā)量計(jì)算--66-第三節(jié)吸附過程的計(jì)算三、間歇操作的吸附器的工藝計(jì)算（一）吸附持續(xù)時(shí)間的計(jì)算1.希洛夫方程當(dāng)氣體流過吸附劑厚度為L(zhǎng)的間歇式固定床吸附器時(shí)，吸附劑層逐段飽和，吸附質(zhì)完全被吸附的一段吸附劑層高度L0稱為吸附劑的工作高度。從吸附開始，到吸附器出口開始出現(xiàn)微量吸附質(zhì)的這一段時(shí)間稱為吸附層的保護(hù)作用時(shí)間。而吸附劑的動(dòng)活性就是以開始“逸出”微量吸附質(zhì)為標(biāo)志的。當(dāng)達(dá)到穿透點(diǎn)時(shí)，吸附帶以前的吸附劑層均已達(dá)到飽和，所以可以假定吸附過程符合朗格繆爾等溫線的第三段，即平衡靜活性α不再與氣流濃度有關(guān)，并假定吸附速度無窮大，所以在穿透時(shí)間內(nèi)的吸附量為：--67--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算三、間歇操作的吸附器的工藝計(jì)算--6第三節(jié)吸附過程的計(jì)算--68--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算--68--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算2.物料恒算求保護(hù)作用時(shí)間吸附過程每次間歇操作的持續(xù)時(shí)間，還可以根據(jù)實(shí)測(cè)吸附層的平均吸附量，用物料平衡來確定。每次間歇操作被吸附的物質(zhì)數(shù)量為--69--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算2.物料恒算求保護(hù)作用時(shí)間--69第三節(jié)吸附過程的計(jì)算（三）吸附熱對(duì)操作的影響用活性炭吸附物質(zhì)時(shí)，通常放出一定的吸附熱，這個(gè)熱量會(huì)使床層升溫，其影響的結(jié)果是床層的操作溫度高于設(shè)計(jì)的溫度。（四）吸附時(shí)水蒸氣的消耗量用活性炭吸附回收有機(jī)溶劑時(shí)，通常采用高溫水蒸氣使吸附的溶劑脫附。而脫附時(shí)水蒸氣的消耗量是要通過計(jì)算確定。1.加熱蒸汽量消耗量D12.動(dòng)力蒸汽消耗量D23.補(bǔ)償炭為水潤(rùn)濕的負(fù)潤(rùn)濕熱的蒸汽消耗量D3脫附是水蒸氣的總消耗量D=D1+D2+D3--70--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算（三）吸附熱對(duì)操作的影響--70-第三節(jié)吸附過程的計(jì)算四、活性炭的吸附熱用活性炭吸附物質(zhì)時(shí)，通常放出相當(dāng)數(shù)量的熱，放出來的熱使炭層和氣流升溫，對(duì)繼續(xù)進(jìn)行吸附不利。吸附熱分為積分吸附熱和微分吸附熱兩種。計(jì)算吸附過程時(shí)，往往需要的是積分吸附熱，人們通常把積分吸附熱簡(jiǎn)稱為吸附熱。并以q表示。所謂的積分吸附熱是指純凈的吸附劑在吸附吸附質(zhì)時(shí)所放出來的全部熱量。而微分吸附熱是指分別在各個(gè)吸附階段放出的熱量而言。以q0表示，如果吸附質(zhì)的總量為A，則，吸附時(shí)放出的總熱量，一部分消耗于加熱混合氣，一部分散失于周圍介質(zhì)，大部分吸附熱為混合氣所吸收。--71--第三節(jié)吸附過程的計(jì)算四、活性炭的吸附熱--71--第四節(jié)化學(xué)吸附一、化學(xué)吸附的三個(gè)特點(diǎn)（一）化學(xué)吸附都是單分子層的吸附（二）化學(xué)吸附過程要求具有足夠的活化能，因此有時(shí)過程可能十分緩慢（三）化學(xué)吸附在不同的表面位置常常有迥然不同的吸附能力二、化學(xué)吸附在氣體凈化方面的應(yīng)用（一）吸附劑在許多情況下可導(dǎo)致催化反應(yīng)的發(fā)生1.分解反應(yīng)2.轉(zhuǎn)化反應(yīng)3.水解反應(yīng)4.氧化反應(yīng)5.聚合反應(yīng)--72--第四節(jié)化學(xué)吸附一、化學(xué)吸附的三個(gè)特點(diǎn)--72--第四節(jié)化學(xué)吸附（二）吸附與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合將提高吸附效率在吸附劑表面浸漬某些特定的鹽類，可以使污染物質(zhì)在吸附劑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再除去反應(yīng)生成物，一是可提高吸附效率，二是縮短了處理時(shí)間。浸漬物有時(shí)起化學(xué)作用，有時(shí)起催化作用。浸漬物在起催化作用時(shí)，一般不需要經(jīng)常補(bǔ)充浸漬物。在起化學(xué)作用時(shí)，浸漬物的消耗量完全符合化學(xué)計(jì)算當(dāng)量，因此每次再生后均需要重新進(jìn)行浸漬。--73--第四節(jié)化學(xué)吸附（二）吸附與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合將提高吸附效率--吸附飽和的吸附劑，經(jīng)歷再生，可以重復(fù)使用。所謂再生，就是在吸附劑本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生或極少發(fā)生變化的情況下，用各種方法將被吸附劑吸附的物質(zhì)，從吸附劑的細(xì)孔中除去，使吸附劑的吸附能力得以恢復(fù)。由于影響吸附作用的因素主要是溫度、壓強(qiáng)、被吸附組分的性質(zhì)、被吸附相的組成以及吸附劑的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)等。因此吸附劑解吸的規(guī)律和操作方法也必須從這些因素之中尋找。第五節(jié)吸附劑再生--74--第五節(jié)吸附劑再生--74--再生的方法一般有下面幾種

