第06章吸附法凈化氣態污染物2022/11/5第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物2022/11/2第06章吸附法1引言

1、吸附凈化的概念：（1）多孔性固體物質具有選擇性吸附廢氣中的一種或多種有害組分的特點。（2）吸附凈化是利用多孔性固體物質的這一特點，實現凈化廢氣的一種方法。2、吸附凈化法的特點（1）適用范圍①常用于濃度低，毒性大的有害氣體的凈化，但處理的氣體量不宜過大；②對有機溶劑蒸汽具有較高的凈化效率；③當處理的氣體量較小時，用吸附法靈活方便。第06章吸附法凈化氣態污染物引言1、吸附凈化的概念：第06章吸附法凈化氣態污2（2）優點：凈化效率高，可回收有用組分，設備簡單，易實現自動化控制。（3）缺點：吸附容量小，設備體積大；吸附劑容量往往有限，需頻繁再生，間歇吸附過程的再生操作麻煩且設備利用率低。（4）應用：廣泛應用于有機化工、石油化工等部門。環境治理方面：廢氣治理中，脫除水分、有機蒸汽、惡臭、HF、SO2、NOX等。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）優點：凈化效率高，可回收有用組分，設備簡單，易實現自動3

2．吸附的分類1）物理吸附：也稱為范德華吸附，它是吸附質和吸附劑以分子間作用力為主的吸附。（1）非選擇性吸附。吸附力為固體表面的原子或基團與外來分子間的引力，本質是范德華力。（2）分子篩效應。多孔固體的微孔孔徑是均一的，而且與分子尺寸相當。小于微孔孔徑的分子可以進入微孔而被吸附，比孔徑大的分子則被排斥在外，這種現象稱為分子篩效應。（3）通過微孔的擴散。利用氣體在多孔固體中擴散速率的差別可以將混合物分離。（4）微孔中的凝聚。多數情況下毛細管上的可凝氣體會在小于其正常蒸氣壓的壓力下在毛細管中凝聚。因此多孔固體周圍的可凝縮氣體會在與其孔徑對應的壓力下在微孔中凝聚。2）化學吸附：是吸附質和吸附劑分子間的化學鍵作用所引起的吸附，也稱為“活性吸附”。第06章吸附法凈化氣態污染物2．吸附的分類第06章吸附法凈化氣態污染物43．吸附質、吸附劑：在固體表面積蓄的組分稱為吸附質(adsorbate)，多孔固體稱為吸附劑(adsorbent)，其主要特征為具有多孔結構和很大的比表面積。第06章吸附法凈化氣態污染物3．吸附質、吸附劑：第06章吸附法凈化氣態污染物5吸附技術：目前已經開發出以下三類吸附過程流程：1）變溫吸附。吸附通常在環境溫度進行，而解吸在直接或間接加熱吸附劑的條件下完成，利用溫度的變化實現吸附和解吸再生循環操作。2）變壓吸附。在較高組分分壓的條件下選擇性吸附氣體混合物中的某些組分，然后降低壓力或抽真空使吸附劑解吸，利用壓力的變化完成循環操作。3）變濃度吸附。氣體混合物中的某些組分在環境條件下選擇性的吸附，然后用少量強吸附性氣體解吸再生。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附技術：第06章吸附法凈化氣態污染物6吸附技術的應用（1）氣體或液體的脫水及深度干燥，如將乙烯氣體中的水分脫到痕量，再聚合。（2）氣體或溶液的脫臭、脫色及溶劑蒸氣的回收，如在噴漆工業中，常有大量的有機溶劑逸出，采用活性炭處理排放的氣體，既減少環境的污染，又可回收有價值的溶劑。（3）氣體中痕量物質的吸附分離，如純氮、純氧的制取。（4）分離某些精餾難以分離的物系，如烷烴、烯烴、芳香烴餾分的分離。（5）廢氣和廢水的處理，如從高爐廢氣中回收一氧化碳和二氧化碳，從煉廠廢水中脫除酚等有害物質。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附技術的應用第06章吸附法凈化氣態污染物7（1）物理吸附的特點吸附劑和吸附質之間通過分子間力作用所發生的吸附為物理吸附。沒有選擇性。吸附質并不固定在吸附劑表面的特定位置上，而是多少能在界面范圍內自由移動。物理吸附主要發生在低溫狀態下，放熱較小。可以是單分子層或多分子層吸附。解吸容易。影響物理吸附的主要因素是吸附劑的表面積和細孔分布。第06章吸附法凈化氣態污染物（1）物理吸附的特點吸附劑和吸附質之間通過分子間力作用所發生8（2）化學吸附的特點吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸附稱為化學吸附。有選擇性，即一種吸附劑只對某種或特定幾種物質有吸附作用。一般為單分子層吸附，分子不能在表面自由移動。吸附牢固，解吸困難。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）化學吸附的特點吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸91.吸附類型：物理吸附和化學吸附物理吸附化學吸附1.