第十三章其他分离过程 安 大 化 13.1吸阻 愿·13.2膜分离 理 子课 件 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 1 后页 主题 第十三章 其他分离过程 • 13.1 吸附 • 13.2 膜分离
西安交大化工 13.1吸附 13.1.1概述 原·13,1.2吸附平衡 理 1313吸附设备及计算 子课 件 返回 前页 后页 王题
西安交大化工原理电子课件 返回 前页 2 后页 主题 13.1 吸附 • 13 . 1 . 1概述 • 13 . 1 . 2 吸附平衡 • 13 . 1 . 3吸附设备及计算
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 化 面能,当流体中的某些物质碰撞固体表面时,受到这些 不平衡力的作用就会停留在固体表面上 原具有吸附作用的物质,称为吸附剂,被吸附的物质称为吸 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。 按照吸附作用力性质的不同,吸附可 子课 「以分为物理吸附、化学吸附和离子 吸附的分类 交换吸附 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 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 3 后页 主题 13.1.1概述 • 吸附 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 不平衡力的作用就会停留在固体表面上。 具有吸附作用的物质，称为吸附剂，被吸附的物质称为吸 附质。常见的吸附剂有活性炭、磺化煤、焦碳、木炭、 白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。 吸附的分类 按照吸附作用力性质的不同，吸附可 以分为物理吸附、化学吸附和离子 交换吸附。 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
13.1.1概既述 安 大·吸附分离应用主要包括: 化 (1)气体和液体的深度干燥; 泵(2)食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭; 理 (3)有机烷烃的分离和精制; 电(4)气体的分离和精制; 子(5)从废水或废气中除去有害的物质 件 返回 前页 4 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 4 后页 主题 13.1.1概述 • 吸附分离应用主要包括： （1）气体和液体的深度干燥； （2）食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭； （3）有机烷烃的分离和精制； （4）气体的分离和精制； （5）从废水或废气中除去有害的物质
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 火接触,最后吸附质在两相中达到动态平衡;也可以是含有 化一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层,吸附质 流动相和固定相中反复分配,最后在动态下达到稳定的动 态平衡。 原 1.单组分气相在固体上的吸附平衡 理 电买验表明,当流体为气相时,对于一个给定的物系(即一定的吸 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 ge=f(T p) 件当T为常熟,q=(p),它表明了平衡吸附量与压力之间的关系, 反映这一关系的曲线称为吸附等温线。 返回 前页 5 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 5 后页 主题 13.1.2 吸附平衡 • 吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固或液固两相充分 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 流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动 态平衡。 • 1.单组分气相在固体上的吸附平衡 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 附剂和一定的吸附质），达到吸附平衡时，吸附量与温度及压 力有关，可表示为 qe =f(T,p) 当T为常熟，qe =f(p),它表明了平衡吸附量与压力之间的关系， 反映这一关系的曲线称为吸附等温线
13.1.2吸附平衡 安 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 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 Langmu型吸 狸附等温线 电I类其特点是不出现饱和值,随对比压力增加, 子平衡吸附量急剧上升,曲线上凸,属于多分 子层物理吸附。 件曲线下凹,吸附气体量随组分分压增加而 plp 上升。 图13-1五种物理吸附等温线 返回 前页 6 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 6 后页 主题 13.1.2 吸附平衡 • 根据实验，吸附等温线归纳为如图13—1所示的五种类 型 I II III IV V p/p 0 图 13－ 1 五 种 物 理 吸 附 等 温 线 I类 吸附出现饱和值。这种吸附相当于在吸附剂 表面上形成单分子层吸附，接近Langmuir型吸 附等温线。 II类 其特点是不出现饱和值，随对比压力增加， 平衡吸附量急剧上升，曲线上凸，属于多分 子层物理吸附 。 III类 曲线下凹，吸附气体量随组分分压增加而 上升
安 13.1.2吸附平衡 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 化加迅速增大,曲线凸起,吸附剂表面形成易于移动的单分子层吸 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 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 狸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 子 课2液相在圆体上的吸附平衡和吸附等遥曲线 件 返回 前页 7 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 7 后页 主题 13.1.2 吸附平衡 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 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 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。 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 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。 2.液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线
安 13.1.2吸附平衡 交液相吸附的机理比气相吸附要复杂,对大量有机化合 大 物吸附性能的研究表明: 化(1)同族序列的有机化合物相对分子质量愈大,吸附量愈 局 原(2)溶解度小,疏水程度高,则易吸附; 理 (3)一般芳香族化合物比脂肪族化合物更易吸附 电(4)知链化合物比侧链化合物更易吸附。 子3吸附等温方程 件来描述等温吸附平衡的数学式,称为吸附等温方 程 返回 前页 8 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 8 后页 主题 13.1.2 吸附平衡 （1）同族序列的有机化合物相对分子质量愈大， 吸附量愈 高； （2）溶解度小，疏水程度高，则易吸附； （3）一般芳香族化合物比脂肪族化合物更易吸附； （4）知链化合物比侧链化合物更易吸附。 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 ： 3.吸附等温方程 用来描述等温吸附平衡的数学式，称为吸附等温方 程
安 13.1.2吸附平衡 1. Langmuir等温式 大朗格缪尔单分子层吸附等温式:q=aqmP!(l+ap) 化 式中,qm—表面上吸满单分子层吸附质得吸附量,kg(吸附 质)kg(吸附剂); 原 p吸附质得平衡分压,Pa a吸附系数 理 电格缪尔公式也常用于液相吸附,故又写成下述形式: 子 ad /(1+ay) 式中,a—吸附系数; 件 y吸附质在液相中得平衡浓度,摩尔分率 返回 前页 9 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 9 后页 主题 13.1.2 吸附平衡 • 1.Langmuir等温式 朗格缪尔单分子层吸附等温式：qe=aqm pe /(1+ape ) 式中，qm—表面上吸满单分子层吸附质得吸附量，kg(吸附 质)/kg(吸附剂)； pe—吸附质得平衡分压，Pa; a—吸附系数。 格缪尔公式也常用于液相吸附，故又写成下述形式： qe=aqm ye /(1+a’ye ) 式中，a ’—吸附系数； ye—吸附质在液相中得平衡浓度，摩尔分率
西安交大化工 13.1.2吸附平衡 朗格缪尔关糸式是一个理想得吸附公式,宅代表了在均勻表面上吸 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 得规律。 2 Freundlich等温式 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 qe kp 1/ 或 q=k’yl/n 式中,kk’ Freundlich吸附系数 子课 n和温度有关得常数,一般认为n=2-10时为易吸收过 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 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 10 后页 主题 13.1.2 吸附平衡 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 得规律。 2.Freundlich等温式 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： qe=kpe 1/ n q e =k’y e 或 1/ n ——式中，k,k’—Freundlich吸附系数 n—和温度有关得常数，一般认为n=2~10时为易吸收过 程；n<0.5时为难吸附过程。 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