(])加熱解吸再生利用吸附劑容量在等壓下隨溫度升高而降低的特點(diǎn)，在低溫或常溫下吸附，然后提高溫度，在加熱下吹掃脫附。這樣的循環(huán)方法又稱作變溫吸。(2)降壓或真空解吸利用吸附容量在恒溫下隨壓力的下降而降低的特點(diǎn)，加壓進(jìn)行吸附，減壓或真空下解吸，這種循這樣的循環(huán)方法又稱作變壓吸附。(3)溶劑置換再生某些熱敏性物質(zhì)，如不飽和烯烴類物質(zhì)，在較高溫度下易聚合，可以采用親合力較強(qiáng)的溶劑進(jìn)行置換再生的方法。用解吸劑置換，使吸附質(zhì)脫附出來．然后加熱床層，脫附解吸劑，再進(jìn)行干熾燥，使吸附劑再生，此法又稱變濃度吸附。--75--再生的方法一般有下面幾種--75--第5章有害氣體的吸附凈化第一節(jié)吸附的基本概念第二節(jié)吸附理論第三節(jié)吸附過程的計(jì)算第四節(jié)化學(xué)吸附第五節(jié)吸附劑再生--1--第5章有害氣體的吸附凈化第一節(jié)吸附的基本概念--第一節(jié)吸附的基本概念

吸附法：是一種常用的凈化方法。它是利用一些固態(tài)物質(zhì)對(duì)氣體的吸附能力來除去廢氣中某些有害組分，從而達(dá)到凈化目的。吸附技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)氣體的凈化過程，以及有毒氣體的個(gè)人防護(hù)過程。

--2--第一節(jié)吸附的基本概念--2--吸附劑：具有較大吸附能力的固態(tài)物質(zhì)稱為吸附劑，吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附法主要運(yùn)用于以下幾個(gè)方面：(1)對(duì)于低濃度氣體，吸附法的凈化效率要比吸收法高，吸附法常用于濃度低、毒性大及高凈化要求的場(chǎng)合的有害氣體，但吸附法處理的氣體量不宜過大。(2)用吸附法凈化有機(jī)溶劑蒸氣具有較高的效率。對(duì)各種有機(jī)溶劑蒸氣，其凈化效率接近100％。(3)當(dāng)處理的氣量較小時(shí)，用吸附法靈活方便。--3--吸附劑：具有較大吸附能力的固態(tài)物質(zhì)稱為吸附劑，--3--一定量的吸附劑所能吸收的氣體量是有限度的，在吸附一定時(shí)間之后會(huì)達(dá)到飽和，這時(shí)需要更換吸附劑。用過的吸附劑經(jīng)過再生(解吸)后能夠重復(fù)使用。--4--一定量的吸附劑所能吸收的氣體量是有限度的，在吸附吸附法的優(yōu)勢(shì)

在實(shí)用上和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于有競(jìng)爭(zhēng)性的濕式工藝（如洗滌法）之處有以下幾個(gè)方面：（1）干床層、非腐蝕系統(tǒng)；（2）良好的控制和對(duì)過程變化的敏感；（3）沒有化學(xué)品的處理問題；（4）全自動(dòng)、無人管理操作；（5）能把生產(chǎn)過程氣流中的污染物去除到極低的含量。--5--吸附法的優(yōu)勢(shì)在實(shí)用上和經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于有競(jìng)爭(zhēng)性的濕式工藝（如木炭（吸附劑）的歷史(1)公元前1550年，埃及有作為醫(yī)用的記載；(2)公元前460-359年，希臘醫(yī)生Hippocrate用以治羊癲瘋；(3)1518-1593年，中國(guó)李時(shí)珍的本草綱目中提及用于治病；(4)1993年有外電報(bào)道用于潰瘍；(5)1794年，英國(guó)有家糖廠用于加速脫色。(6)中國(guó)漢代將木炭用于墓穴中的防腐。（長(zhǎng)沙馬王堆）上述例證應(yīng)用的都是木炭，不是活性炭--6--木炭（吸附劑）的歷史(1)公元前1550年，埃及有作為醫(yī)用的一戰(zhàn)（1914——1918）德國(guó)使用毒氣（氯氣）俄羅斯捷林斯基（1861——1953年）發(fā)明了第一個(gè)通用的木炭防毒面具?；钚蕴浚褐饕蠋缀蹩梢允撬懈缓嫉挠袡C(jī)材料，如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼等。這些含碳材料在活化爐中，在高溫和一定壓力下通過熱解作用被轉(zhuǎn)換成活性炭。。具有較高的吸附能力。--7--一戰(zhàn)（1914——1918）德國(guó)使用毒氣（氯氣）--7-木炭油脂脫色活性炭過濾式防毒面具消防防毒面具--8--木炭油脂脫色活性炭過濾式防毒面具消防--8--活性炭的作用1.新房吸附有害氣體、廚房吸油煙、衛(wèi)生間除臭、干燥防霉、煙嘴過濾、汽油吸附、凈水、污水處理等。2.在工業(yè)發(fā)展史上最大的作用是作為凈水濾料用于污水處理?；钚蕴吭谖鬯幚碇凶鲋饕膬羲疄V料，吸附污水中的雜質(zhì)，起到吸附過濾作用，通常放于濾池中與石英砂濾料、無煙煤濾料等配合使用。3.椰殼活性炭