吸附力－范德華力；2.不發生化學反應；3.過程快，瞬間達到平衡；4.放熱反應；5.吸附可逆；1.吸附力－化學鍵力；2.發生化學反應；3.過程慢；4.升高溫度有助于提高速率；5.吸附不可逆；第06章吸附法凈化氣態污染物1.吸附類型：物理吸附和化學吸附物理吸附化學吸附1.吸附力－10物理吸附和化學吸附同一污染物可能在較低溫度下發生物理吸附若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時，發生化學吸附第06章吸附法凈化氣態污染物物理吸附和化學吸附同一污染物可能在較低溫度下發生物理吸附第011影響吸附的因素（1）吸附劑性質的影響1）比表面積 單位重量吸附劑的表面積稱為比表面積。吸附劑的粒徑越小，或是微孔越發達，其比表面積越大。吸附劑的比表面積越大，則吸附能力越強。2）孔結構吸附劑內孔的大小和分布對吸附性能影響很大。孔徑太大，比表面積小，吸附能力差。孔徑太小，則不利于吸附質擴散，并對直徑較大的分子起屏蔽作用。第06章吸附法凈化氣態污染物影響吸附的因素（1）吸附劑性質的影響第06章吸附法凈化氣態污12一、吸附機理第06章吸附法凈化氣態污染物一、吸附機理第06章吸附法凈化氣態污染物13表面化學性質吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻表面氧化物，其成分和數量隨原料和活化工藝的不同而異。表面氧化物成為選擇性的吸附中心，使吸附劑具有類似化學吸附的能力，一般說來，有助于極性分子的吸附，削弱對非極性分子的吸附。第06章吸附法凈化氣態污染物表面化學性質吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻表面氧化物14吸附質的性質對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，吸附效果也不一樣。通常活性炭對有機物的吸附量隨有機物分子量的增大而增加。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附質的性質對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，吸附效果15吸附劑工業吸附劑必須滿足下列要求:（a）吸附能力強；（b）吸附選擇性好；（c）吸附平衡濃度低；（d）容易再生和再利用；（e）機械強度好；（f）化學性質穩定；（g）來源廣；（h）價格低。一般工業吸附劑難于同時滿足這八個方面的要求，應根據不同的場合選用.第06章吸附法凈化氣態污染物吸附劑工業吸附劑必須滿足下列要求:第06章吸附法凈化氣態污染1610X分子篩氧化鋁樹脂活性炭活性炭纖維第06章吸附法凈化氣態污染物10X分子篩氧化鋁樹脂活性炭活性炭纖維第06章吸附法凈化氣態172）分類吸附劑可分為兩大類：天然（如硅藻土、白土、天然沸石等）；人工（主要有活性炭、活性氧化鋁、硅膠、合成沸石分子篩、有機樹脂吸附劑等）。（1）活性炭活性炭是最常用的非極性吸附劑。為疏水性和親有機物的吸附劑，具有很高的比表面積，活性炭的主體是炭，表面上的官能團較少，極性較弱，對烴類及衍生物的吸附能力強。化學穩定性好，抗酸耐堿，熱穩性高，再生容易。用于回收氣體中的有機氣體，脫除廢水中的有機物，脫除水溶液中的色素。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，對同系物或有機異構體有良好的選擇性。第06章吸附法凈化氣態污染物2）分類第06章吸附法凈化氣態污染物18粒狀活性炭的主要指標項目數值項目數值比表面積950-1500m2/g孔隙容積0.85cm3/g堆積密度0.44g/cm3碘值(最小)900mg/g顆粒密度1.3g/cm3磨損值(最小)70%真密度2.1g/cm3灰分(最大)7%有效粒經0.8-0.9mm包裝后含水率(最大)2%平均粒徑1.5-1.7mm均勻系數<1.9第06章吸附法凈化氣態污染物粒狀活性炭的主要指標項目數值項目數值比表面積950-150019（2）硅膠硅膠的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2SiO3溶液經過縮合、除鹽、脫水等處理制得。比表面積達800m2/g。工業用的硅膠有球型、無定形、加工成型和粉末狀四種。硅膠是親水性的極性吸附劑，對不飽和烴、甲醇、水分等有明顯的選擇性。主要用于氣體和液體的干燥、溶液的脫水。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）硅膠第06章吸附法凈化氣態污染物20（3）活性氧化鋁活性氧化鋁的化學式是Al2O3·nH2O。活性氧化鋁表面上具有高官能團密度，這些官能團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，對水分有很強的吸附能力，可脫水至<1*10-6。