第七章氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)86課件

物理吸附和化學(xué)吸附同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時(shí)，發(fā)生化學(xué)吸附吸附劑吸附劑需具備的特性內(nèi)表面積大具有選擇性吸附作用高機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)和熱穩(wěn)定性吸附容量大來源廣，造價(jià)低良好的再生性能2、工業(yè)常用吸附劑活性炭：疏水性，常用于空氣中有機(jī)溶劑，催化脫除尾氣中SO2、NOX等惡臭物質(zhì)的凈化；優(yōu)點(diǎn)：性能穩(wěn)定、抗腐蝕。缺點(diǎn)：可燃性，使用溫度不超過200℃。活性氧化鋁：用于氣體干燥，石油氣脫硫，含氟廢氣凈化（對(duì)水有強(qiáng)吸附能力）。硅膠：親水性，吸附水份量可達(dá)自身質(zhì)量的50%，而難于吸附非極性物質(zhì)。常用于處理含濕量較高的氣體干燥，烴類物質(zhì)回收等。沸石分子篩：是一種人工合成沸石，為微孔型、具有立方晶體的硅酸鹽。常用吸附劑特性吸附劑類型活性炭活性氧化鋁硅膠沸石分子篩4A5A13x堆積密度/kg?m-3200～600750～1000800800800800熱容/kJ(kg·K)-10.836～1.2540.836～1.0450.920.7940.794——操作溫度上限/K423773673873873873平均孔徑/?15～2518～48224513再生溫度

/K373～413473～523393～423473～573473～573473～573比表面積/㎡?g-1600～1600210～360600——————?dú)怏w吸附的影響因素操作條件溫度、氣相壓力、氣流速度。吸附劑性質(zhì)比表面積（孔隙率、孔徑、粒度等）氣體吸附的影響因素典型吸附質(zhì)分子的橫截面積氣體吸附的影響因素吸附質(zhì)性質(zhì)、濃度臨界直徑－吸附質(zhì)不易滲入的最小直徑吸附質(zhì)的分子量、沸點(diǎn)、飽和性例：同種活性炭做吸附劑，對(duì)于結(jié)構(gòu)相似的有機(jī)物分子量和不飽和性越高，沸點(diǎn)越高，吸附越容易。吸附劑活性單位吸附劑吸附的吸附質(zhì)的量。以被吸附物質(zhì)的重量對(duì)吸附劑的重量或體積分?jǐn)?shù)表示。靜活性：是指在一定溫度下，與氣相中被吸附物質(zhì)的初始濃度平衡時(shí)的最大吸附量，即在該條件下，吸附達(dá)到飽和時(shí)的吸附量。動(dòng)活性：氣體通過吸附層時(shí)，當(dāng)流出吸附層的氣體中剛剛出現(xiàn)被吸附物質(zhì)時(shí)即認(rèn)為此吸附層已失效。這時(shí)單位吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的量稱為動(dòng)活性。其它接觸時(shí)間、吸附器性能等氣體吸附的影響因素吸附劑再生溶劑萃取活性炭吸附SO2，可用水脫附置換再生脫附劑需要再脫附降壓或真空解吸

吸附作用，再生溫度加熱再生吸附平衡當(dāng)吸附速度＝脫附速度時(shí)，吸附平衡，此時(shí)吸附量達(dá)到極限值—靜吸附量分?jǐn)?shù)XT（m吸附質(zhì)/m吸附量）極限吸附量受氣體壓力和溫度的影響吸附等溫線