凈水效果最好。椰殼活性炭的粒徑最小，空隙半徑最小，空隙率高，表面積最大，吸附效率最好。--9--活性炭的作用1.新房吸附有害氣體、廚房吸油煙、衛(wèi)生間除臭、干第一節(jié)吸附的基本概念一、吸附原理1、和吸收過程不同⑴吸收過程中吸收劑是液體，而吸附過程中吸附劑是固體；⑵吸收時(shí)吸收質(zhì)均勻分散在液相中（例如，硫酸或石灰吸收水分），而吸附時(shí)吸附質(zhì)只吸附在吸附劑表面，形成一層吸附層。2、分類吸附過程可以分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類。--10--第一節(jié)吸附的基本概念--10--第一節(jié)吸附的基本概念⑴物理吸附固體吸附劑與氣體分子之間普遍存在著分子間的引力，即范德華力。產(chǎn)生物理吸附的原因是分子間的引力。物理吸附主要特征為：①固體表面與被吸附的氣體之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②對(duì)吸附的氣體沒有選擇性，可吸附一切氣體；③既可以是單分子層吸附也可形成多分子層吸附；④吸附過程為放熱過程。--11--第一節(jié)吸附的基本概念--11--物理吸附分離原理大體上可分為以下四種類型：1）選擇性吸附。吸附力為固體表面的原子或基團(tuán)與外來分子間的引力，本質(zhì)是范德華力。吸附力的大小與表面和分子兩者的性質(zhì)有關(guān)。這些性質(zhì)的差異引起了吸附力的差異，這就是選擇性吸附。2）分子篩效應(yīng)。多孔固體的微孔孔徑是均一的，而且與分子尺寸相當(dāng)。小于微孔孔徑的分子可以進(jìn)入微孔而被吸附，比孔徑大的分子則被排斥在外，這種現(xiàn)象稱為分子篩效應(yīng)。--12--物理吸附分離原理大體上可分為以下四種類型：1）選擇性吸附。-3）通過微孔的擴(kuò)散。氣體在多孔固體中的擴(kuò)散速率與氣體的性質(zhì)、吸附劑材料的性質(zhì)以及微孔尺寸等因素有關(guān)。利用擴(kuò)散速率的差別可以將混合物分離。4）微孔中的凝聚。毛細(xì)管中液體曲面上的蒸氣壓與其正常蒸氣壓不同。多數(shù)情況下毛細(xì)管上的可凝氣體會(huì)在小于其正常蒸氣壓的壓力下在毛細(xì)管中凝聚。在一定溫度下凝聚壓力與毛細(xì)管半徑有關(guān)。因此，多孔固體周圍的可凝縮氣體會(huì)在與其孔徑對(duì)應(yīng)的壓力下在微孔中凝聚。--13--3）通過微孔的擴(kuò)散。--13--第一節(jié)吸附的基本概念⑵化學(xué)吸附化學(xué)吸附也稱活性吸附，它是由于固體表面與吸附氣體分子之間的化學(xué)鍵所造成?；瘜W(xué)吸附的特征為：①具有明顯的選擇性；②單分子層吸附；③吸附熱量大。⑤吸附速率隨溫度升高而增加。故化學(xué)吸附宜在較高溫度下進(jìn)行。⑥為不可逆吸附。--14--第一節(jié)吸附的基本概念⑵化學(xué)吸附--14----15----15--影響氣體吸附的因素(1)操作條件低溫有利于物理吸附，提高溫度有利于化學(xué)吸附。

增大氣相主體的壓力、從而增大了吸附質(zhì)的分壓，有利于吸附、但壓力增大會(huì)增加能耗，且操作要求高。氣體流速大．壓損大并使吸附質(zhì)和吸附劑接觸時(shí)間短、不利于吸附，氣流速度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，對(duì)固定床吸附器而言，氣流速度控制在