用不同的原料，在不同的工藝條件下，可制得不同結構、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。第06章吸附法凈化氣態污染物（3）活性氧化鋁第06章吸附法凈化氣態污染物21（4）分子篩沸石分子篩也稱為沸石，是硅鋁酸金屬鹽的晶體，它是一種強極性的吸附劑，對極性分子，特別是對水有很大的親和能力，一般比表面積可達750m2/g，具有很強的選擇性。常用于石油餾分的分離、各種氣體和液體的干燥等場合，如從混合二甲苯中分離出對二甲苯，從空氣中分離氧。第06章吸附法凈化氣態污染物（4）分子篩第06章吸附法凈化氣態污染物22（5）吸附樹脂吸附樹脂是具有網狀結構的高分子聚合物，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的變化可以賦予樹脂各種特殊的性能。吸附樹脂有強極性、弱極性、非極性、中極性4大類。第06章吸附法凈化氣態污染物（5）吸附樹脂第06章吸附法凈化氣態污染物23吸附劑的性能：吸附劑具有良好的吸附特性，主要是因為它有多孔結構和較大的比表面積，下面介紹與孔結構和比表面積有關的基礎性能。（1）密度1a）填充密度B（又稱體積密度）是指單位填充體積的吸附劑質量。通常將烘干的吸附劑裝入量筒中，搖實至體積不變，此時吸附劑的質量與該吸附劑所占的體積比稱為填充密度。2a）表觀密度P（又稱顆粒密度）定義為單位體積吸附劑顆粒本身的質量。3a）真實密度t是指扣除顆粒內細孔體積后單位體積吸附劑的質量。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附劑的性能：第06章吸附法凈化氣態污染物24（2）吸附劑的比表面積吸附劑的比表面積是指單位質量的吸附劑所具有的吸附表面積，㎡／g。吸附劑孔隙的孔徑大小直接影響吸附劑的比表面積，孔徑的大小可分三類：大孔、過渡孔、微孔。吸附劑的比表面積以微孔提供的表面積為主，常采用氣相吸附法測定。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）吸附劑的比表面積第06章吸附法凈化氣態污染物25（3）吸附容量吸附容量是指吸附劑吸滿吸附質時的吸附量（單位質量的吸附劑所吸附吸附質的質量），它反映了吸附劑吸附能力的大小。吸附量可以通過觀察吸附前后吸附質體積或質量的變化測得。也可用電子顯微鏡等觀察吸附劑固體表面的變化測得。第06章吸附法凈化氣態污染物（3）吸附容量第06章吸附法凈化氣態污染物26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——————第06章吸附法凈化氣態污染物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4A527第二節吸附機理一吸附平衡吸附平衡：在一定溫度和壓力下，當氣體與固體吸附劑經長時間充分接觸后，吸附質在氣體相和固體相中的濃度達到平衡狀態，稱為吸附平衡。平衡吸附量：當溫度、壓強一定時，吸附劑與流體長時間接觸，吸附量不再增加，吸附相（吸附劑和已吸附的吸附質）與流體達到平衡，此時的吸附量為平衡吸附量。平衡濃度：達到吸附平衡時吸附質在氣相中的濃度稱為平衡濃度。平衡吸附量則是指吸附質在吸附劑中的濃度。第06章吸附法凈化氣態污染物第二節吸附機理一吸附平衡第06章吸附法凈化氣態污染物28吸附過程的方向和極限：吸附平衡關系決定了吸附過程的方向和極限，是吸附過程的基本依據。若流體中吸附質濃度高于平衡濃度，則吸附質將被吸附，若流體中吸附質濃度低于平衡濃度，則吸附質將被解吸，最終達吸附平衡，過程停止.吸附量常用單位質量吸附劑吸附氣體的摩爾數表示，如m克吸附劑，在一定條件下達到吸附平衡時吸附xmol氣體，則吸附量：第06章吸附法凈化氣態污染物吸附過程的方向和極限：吸附平衡關系決定了吸附過程的方向和極限29二氣相的吸附等溫線大量試驗取得的平衡數據表明：吸附量與吸附質在氣相中的壓力及吸附溫度之間存在一定的關系：P為吸附平衡時吸附質組分在氣相中的分壓，Pat吸附溫度，攝氏度。實際工作中，對于一定的吸附系統，唱固定一變量作為參數，考察另外兩個變量的關系，則可以得到吸附等溫式、等壓式。第06章吸附法凈化氣態污染物二氣相的吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物30吸附平衡關系通常用等溫下單位質量吸附劑的吸附容量q與流體相中吸附質的分壓(或濃度C)間的關系表示，稱為吸附等溫線。由于吸附劑和吸附質分子間作用力的不同，形成了不同形狀的吸附等溫線。以q對相對壓力作圖(為該溫度下吸附質的飽和蒸汽壓)，所得曲線為等溫線。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附平衡關系通常用等溫下單位質量吸附劑的吸附容量q與流體相中31吸附平衡和吸附等溫線方程當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限值.平衡吸附量是吸附劑對吸附質的極限吸附量，亦稱靜吸附量分數或靜活性分數。極限吸附量受氣體壓力和溫度的影響吸附等溫線

