第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 朗格缪尔吸附理论作如下假定:①吸附剂表面性质是均一,化学吸附过程仅 在表面单分子层进行;②被吸附分子之间无作用力,相互不受影响;③气体分子 在吸附剂表面上的吸附与脱附在一定条件下已处于动态平衡。据此,可推导出朗 格缪尔等温式 G kp 式中0一被吸附分子覆盖的固体表面积与固体总面积之比; G,G气相平衡分压p下及单分子层覆盖满(0=1)时的吸附量 k—吸附平衡常数 p吸附质气相平衡分压。 上式可见,当气相分压p很低时,k<<1,则G=Gk G与P成正比:当气相分压p很高时,A>>1,则G=,2 此时G与p无关,吸附达到饱和。 (3)吸附等温线。 一定温度下吸附量与被吸附气体平衡分压之间的关系 Psog/kPa 曲线还常用吸附等温线表示,如图4-21所示,可以看出图42150硅胶吸附等温线 SO2在硅胶上的吸附量G随分压p升高而增加,尤其在低压部分,压力的影响非 常显著。目前观察到的典型吸附等温线分成5种类型,如图4-22所示,图中 为某温度下组分的饱和蒸气压。化学吸附 只有I型,与朗格谬尔公式描述相吻合,而 物理吸附则有可能出现图中的5种类型之 (4)吸附速率。 图4-22典型的吸附等温曲线 吸附量除受吸附平衡影响外,还与气固接触时间有关,往往取决于吸附速率。 吸附过程分外扩散和内扩散两步:外扩散是气体吸附质通过固体表面气膜到达吸 附剂外表面;内扩散是吸附质在吸附剂微孔中扩散,直至到达微孔深处的吸附剂 表面被吸附,继而由内表面向晶格内扩散,并最终达到吸附与脱附的动态平衡 两个扩散过程均影响总的吸附速率。通常,内扩散阻力很小,可以忽略不计,而 外扩散起着控制作用,则吸附速率可近似用外扩散速率表示 dq k,(4-X) 式中d-微元时间d内单位体积吸附剂吸附组分A的量,kg/m k一外扩散传质分系数,1/s Y,YA分别为组分A在气相中及吸附剂达到吸附平衡时A在气相中的浓度, kg/m 由于吸附机理复杂,k与吸附质分子扩散系数、流动状况、流体性质、吸附 剂粒径等有关,从理论上推导还有一定困难,通常采用经验公式计算。 3.吸附剂 第8页第 8 页 朗格缪尔吸附理论作如下假定：①吸附剂表面性质是均一，化学吸附过程仅 在表面单分子层进行；②被吸附分子之间无作用力，相互不受影响；③气体分子 在吸附剂表面上的吸附与脱附在一定条件下已处于动态平衡。据此，可推导出朗 格缪尔等温式： 1 m G kp G kp  = = + (7－19) 式中 θ—被吸附分子覆盖的固体表面积与固体总面积之比； G，Gm—气相平衡分压 p 下及单分子层覆盖满(θ＝1)时的吸附量； k—吸附平衡常数； p—吸附质气相平衡分压。 上式可见，当气相分压 p 很低时，kp＜＜1，则 G＝Gmkp， G 与 p 成正比；当气相分压 p 很高时，kp＞＞1，则 G＝Gm， 此时 G 与 p 无关，吸附达到饱和。 （3）吸附等温线。 一定温度下吸附量与被吸附气体平衡分压之间的关系 曲线还常用吸附等温线表示，如图 4－21 所示，可以看出 SO2在硅胶上的吸附量 G 随分压 p 升高而增加，尤其在低压部分，压力的影响非 常显著。目前观察到的典型吸附等温线分成 5 种类型，如图 4－22 所示，图中 p0 为某温度下组分的饱和蒸气压。化学吸附 只有 I 型，与朗格谬尔公式描述相吻合，而 物理吸附则有可能出现图中的 5 种类型之 一。 （4）吸附速率。 吸附量除受吸附平衡影响外，还与气固接触时间有关，往往取决于吸附速率。 吸附过程分外扩散和内扩散两步：外扩散是气体吸附质通过固体表面气膜到达吸 附剂外表面；内扩散是吸附质在吸附剂微孔中扩散，直至到达微孔深处的吸附剂 表面被吸附，继而由内表面向晶格内扩散，并最终达到吸附与脱附的动态平衡。 两个扩散过程均影响总的吸附速率。通常，内扩散阻力很小，可以忽略不计，而 外扩散起着控制作用，则吸附速率可近似用外扩散速率表示： ( ) A * Y A A dq k Y Y d = − (7－20) 式中 dqA —微元时间 dτ内单位体积吸附剂吸附组分 A 的量，kg/m3； kY—外扩散传质分系数，1/s； * , Y Y A A —分别为组分A在气相中及吸附剂达到吸附平衡时 A在气相中的浓度， kg/m3。 由于吸附机理复杂，kY与吸附质分子扩散系数、流动状况、流体性质、吸附 剂粒径等有关，从理论上推导还有一定困难，通常采用经验公式计算。 3. 吸附剂