0.2一0.6m／s范圍內(nèi)。--16--影響氣體吸附的因素--16--(2)吸附劑性質(zhì)吸附劑的孔隙率、孔徑、顆粒度等影響其比表面面積的大小，因而影響吸附效果。(3)吸附質(zhì)的性質(zhì)與濃度其臨界直徑、分子量、沸點(diǎn)和飽和性等影響吸附。若用同種活性炭吸附結(jié)構(gòu)相似的有機(jī)物時(shí)，吸附質(zhì)分子量越大，沸點(diǎn)越高，不飽和性越大，越易被吸附。--17--(2)吸附劑性質(zhì)--17--吸附平衡(一)吸附過程吸附過程中吸附質(zhì)的傳送過程可以分為四個(gè)階段（1)吸附質(zhì)分子通過氣膜擴(kuò)散到吸附劑外表面；(2)吸附質(zhì)分子在微孔中擴(kuò)散到達(dá)內(nèi)表面；(3)吸附質(zhì)分子被吸附在內(nèi)表面活性點(diǎn)上；(4)吸附質(zhì)分子由吸附劑內(nèi)表面向晶格內(nèi)部擴(kuò)散。--18--吸附平衡--18----19----19--(二)靜活性與動(dòng)活性單位質(zhì)量吸附劑在一定的溫度、壓力下，達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所吸附的氣體量稱為吸附劑的靜活性，又稱平衡吸附量。

靜活性是表示吸附劑對(duì)氣體吸附量的極限，是吸附操作的重要指標(biāo)，是設(shè)計(jì)和控制吸附過程的重要參數(shù)。--20--(二)靜活性與動(dòng)活性--20--

氣流通過一定厚度的吸附層時(shí)，出口處的吸附質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。從圖中看出，開始時(shí)吸附層出口出的氣體濃度為零，經(jīng)一段時(shí)間后，在吸附層出口處出現(xiàn)吸附質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為穿透，所經(jīng)歷的這段時(shí)間稱為穿透時(shí)間。--21--氣流通過一定厚度的吸附層時(shí)，出口處的吸附質(zhì)濃--22----22--吸附過程出現(xiàn)穿透后，吸附層出口處的有害氣體濃度迅速增加，直至與進(jìn)口濃度相等為止。吸附層從操作開始到穿透，吸附層的單位質(zhì)量吸附劑所吸附的氣體量叫做吸附劑的動(dòng)活性。在凈化通風(fēng)系統(tǒng)的排氣時(shí)，吸附層穿透后一般應(yīng)當(dāng)立即更換吸附劑。--23--吸附過程出現(xiàn)穿透后，吸附層出口處的有害氣體濃度迅速增加，直至三、吸附劑的選擇

(一)吸附劑的特性吸附劑具有許多微孔，內(nèi)表面積很大，例如1kg活性炭的總表面積可達(dá)106m2?；钚蕴康膬?nèi)表面積和微孔大小對(duì)其吸附性能有很大影響。吸附劑的特性參數(shù)均與多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。--24--三、吸附劑的選擇--24--

1．比表面積--25--1．比表面積--25--2．孔半徑微孔大小通常用孔半徑rg來表示，根據(jù)孔半徑大小，可以把微孔分為大孔(rg＝0.1—1.0um)，大孔用來吸附液體分子比較有效

中孔(rg＝0.002—0.1um)中孔吸附蒸氣分子比較有效小孔(rg＜0.002um))小孔吸附氣體分子較有效--26--2．孔半徑--26----27----27--3．孔隙率吸附劑內(nèi)部的微孔體積和吸附劑個(gè)體總體積之比稱為其孔隙率4．飽和吸附量飽和吸附量即靜活性。--28--3．孔隙率--28--(二)對(duì)吸附劑的要求對(duì)吸附劑的主要要求是：⑴吸附能力強(qiáng)，吸附容量大。

吸附容量是指在一定的溫度、吸附質(zhì)濃度下，單位質(zhì)量(或單位體積)吸附劑所能吸附的最大量。吸附量大，可降低處理單位流體所需的吸附劑用量。⑵具有大的比表面積和孔隙率。⑶具有良好的選擇性。--29--(二)對(duì)吸附劑的要求--29--⑷機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等性能良好，

使用壽命長(zhǎng)。⑸顆粒均勻。如果顆粒大小不均勻，易造成短路和流速分布不均，引起氣流返混，降低吸附分離效率：若顆粒太小，床層阻力過大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將吸附劑帶出器外。⑹再生容易。（7）價(jià)格低廉易得--30--⑷機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性等性能良好，--30----31----31--2．工業(yè)吸附劑 吸附劑可分為兩大類，一類是天然的吸附劑，如硅藻土、白土、天然沸石等。另一類是人工制作的吸附劑，主要有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石分子篩、有機(jī)樹脂吸附劑等。

--32--2．工業(yè)吸附劑--32--（1）活性炭活性炭是許多具有較高吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱。

活性炭是最常用的非極性吸附劑。為疏水性和親有機(jī)物的吸附劑，具有很高的比表面積，活性炭的主體是炭，表面上的官能團(tuán)較少，極性較弱，對(duì)烴類及衍生物的吸附能力強(qiáng)。