NH3在活性炭上的吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物吸附平衡和吸附等溫線方程當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此32吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物33經驗方程：吸附作用是固體表面力作用的結果，但這種表面力的性質至今未被充分了解。為了說明吸附作用，許多學者提出了多種假設或理論，但只能解釋有限的吸附現象，可靠的吸附等溫線只能依靠實驗測定。至今，尚未得到一個通用的半經驗方程。常用的經驗方程包括Langmuir方程、BET方程(Brunauer、Emmett、Teller)、Freundlich方程等第06章吸附法凈化氣態污染物經驗方程：第06章吸附法凈化氣態污染物34XT－單位吸附劑的吸附量P－吸附質在氣相中的平衡分壓K,1/n－經驗常數,實驗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lgP作圖為直線第06章吸附法凈化氣態污染物XT－單位吸附劑的吸附量吸附方程式弗羅德里希（Freundl35吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）KA—組分A的平衡吸附常數第06章吸附法凈化氣態污染物吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）KA36吸附速度(adsorptionrate)：吸附速度（adsorptionrate)是指單位質量的吸附劑在單位時間內所吸附的吸附質的數量。吸附速度取決于吸附劑和吸附質的性質，吸附速度由試驗來確定。吸附速度決定了吸附質和吸附劑的接觸時間(contacttime)。吸附速度越快，接觸時間越短，所需的吸附設備的容積也就越小。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附速度(adsorptionrate)：吸附速度（ads37三吸附動力學過程當物系及操作條件一定時，吸附質在吸附劑的多孔表面上被吸附的過程包括以下步驟：（1）吸附質從流體主體通過分子擴散與對流擴散的形式傳遞到固體吸附劑的外表面，此過程稱為外擴散。（2）吸附質從吸附劑的外表面進入吸附劑的微孔結構的內表面，稱為內擴散。（3）吸附質在固體內表面上被吸附劑所吸附，稱為表面吸附過程。（4）已經被吸附的分子從固體內表面脫附。（5）脫附分子從微孔擴散到固體表面（內擴散）。（6）脫附分子從固體表面擴散到空氣中（外擴散）。第06章吸附法凈化氣態污染物三吸附動力學過程第06章吸附法凈化氣態污染物38吸附速率吸附過程吸附外擴散（氣流主體外表面）內擴散（外表面內表面）第06章吸附法凈化氣態污染物吸附速率吸附過程吸附外擴散（氣流主體外表面393）外擴散控制的吸附：當外擴散速率小于內擴散速率時，總吸附速率由外擴散速率決定，此吸附為外擴散控制的吸附。4）內擴散控制的吸附：當內擴散速率小于外擴散速率時，此吸附為內擴散控制的吸附，總吸附速率由內擴散速率決定。第06章吸附法凈化氣態污染物3）外擴散控制的吸附：當外擴散速率小于內擴散速率時，總吸附速40在物理吸附過程中，吸附劑內表面上進行的吸附與脫附速率一般較快，而“內擴散”與“外擴散”過程則慢得多。因此，物理吸附速率的控制步驟多為內、外擴散過程。對于化學吸附過程來說，其吸附速率的控制步驟可能是化學動力學控制，也可能是外擴散控制或內擴散控制。通常，較常見的情況是內擴散控制，而外擴散控制的情況則較少見。第06章吸附法凈化氣態污染物在物理吸附過程中，吸附劑內表面上進行的吸附與脫附速41吸附過程不同階段的吸附速率大小：對于一定體系，在一定的操作條件下，兩相接觸、吸附質被吸附劑吸附的過程如下：⑴開始時，吸附質在流體相中濃度較高，在吸附劑上的含量較低，遠離平衡狀態，傳質推動力大，故吸附速率高。⑵過程中期，隨著過程的進行，流體相中吸附質濃度降低，吸附劑上吸附質含量增高，傳質推動力降低吸附速率逐漸下降，⑶末期平衡時，經過很長時間，吸附質在兩相間接近平衡，吸附速率趨近于零。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附過程不同階段的吸附速率大小：第06章吸附法凈化氣態污染物42氣體吸附的影響因素操作條件低溫有利于物理吸附；高溫利于化學吸附增大氣相壓力利于吸附吸附劑性質比表面積（孔隙率、孔徑、粒度等）第06章吸附法凈化氣態污染物氣體吸附的影響因素操作條件吸附劑性質第06章吸附法凈化氣43氣體吸附的影響因素吸附質性質、濃度臨界直徑－吸附質不易滲入的最大直徑吸附質的分子量、沸點、飽和性吸附劑活性單位吸附劑吸附的吸附質的量靜活性－吸附達到飽和時的吸附量動活性－未達到平衡時的吸附量第06章吸附法凈化氣態污染物氣體吸附的影響因素吸附質性質、濃度第06章吸附法凈化氣態污染44常見分子的臨界直徑分子