吸附等溫線XT－單位吸附劑的吸附量P－吸附質(zhì)在氣相中的平衡分壓K,n－經(jīng)驗(yàn)常數(shù),實(shí)驗(yàn)確定吸附方程式弗羅德里希（Freundlich）方程（I型等溫線中壓部分）lgXT對(duì)lgP作圖為直線1916年導(dǎo)出，較好適用于I型的理論公式設(shè)：吸附質(zhì)對(duì)吸附表面的覆蓋率為θ，則未覆蓋率為（1-θ）。若氣相分壓為P，則吸附速率為k1P(1-θ)。解吸速率為k2θ，當(dāng)吸附達(dá)平衡時(shí)：

k1P(1-θ)=k2θ

朗格繆爾（Langmuir）方程式式中：k1,k2分別為吸附，解吸常數(shù)。令B=k1/k2，則

若A為飽和吸附量，則單位量吸附劑所吸附的吸附質(zhì)量XT為：（朗氏方程）其中：A，B為常數(shù)。當(dāng)壓力P很小時(shí)BP<<1，則：當(dāng)壓力P很大時(shí)BP>>1，則XT=A，即此時(shí)吸附量與氣體壓力無關(guān)，吸附達(dá)到飽和。若θ=V/Vm其中：V—?dú)怏w分壓為P時(shí)被吸附氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積；

說明：（1）P/V對(duì)P作圖，得一直線；（2）由斜率1/Vm

和截距1/(BVm)，可算出B，Vm。指明：朗氏方程式是目前常用的基本等溫吸附方程式，但θ較大時(shí)，吻合性較差。已知：293K,用活性炭吸附苯蒸汽所得到的平衡數(shù)據(jù)如下例題試?yán)L制等溫吸附線，若該等溫吸附線符合朗氏等溫吸附方程式，試求A、B值。解：依數(shù)據(jù)，繪圖如下

圖：活性炭吸附苯蒸汽等溫吸附線顯然，該等溫吸附線符合朗氏等溫吸附線，從而可用朗氏方程式描述。結(jié)合曲線橫、縱坐標(biāo)參數(shù)，將朗氏方程式變換成下列形式：任取曲線上兩點(diǎn)q(400，0.205)和s(4000，0.290)代入上式，于是有：

解之得：

吸附方程式BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）吸附速率吸附過程吸附外擴(kuò)散（氣流主體外表面）內(nèi)擴(kuò)散（外表面內(nèi)表面）吸附速率外擴(kuò)散速率內(nèi)擴(kuò)散速率總吸附速率方程吸附工藝固定床吸附工藝移動(dòng)床吸附工藝移動(dòng)床吸附工藝流化床流化床吸附工藝固定床吸附計(jì)算固定床吸附計(jì)算固定床吸附計(jì)算固定床吸附計(jì)算保護(hù)作用時(shí)間τ－L實(shí)際曲線與理論曲線的比較1－理論線 2實(shí)際曲線固定床吸附計(jì)算同樣條件下定義－動(dòng)力特性固定床吸附計(jì)算吸附床長(zhǎng)度假定條件等溫吸附低濃度污染物的吸附吸附等溫線為第三種類型吸附區(qū)長(zhǎng)度為常數(shù)吸附床的長(zhǎng)度大于吸附區(qū)長(zhǎng)度固定床吸附計(jì)算吸附床長(zhǎng)度L0－吸附區(qū)長(zhǎng)度WA－穿透至耗竭的惰性氣體通過量WE－耗竭時(shí)的通過量1-f－吸附區(qū)內(nèi)的飽和度吸附器的壓力損失1）圖解計(jì)算移動(dòng)床計(jì)算操作線吸附速率方程例：用連續(xù)移動(dòng)床逆流等溫吸附過程凈化含H2S的空氣。吸附劑為分子篩?？諝庵蠬2S的濃度為3％（重量），氣相流速為6500kg/h，假定操作在293K和1atm下進(jìn)行，H2S的凈化率要求為95％，試確定：(1)分子篩的需要量（按最小需要量的1.5倍計(jì)）；(2)需要再生時(shí)，分子篩中H2S的含量；(3)需要的傳質(zhì)單元數(shù)。解：(1)吸附器進(jìn)口氣相組成：H2S的流量＝0.03×6500＝195kg/h空氣的流量＝6500－195＝6305kg/h吸附器出口氣相組成：H2S＝0.05×(195)＝9.75kg/h空氣＝6305kg/h