化學(xué)穩(wěn)定性好，抗酸耐堿，熱穩(wěn)性高，再生容易。用于回收氣體中的有機(jī)氣體，脫除廢水中的有機(jī)物，脫除水溶液中的色素。

合成纖維經(jīng)炭化后可制成活性炭纖維吸附劑，使吸附容量提高數(shù)十倍，而且可以編制成各種織物，使裝置更為緊湊并減少流體阻力。

活性炭也可加工成炭分子篩，孔徑范圍0.2-1nm，能起到分子篩的作用又有活性炭的基本性質(zhì)，對(duì)同系物或有機(jī)異構(gòu)體有良好的選擇性。活性炭的缺點(diǎn)是它的可燃性，因而使用溫度一般不能超過473K：--33--（1）活性炭活性炭是許多具有較高吸附性能的碳基物質(zhì)(2)硅膠

硅膠的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2SiO3溶液經(jīng)過縮合、除鹽、脫水等處理制得。比表面積達(dá)800m2/g。工業(yè)用的硅膠有球型、無定形、加工成型和粉末狀四種。硅膠含硅大于95％，硅膠是親水性的極性吸附劑，對(duì)不飽和烴、甲醇、水分等有明顯的選擇性。硅膠是工業(yè)上和實(shí)驗(yàn)室常用的吸附劑。主要用于氣體或液體的干燥：烴類氣體的回收；廢氣(含SO2，NOx)凈化等。--34--(2)硅膠硅膠的分子式通常用SiO2·nH2O表果凍型硅橡膠硅膠條硅膠干燥劑硅膠干燥劑3克(愛華紙)--35--果凍型硅橡膠硅膠條硅膠干燥劑硅膠干燥劑3克(愛華紙)--3（3）活性氧化鋁

活性氧化鋁的化學(xué)式是Al2o3·nH2o?；钚匝趸X表面上具有高官能團(tuán)密度，這些官能團(tuán)為極性分子的吸附提供了活性中心。因此活性氧化鋁是一種極性吸附劑，其比表面積約為200～500m2/g，對(duì)水分有很強(qiáng)的吸附能力。用不同的原料，在不同的工藝條件下，可制得不同結(jié)構(gòu)、不同性能的活性氧化鋁。 活性氧化鋁主要用于氣體的干燥和液體的脫水，如汽油、煤油、芳烴等化工產(chǎn)品的脫水；空氣、氦、氫氣、氯氣、氯化氫和二氧化硫等氣體的干燥。--36--（3）活性氧化鋁活性氧化鋁的化學(xué)式是Al2o3活性氧化鋁干燥劑食品環(huán)保防潮珠活性а-Al2O3微粉--37--活性氧化鋁干燥劑食品環(huán)保防潮珠活性а-Al2O3微粉--3

(4)分子篩分子篩是一種人工合成的泡沸石?？讖?0.3—10)nm，與天然泡沸石一樣是水合鋁硅酸鹽晶體。分子篩在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道與排列整齊的孔穴，這些孔穴不但提供了很大的比表面積，而且只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，故稱為分子篩。對(duì)極性分子，特別是對(duì)水有很大的親和能力，一般比表面積可達(dá)750m2/g，具有很強(qiáng)的選擇性。常用于石油餾分的分離、各種氣體和液體的干燥等場(chǎng)合，如從混合二甲苯中分離出對(duì)二甲苯，從空氣中分離氧。--38--(4)分子篩--38--納米級(jí)硅鋁沸石分子篩（ZSM-5）分子篩（合成沸石）--39--納米級(jí)硅鋁沸石分子篩（ZSM-5）分子篩（合成沸石）--3（5）吸附樹脂吸附樹脂是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，常用的有聚苯乙烯樹脂和聚丙烯酸樹脂。單體的變化和單體上官能團(tuán)的變化可以賦予樹脂各種特殊的性能。吸附樹脂有強(qiáng)極性、弱極性、非極性、中極性4大類。用于廢水中的有機(jī)物處理、維生素等天然產(chǎn)物和生物化學(xué)品的分離與精制。--40--（5）吸附樹脂--40--第二節(jié)吸附理論吸附平衡就固相吸附劑對(duì)氣相組分吸附而言，如果吸附過程是可逆的，當(dāng)混合氣體與吸附劑充分接觸后，一方面吸附質(zhì)被吸附劑吸附，另一方面，又有一部分已被吸附的吸附質(zhì)，由于熱運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，能夠脫離吸附劑的表面，又回到混合氣體中去。當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，被吸附組分在固相中的濃度及平衡時(shí)吸附組分在氣相中的濃度之間具有一定的函數(shù)關(guān)系，即；X=f(Y)式中X——被吸附組分在固相中的濃度，即單位重量的吸附劑所吸附的組分量；