臨界直徑/?分子臨界直徑/?氦氫乙炔氧一氧化碳二氧化碳氮水氨氬甲烷乙烯環氧乙烷乙烷甲醇乙醇環丙烷丙烷 正丁烷-正二十二烷2.02.42.42.82.82.83.03.153.83.844.04.254.24.24.44.44.754.894.9

丙烯1-丁烯2-反丁烯1,3-丁二烯二氟-氯甲烷(CFC-22)噻吩異丁烷-異二十二烷二氟二氯甲烷(CFC-12)環己烷甲苯對二甲苯苯四氯化碳氯仿新戊烷間二甲苯鄰二甲苯三乙胺5.05.15.15.25.35.35.585.936.16.76.76.86.96.96.97.17.48.4第06章吸附法凈化氣態污染物常見分子的臨界直徑分子臨界直徑/?分子臨界直徑45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，再生溫度加熱再生第06章吸附法凈化氣態污染物氣體吸附的影響因素吸附劑再生溶劑萃取置換再生降壓或46吸附劑的脫附和劣化1滯后現象吸附劑的吸附容量有限，在1％～40％(質量分數)之間，當吸附達到或接近飽和時，都要脫附再生。從理論上講，吸附劑經過脫附，吸附質應該全部脫附出來，也就是說，吸附曲線和脫附曲線在理論上應該吻合。然而實際至少在等溫線上的一部分會產生不同的平衡，如圖所示。這種現象稱為滯后現象。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附劑的脫附和劣化1滯后現象第06章吸附法凈化氣態污染物47第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物482吸附劑的脫附再生方法(1)升溫脫附升高溫度，可增大吸附質分子的動能，使吸附質由固體吸附劑上逸出而脫附（吸附劑的吸附容量在等壓下隨溫度升高而降低）。升溫脫附經常采用過熱蒸汽、電感加熱或微波加熱。第06章吸附法凈化氣態污染物2吸附劑的脫附再生方法第06章吸附法凈化氣態污染物49(2)降壓脫附降低壓強也就是降低吸附質分子在氣相中的分壓，從而使吸附質分子從固相轉入氣相，達到脫附的目的（吸附劑的吸附容量在等溫下隨壓力降低而降低）。工程上采用降壓或真空脫附，采用降壓脫附要考慮系統的安全性和經濟性。降壓脫附的回收率一般較低，實際工程上很少采用第06章吸附法凈化氣態污染物(2)降壓脫附第06章吸附法凈化氣態污染物50(3)置換脫附采用在脫附條件下與吸附劑親和能力比原吸附質更強的物質，將原吸附質置換下來的方法，稱為置換脫附。置換脫附特別適用于對熱敏感性強的吸附質，能使吸附質的殘留負荷達到很低（如氣體凈化中使用熱水蒸氣作脫附劑）第06章吸附法凈化氣態污染物(3)置換脫附第06章吸附法凈化氣態污染物51(4)吹掃脫附吹掃脫附的原理與降壓脫附相似，也是降低吸附質在氣相中的分壓，使吸附質脫附。采用的吹掃氣體必須是不被該吸附劑吸附的氣體如用惰性氣體吹掃吸附床層中的水蒸氣等。第06章吸附法凈化氣態污染物(4)吹掃脫附第06章吸附法凈化氣態污染物52(5)化學轉化脫附向吸附床層中加入可與吸附質進行化學反應的物質，使生成的產物不易被吸附，從而使吸附質脫附。這種方法多用于吸附量不太大的有機物，可以使之轉化成CO2而脫附下來。第06章吸附法凈化氣態污染物(5)化學轉化脫附第06章吸附法凈化氣態污染物533吸附劑的劣化現象由于吸附劑的反復吸附—再生的循環使用，使吸附劑的吸附容量逐漸下降的現象，稱為吸附劑的劣化現象。吸附劑的劣化現象主要是由滯后現象和吸附劑再生造成的。第06章吸附法凈化氣態污染物3吸附劑的劣化現象第06章吸附法凈化氣態污染物54（1）吸附劑毛細管孔洞和微孔形狀復雜或固體被吸附質潤濕的情況復雜，有時發生化學反應，使再生后的吸附劑中總會有一些吸附質殘留在里面并隨著循環次數的增多而逐漸積累，這些殘留積累將會覆蓋在吸附劑的表面，從而造成吸附容量不斷下降。第06章吸附法凈化氣態污染物（1）吸附劑毛細管孔洞和微孔形狀復雜或固體被吸附質潤濕的情況55（2）吸附劑再生時，如加熱再生，會使吸附劑成為半熔融狀態，使部分細孔堵塞或消失，引起吸附表面積的減少。如硅、鋁類吸附劑在320℃左右就會產生半熔融現象。