Y——平衡時(shí)被吸附組分在氣相中的濃度，(kg／kg情性組分)。--41--第二節(jié)吸附理論吸附平衡--41--第二節(jié)吸附理論一、吸附等溫線關(guān)于吸附的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是表達(dá)平衡關(guān)系的，即吸附達(dá)到平衡時(shí)，吸附量與溫度及平衡濃度或分壓之間的關(guān)系，可以表示為：在恒溫條件下，考察吸附量與平衡壓力的關(guān)系，可以得到吸附等溫線。如圖P173。--42--第二節(jié)吸附理論一、吸附等溫線--42--第二節(jié)吸附理論（一）弗倫德里希方程通過歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，弗倫德里希提出了一個(gè)被廣泛應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)公式此式只適用第一類等溫線中壓部分的等溫吸附，而不適用于低壓和高壓部分。當(dāng)對(duì)上式兩邊取對(duì)數(shù)后，方程變?yōu)椋?-43--第二節(jié)吸附理論（一）弗倫德里希方程--43--第二節(jié)吸附理論（二）朗格繆爾吸附等溫線朗格繆爾根據(jù)固體表面存在著表面能的觀點(diǎn)指出，由于固體表面存在著不飽和力場(chǎng)，表層原子具有某種剩余價(jià)鍵力，若氣體分子碰撞到固體表面，就有可能被此鍵力所吸附。他認(rèn)為這種吸附于普通化學(xué)反應(yīng)并無不同，只是一種較松懈的化學(xué)反應(yīng)，被吸附的氣體分子與表面的作用力可以看成化合鍵的剩余價(jià)鍵力。此力的作用范圍大約在分子直徑的范圍內(nèi)，固體表面的吸附作用，只能是單分子層的吸附，所以此理論又稱為單分子層吸附理論從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，朗格繆爾提出過一個(gè)關(guān)于氣體吸附的理論，其中心內(nèi)容如下：氣體分子碰撞固體表面時(shí)，可以是彈性的，即碰撞后分子立刻自表面彈回，無能量交換。而通常的碰撞時(shí)非彈性的，即分子將在表面停留一些時(shí)間，然后離去。吸附現(xiàn)象就是這種暫時(shí)停留造成的。--44--第二節(jié)吸附理論（二）朗格繆爾吸附等溫線--44--第二節(jié)吸附理論朗格謬爾在推導(dǎo)公式的過程中，做了如下的假設(shè)：1、只有撞在空白表面上的分子才會(huì)被吸附，倘若撞在一個(gè)已被吸附的分子上，則是彈性碰撞。也就是說，吸附式單分子層的。2、分子從表面逃逸的幾率不受周圍環(huán)境和位置的影響。也就是說，相鄰的被吸附分子之間無作用力，而且表面是均勻的。設(shè)θ代表某一瞬間已吸附的固體表面積對(duì)固體總面積的比值，（1-θ）代表未吸附的面積對(duì)總面積之比。因氣體的解吸速度與θ成正比，則解吸速度=k1θ,k1是一定溫度時(shí)的解吸速度；同理，氣體的吸附速度和未吸附的面積成正比，并且和氣相中的分壓成正壓，即吸附速度=k2p(1-θ),吸附達(dá)到平衡時(shí)，解吸速度等于吸附速度，即k1θ=k2p(1-θ)因此，--45--第二節(jié)吸附理論朗格謬爾在推導(dǎo)公式的過程中，做了如下的假設(shè)：第二節(jié)吸附理論如果用α表示某一定量吸附劑上吸附氣體的摩爾數(shù)，而N0為此一定量的吸附劑所能吸附分子的最大數(shù)目，N為阿弗加羅數(shù)，則這一定量吸附劑所能吸附的氣體的最大摩爾數(shù)A=N0/N，A又稱為飽和吸附量。未飽和時(shí)，被吸附的氣體的摩爾數(shù)α與吸附面積分?jǐn)?shù)θ成正比，所以：--46--第二節(jié)吸附理論如果用α表示某一定量吸附劑上吸附氣體的摩第二節(jié)吸附理論對(duì)于第一類吸附等溫線，當(dāng)氣體壓強(qiáng)很低時(shí)，1+bp≈1,上式可簡(jiǎn)化為α=αmbp,此時(shí)α