（3）化學反應也會破壞吸附劑細孔的結晶，如氣體或溶液中的稀酸或稀堿就會使合成沸石、活性氧化鋁的結晶或無定形物質破壞，從而導致吸附性能下降。吸附劑的劣化現象用劣化率或劣化度來表示，對于長期使用的吸附劑，在設計時其劣化度至少應為初始吸附量的10％～30％第06章吸附法凈化氣態污染物（2）吸附劑再生時，如加熱再生，會使吸附劑成為半熔融狀態，使56第三節吸附裝置及工藝固定床吸附操作固定床吸附操作是把吸附劑均勻堆放在吸附塔中的多孔支承板上，含吸附質的流體可以自上而下流動，也可自下而上流過吸附劑。在吸附過程中，吸附劑不動。通常固定床的吸附過程與再生過程在兩個塔式設備中交替進行，吸附在吸附塔1中進行，當出塔流體中吸附質的濃度高于規定值時，物料切換到吸附塔2，與此同時吸附塔1采用變溫或減壓等方法進行吸附劑再生，然后再在塔1中進行吸附，塔2中進行再生，如此循環操作。第06章吸附法凈化氣態污染物第三節吸附裝置及工藝第06章吸附法凈化氣態污染物57第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物58固定床吸附器的操作特性1)、非定態的傳質過程(固定床吸附器內床層吸附劑的吸附過程)

當流體通過固定床吸附劑顆粒層時，床層中吸附劑的吸附量隨著操作過程的進行而逐漸增加，同時床層內各處濃度分布也隨時間而變化。第06章吸附法凈化氣態污染物固定床吸附器的操作特性1)、非定態的傳質過程(固定床吸附器59第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物604）固定床吸附器應用舉例第06章吸附法凈化氣態污染物4）固定床吸附器應用舉例第06章吸附法凈化氣態污染物61優點：固定床吸附塔結構簡單，加工容易，操作方便靈活，吸附劑不易磨損，物料的返混少，分離效率高，回收效果好。故固定床吸附操作廣泛用于氣體中溶劑的回收、氣體干燥和溶劑脫水等方面。缺點：固定床吸附操作傳熱性能差，且當吸附劑顆粒較小時，流體通過床層的壓降較大，因吸附、再生及冷卻等操作需要一定的時間，故生產效率較低。固定床吸附器的優缺點第06章吸附法凈化氣態污染物優點：固定床吸附塔結構簡單，加工容易，操作方便靈活，吸附劑不62移動床吸附器移動床吸附器又稱“超吸附器”，特別適用于輕烴類氣體混合物的提純。如圖.移動床吸附過程可實現逆流連續操作，吸附劑用量少，但吸附劑磨損嚴重。可見能否降低吸附劑的磨損消耗，減少吸附裝置的運轉費用，是移動床吸附器能否大規模用于工業生產的關鍵。第06章吸附法凈化氣態污染物移動床吸附器移動床吸附器又稱“超吸附器”，特別適用于輕烴類63第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物64流化床移動床吸附操作是指待處理的流體在塔內自上而下流動，在與吸附劑接觸時，吸附質被吸附，已達飽和的吸附劑從塔下連續或間歇排出，同時在塔的上部補充新鮮的或再生后的吸附劑。第06章吸附法凈化氣態污染物流化床移動床吸附操作是指待處理的流體在塔內自上而下流動，65演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/11/5第06章吸附法凈化氣態污染物演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew66第06章吸附法凈化氣態污染物2022/11/5第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物2022/11/2第06章吸附法67引言

1、吸附凈化的概念：（1）多孔性固體物質具有選擇性吸附廢氣中的一種或多種有害組分的特點。（2）吸附凈化是利用多孔性固體物質的這一特點，實現凈化廢氣的一種方法。2、吸附凈化法的特點（1）適用范圍①常用于濃度低，毒性大的有害氣體的凈化，但處理的氣體量不宜過大；②對有機溶劑蒸汽具有較高的凈化效率；③當處理的氣體量較小時，用吸附法靈活方便。第06章吸附法凈化氣態污染物引言1、吸附凈化的概念：第06章吸附法凈化氣態污68（2）優點：凈化效率高，可回收有用組分，設備簡單，易實現自動化控制。（3）缺點：吸附容量小，設備體積大；吸附劑容量往往有限，需頻繁再生，間歇吸附過程的再生操作麻煩且設備利用率低。（4）應用：廣泛應用于有機化工、石油化工等部門。環境治理方面：廢氣治理中，脫除水分、有機蒸汽、惡臭、HF、SO2、NOX等。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）優點：凈化效率高，可回收有用組分，設備簡單，易實現自動69

2．吸附的分類1）物理吸附：也稱為范德華吸附，它是吸附質和吸附劑以分子間作用力為主的吸附。（1）非選擇性吸附。吸附力為固體表面的原子或基團與外來分子間的引力，本質是范德華力。（2）分子篩效應。多孔固體的微孔孔徑是均一的，而且與分子尺寸相當。小于微孔孔徑的分子可以進入微孔而被吸附，比孔徑大的分子則被排斥在外，這種現象稱為分子篩效應。（3）通過微孔的擴散。利用氣體在多孔固體中擴散速率的差別可以將混合物分離。（4）微孔中的凝聚。多數情況下毛細管上的可凝氣體會在小于其正常蒸氣壓的壓力下在毛細管中凝聚。因此多孔固體周圍的可凝縮氣體會在與其孔徑對應的壓力下在微孔中凝聚。2）化學吸附：是吸附質和吸附劑分子間的化學鍵作用所引起的吸附，也稱為“活性吸附”。第06章吸附法凈化氣態污染物2．吸附的分類第06章吸附法凈化氣態污染物703．吸附質、吸附劑：在固體表面積蓄的組分稱為吸附質(adsorbate)，多孔固體稱為吸附劑(adsorbent)，其主要特征為具有多孔結構和很大的比表面積。第06章吸附法凈化氣態污染物3．吸附質、吸附劑：第06章吸附法凈化氣態污染物71吸附技術：目前已經開發出以下三類吸附過程流程：1）變溫吸附。吸附通常在環境溫度進行，而解吸在直接或間接加熱吸附劑的條件下完成，利用溫度的變化實現吸附和解吸再生循環操作。2）變壓吸附。在較高組分分壓的條件下選擇性吸附氣體混合物中的某些組分，然后降低壓力或抽真空使吸附劑解吸，利用壓力的變化完成循環操作。3）變濃度吸附。氣體混合物中的某些組分在環境條件下選擇性的吸附，然后用少量強吸附性氣體解吸再生。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附技術：第06章吸附法凈化氣態污染物72吸附技術的應用（1）氣體或液體的脫水及深度干燥，如將乙烯氣體中的水分脫到痕量，再聚合。（2）氣體或溶液的脫臭、脫色及溶劑蒸氣的回收，如在噴漆工業中，常有大量的有機溶劑逸出，采用活性炭處理排放的氣體，既減少環境的污染，又可回收有價值的溶劑。（3）氣體中痕量物質的吸附分離，如純氮、純氧的制取。（4）分離某些精餾難以分離的物系，如烷烴、烯烴、芳香烴餾分的分離。（5）廢氣和廢水的處理，如從高爐廢氣中回收一氧化碳和二氧化碳，從煉廠廢水中脫除酚等有害物質。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附技術的應用第06章吸附法凈化氣態污染物73（1）物理吸附的特點吸附劑和吸附質之間通過分子間力作用所發生的吸附為物理吸附。沒有選擇性。吸附質并不固定在吸附劑表面的特定位置上，而是多少能在界面范圍內自由移動。物理吸附主要發生在低溫狀態下，放熱較小。可以是單分子層或多分子層吸附。解吸容易。影響物理吸附的主要因素是吸附劑的表面積和細孔分布。第06章吸附法凈化氣態污染物（1）物理吸附的特點吸附劑和吸附質之間通過分子間力作用所發生74（2）化學吸附的特點吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸附稱為化學吸附。有選擇性，即一種吸附劑只對某種或特定幾種物質有吸附作用。一般為單分子層吸附，分子不能在表面自由移動。吸附牢固，解吸困難。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）化學吸附的特點吸附劑和吸附質之間發生由化學鍵力引起的吸751.吸附類型：物理吸附和化學吸附物理吸附化學吸附1.吸附力－范德華力；2.不發生化學反應；3.過程快，瞬間達到平衡；4.放熱反應；5.吸附可逆；1.吸附力－化學鍵力；2.發生化學反應；3.過程慢；4.升高溫度有助于提高速率；5.吸附不可逆；第06章吸附法凈化氣態污染物1.吸附類型：物理吸附和化學吸附物理吸附化學吸附1.吸附力－76物理吸附和化學吸附同一污染物可能在較低溫度下發生物理吸附若溫度升高到吸附劑具備足夠高的活化能時，發生化學吸附第06章吸附法凈化氣態污染物物理吸附和化學吸附同一污染物可能在較低溫度下發生物理吸附第077影響吸附的因素（1）吸附劑性質的影響1）比表面積 單位重量吸附劑的表面積稱為比表面積。吸附劑的粒徑越小，或是微孔越發達，其比表面積越大。吸附劑的比表面積越大，則吸附能力越強。2）孔結構吸附劑內孔的大小和分布對吸附性能影響很大。孔徑太大，比表面積小，吸附能力差。孔徑太小，則不利于吸附質擴散，并對直徑較大的分子起屏蔽作用。第06章吸附法凈化氣態污染物影響吸附的因素（1）吸附劑性質的影響第06章吸附法凈化氣態污78一、吸附機理第06章吸附法凈化氣態污染物一、吸附機理第06章吸附法凈化氣態污染物79表面化學性質吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻表面氧化物，其成分和數量隨原料和活化工藝的不同而異。表面氧化物成為選擇性的吸附中心，使吸附劑具有類似化學吸附的能力，一般說來，有助于極性分子的吸附，削弱對非極性分子的吸附。