與p成直線關(guān)系；當(dāng)氣體壓強(qiáng)很高時(shí)，1+bp≈bp,上式可簡(jiǎn)化為α=αm，即在高壓范圍內(nèi)，吸附量達(dá)恒定值，與壓強(qiáng)無關(guān)。（三）BET方程式布魯若、埃默勒三人在朗格繆爾理論的基礎(chǔ)上提出了多分子層吸附理論。他們接受了朗格繆爾的一個(gè)假定，而放棄了另一個(gè)假定，即認(rèn)為：（1）固體表面是均勻的，且分子逃逸時(shí)不受周圍其他分子的影響；（2）在物理吸附中，固體和氣體是依靠范德華力而發(fā)生吸附的，但是吸附的分子對(duì)外也有引力，在第一層吸附層之上，還可以吸附第二層、第三層…，即不只是單分子層吸附，還可以是多分子層吸附；在多層吸附的情況下，氣體吸附量等于各層吸附量的總和。根據(jù)這個(gè)原則可導(dǎo)出：--47--第二節(jié)吸附理論對(duì)于第一類吸附等溫線，當(dāng)氣體壓強(qiáng)很低時(shí)，1+第二節(jié)吸附理論這就是二常數(shù)BET方程，式中α代表在平衡壓力p時(shí)的吸附量，αm代表表面被一層分子蓋滿時(shí)所需的氣體量，p0是平衡溫度下吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓，c是與吸附熱有關(guān)的常數(shù)。另外BET方程又可以寫成如下形式：BET方程的作用之一是用來計(jì)算多孔固體的比面積，方法如下在恒溫下測(cè)得不同分壓下的吸附體積V，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以對(duì)作圖，這p/p0樣得到一條直線。--48--第二節(jié)吸附理論這就是二常數(shù)BET方程，式中α代表在平衡壓力第二節(jié)吸附理論由斜率和截距可以計(jì)算單分子層飽和吸附量若每個(gè)氣體分子的橫截面積為已知，就可用下式求出該吸附劑的表面積--49--第二節(jié)吸附理論--49--第二節(jié)吸附理論（四）關(guān)于等溫線的討論通過對(duì)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，氣體與蒸氣的物理吸附等溫線可歸納為五種類型。吸附等溫線在固體表面與孔的研究，吸附的微觀狀態(tài)及吸附的工程設(shè)計(jì)上有重要的作用。下面討論等溫線在吸附器的設(shè)計(jì)應(yīng)用中對(duì)操作過程的影響。在吸附操作中，混合氣體通過吸附劑床層時(shí)，以吸附劑上流體內(nèi)吸附質(zhì)的平衡濃度與氣流主體內(nèi)吸附質(zhì)濃度的關(guān)系繪制成的吸附等溫線就表示了等溫條件下的吸附平衡關(guān)系。分為三種情況：1.優(yōu)惠型吸附等溫線2.線性吸附等溫線3.非優(yōu)惠型吸附等溫線--50--第二節(jié)吸附理論（四）關(guān)于等溫線的討論--50--第二節(jié)吸附理論二、吸附位勢(shì)理論吸附具有位勢(shì)能的概念，是由俄國(guó)學(xué)著愛堅(jiān)與波遼尼等人提出的，他們認(rèn)為：吸附時(shí)吸附引力的作用范圍相當(dāng)大，因此吸附劑的表面能吸留若干層吸附質(zhì)分子。由于外層吸附質(zhì)分子的吸引力及壓力逐層降低，離吸附劑表面越遠(yuǎn)，則該多分子層的密度越低。因此，最緊密的吸附層是直接與吸附劑表面接觸的第一層。在吸附空間內(nèi)，被吸附的分子相互間的作用力與它們?cè)谧杂蔂顟B(tài)下的相互作用力是相同的，即氣體在被吸附時(shí)與自由時(shí)的狀態(tài)方程式是相同的。因此，對(duì)于被吸附的氣體可采用范德華狀態(tài)方程式。吸附質(zhì)所具有的密度和聚集狀態(tài)，將與吸附容積內(nèi)的壓力相對(duì)應(yīng)。吸附層上每一點(diǎn)有其相應(yīng)的所謂吸附勢(shì)，而吸附勢(shì)為該點(diǎn)至吸附劑表面距離的函數(shù)。愛堅(jiān)首先將吸附力視為分子力位勢(shì)的梯度，而用定量公式表示位勢(shì)理論應(yīng)當(dāng)歸功于波遼你。波遼尼把吸附勢(shì)ε定義為吸附力將一個(gè)分子從無限遠(yuǎn)，吸到與吸附劑表面的距離為x的一點(diǎn)上所做的功。

ε=Φ（x）--51--第二節(jié)吸附理論二、吸附位勢(shì)理論--51--第二節(jié)吸附理論在吸附空間中，吸附勢(shì)的分布曲線ε=Φ（W）稱為特性曲線。按照勢(shì)能理論，特性曲線與溫度無關(guān)，僅取決于吸附質(zhì)的種類。當(dāng)兩個(gè)不同物質(zhì)的吸附空間容積相等時(shí)，其吸附勢(shì)之比（即特性曲線縱坐標(biāo)之比）是恒定的，并以βa表示。把縱坐標(biāo)具有恒定比值的特性曲線稱之為親和特性曲線，βa稱之為親和系數(shù)。以上兩條曲線特性方程式的區(qū)別僅在于這固定的系數(shù)βa，如果表示第一個(gè)物質(zhì)的特性曲線為

ε1=Φ（W）則對(duì)于第二個(gè)物質(zhì)為ε1=βa

Φ（W）--52--第二節(jié)吸附理論在吸附空間中，吸附勢(shì)的分布曲線ε=Φ（W）稱第二節(jié)吸附理論或取近似值可以認(rèn)為W=αV式中α—單位吸附劑所吸附物質(zhì)的摩爾數(shù)，mol；V—吸附質(zhì)的摩爾體積，m3/mol；(一）親和系數(shù)的計(jì)算吸附勢(shì)概念的引入，有可能利用某種物質(zhì)在某一溫度下的吸附等溫線而把其他物質(zhì)在任何溫度下的吸附等溫線求出來。按照杜賓和季莫菲葉夫的意見，蒸氣態(tài)物質(zhì)的親和系數(shù)用下式計(jì)算，可得到充分滿意的近似值。--53--第二節(jié)吸附理論或--53--第二節(jié)吸附理論（二）等溫線的換算在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)對(duì)所研究的物質(zhì)缺乏應(yīng)有的吸附平衡數(shù)據(jù)或等溫線時(shí)，可借助已有某物質(zhì)的吸附等溫線通過換算來求得所研究物質(zhì)的吸附等溫線。位勢(shì)論認(rèn)為，在恒溫條件下，吸附力將1摩爾蒸氣自吸附力實(shí)際上不再其作用的地方吸至吸附劑表面所做的功，等于將1摩爾蒸氣自體積V恒溫壓縮至Vs所做的功，即有--54--第二節(jié)吸附理論（二）等溫線的換算--54--第二節(jié)吸附理論應(yīng)用公式時(shí)曾假設(shè)理想氣體狀態(tài)方程式的使用范圍一直達(dá)到飽和壓力，不過一直到接近臨界溫度為止，用以修正蒸氣與理想氣體兩者性質(zhì)差異的修正系數(shù)在這里不大，可不予以考慮。如果某一種物質(zhì)的吸附勢(shì)--55--第二節(jié)吸附理論應(yīng)用公式時(shí)曾假設(shè)理想氣體狀態(tài)方程式的使用范圍第二節(jié)吸附理論于是--56--第二節(jié)吸附理論于是--56--第二節(jié)吸附理論由公式可以從已知物質(zhì)在某一溫度下的吸附平衡分壓，換算出另一物質(zhì)在任意溫度下的吸附平衡分壓，這是等溫線換算的第一個(gè)公式。根據(jù)位勢(shì)論，吸附空間容積可以表示為：--57--第二節(jié)吸附理論由公式可以從已知物質(zhì)在某一溫度下的吸附平衡分第二節(jié)吸附理論三、活性炭的結(jié)構(gòu)形式與分類有的研究者認(rèn)為，如果吸附速度主要決定于被吸附分子進(jìn)入微孔的通路孔的結(jié)構(gòu)，若將炭粉碎，相應(yīng)增加其表面積，其吸附速度可大大提高；另一些研究者指出，吸附能力只與微孔的結(jié)構(gòu)有關(guān)，粉碎炭以增加其外部表面積，只能稍微增加其吸附能力?；钚蕴康暮侠矸诸惙椒ㄊ前雌浣Y(jié)構(gòu)來分。第一種是適度活化的炭，其燒去率通常不超過50%。這種炭的孔較細(xì)，小孔可按最簡(jiǎn)單的形式表示為縫隙，而各等勢(shì)面以虛線比哦啊是，縫隙內(nèi)每一點(diǎn)的吸附勢(shì)為相對(duì)的兩壁的吸附勢(shì)之和。第二種結(jié)構(gòu)型式的炭為極度活性化炭。其燒去率在75%以上。--58--第二節(jié)吸附理論三、活性炭的結(jié)構(gòu)形式與分類--58--第二節(jié)吸附理論四、混合蒸氣的吸附在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到混合蒸氣或氣體吸附，這時(shí)的吸附狀況就會(huì)變得復(fù)雜了。當(dāng)混合氣體的成分及組成比例不同時(shí)，吸附等溫線都會(huì)發(fā)生變化。目前對(duì)混合氣體或蒸氣的計(jì)算有一些方法可以應(yīng)用。但往往缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確的計(jì)算存在困難。以下是一些基本公式，提供參考。--59--第二節(jié)吸附理論四、混合蒸氣的吸附--59--第二節(jié)吸附理論五、吸附傳質(zhì)速率吸附速率分為傳質(zhì)速率和吸附的絕對(duì)速率兩種。吸附速率即單位時(shí)間內(nèi)被單位體積吸附劑所吸附的物質(zhì)量，可按吸附動(dòng)力學(xué)方程式求得：--60--第二節(jié)吸附理論五、吸附傳質(zhì)速率--60--第二節(jié)吸附理論動(dòng)力學(xué)系數(shù)又可稱為從氣流到吸附劑表面的質(zhì)量傳遞系數(shù)，當(dāng)吸附時(shí)間為1s時(shí)，同時(shí)（c-y)=1kg/m3時(shí)，α=β。因此動(dòng)力學(xué)系數(shù)或質(zhì)量傳遞系數(shù)β是指，當(dāng)濃度為1kg/m3時(shí)在1s內(nèi)從氣流傳遞到1m3吸附層的物質(zhì)量，1kg/m3的濃度差應(yīng)當(dāng)是氣流中吸附質(zhì)的含量和吸附劑成平衡的氣體濃度之差，質(zhì)量傳遞系數(shù)的單位是s-1。假設(shè)吸附本身進(jìn)行的極快，實(shí)際上幾乎是瞬間完成，其吸附動(dòng)力學(xué)決定于內(nèi)擴(kuò)散與外擴(kuò)散的速度。若外擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)系數(shù)以β1表示，內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)系數(shù)以β2表示，則總動(dòng)力學(xué)系數(shù)β與數(shù)值β1和β2具有下列關(guān)系：有關(guān)這方面的大量研究都是要說明，那一種擴(kuò)散式主要的，但實(shí)際上載吸附過程的不同階段和在不同的條件下，外擴(kuò)散或是內(nèi)擴(kuò)散都可能是主要的。--61--第二節(jié)吸附理論動(dòng)力學(xué)系數(shù)又可稱為從氣流到吸附劑表面的質(zhì)第二節(jié)吸附理論質(zhì)量傳遞系數(shù)要根據(jù)每個(gè)不同的情況以實(shí)驗(yàn)方法求得的，并以準(zhǔn)數(shù)方程來表示。--62--第二節(jié)吸附理論質(zhì)量傳遞系數(shù)要根