第06章吸附法凈化氣態污染物表面化學性質吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻表面氧化物80吸附質的性質對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，吸附效果也不一樣。通常活性炭對有機物的吸附量隨有機物分子量的增大而增加。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附質的性質對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，吸附效果81吸附劑工業吸附劑必須滿足下列要求:（a）吸附能力強；（b）吸附選擇性好；（c）吸附平衡濃度低；（d）容易再生和再利用；（e）機械強度好；（f）化學性質穩定；（g）來源廣；（h）價格低。一般工業吸附劑難于同時滿足這八個方面的要求，應根據不同的場合選用.第06章吸附法凈化氣態污染物吸附劑工業吸附劑必須滿足下列要求:第06章吸附法凈化氣態污染8210X分子篩氧化鋁樹脂活性炭活性炭纖維第06章吸附法凈化氣態污染物10X分子篩氧化鋁樹脂活性炭活性炭纖維第06章吸附法凈化氣態832）分類吸附劑可分為兩大類：天然（如硅藻土、白土、天然沸石等）；人工（主要有活性炭、活性氧化鋁、硅膠、合成沸石分子篩、有機樹脂吸附劑等）。（1）活性炭活性炭是最常用的非極性吸附劑。為疏水性和親有機物的吸附劑，具有很高的比表面積，活性炭的主體是炭，表面上的官能團較少，極性較弱，對烴類及衍生物的吸附能力強。化學穩定性好，抗酸耐堿，熱穩性高，再生容易。用于回收氣體中的有機氣體，脫除廢水中的有機物，脫除水溶液中的色素。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，對同系物或有機異構體有良好的選擇性。第06章吸附法凈化氣態污染物2）分類第06章吸附法凈化氣態污染物84粒狀活性炭的主要指標項目數值項目數值比表面積950-1500m2/g孔隙容積0.85cm3/g堆積密度0.44g/cm3碘值(最小)900mg/g顆粒密度1.3g/cm3磨損值(最小)70%真密度2.1g/cm3灰分(最大)7%有效粒經0.8-0.9mm包裝后含水率(最大)2%平均粒徑1.5-1.7mm均勻系數<1.9第06章吸附法凈化氣態污染物粒狀活性炭的主要指標項目數值項目數值比表面積950-150085（2）硅膠硅膠的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2SiO3溶液經過縮合、除鹽、脫水等處理制得。比表面積達800m2/g。工業用的硅膠有球型、無定形、加工成型和粉末狀四種。硅膠是親水性的極性吸附劑，對不飽和烴、甲醇、水分等有明顯的選擇性。主要用于氣體和液體的干燥、溶液的脫水。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）硅膠第06章吸附法凈化氣態污染物86（3）活性氧化鋁活性氧化鋁的化學式是Al2O3·nH2O。活性氧化鋁表面上具有高官能團密度，這些官能團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，對水分有很強的吸附能力，可脫水至<1*10-6。用不同的原料，在不同的工藝條件下，可制得不同結構、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。第06章吸附法凈化氣態污染物（3）活性氧化鋁第06章吸附法凈化氣態污染物87（4）分子篩沸石分子篩也稱為沸石，是硅鋁酸金屬鹽的晶體，它是一種強極性的吸附劑，對極性分子，特別是對水有很大的親和能力，一般比表面積可達750m2/g，具有很強的選擇性。常用于石油餾分的分離、各種氣體和液體的干燥等場合，如從混合二甲苯中分離出對二甲苯，從空氣中分離氧。第06章吸附法凈化氣態污染物（4）分子篩第06章吸附法凈化氣態污染物88（5）吸附樹脂吸附樹脂是具有網狀結構的高分子聚合物，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的變化可以賦予樹脂各種特殊的性能。吸附樹脂有強極性、弱極性、非極性、中極性4大類。第06章吸附法凈化氣態污染物（5）吸附樹脂第06章吸附法凈化氣態污染物89吸附劑的性能：吸附劑具有良好的吸附特性，主要是因為它有多孔結構和較大的比表面積，下面介紹與孔結構和比表面積有關的基礎性能。（1）密度1a）填充密度B（又稱體積密度）是指單位填充體積的吸附劑質量。通常將烘干的吸附劑裝入量筒中，搖實至體積不變，此時吸附劑的質量與該吸附劑所占的體積比稱為填充密度。2a）表觀密度P（又稱顆粒密度）定義為單位體積吸附劑顆粒本身的質量。3a）真實密度t是指扣除顆粒內細孔體積后單位體積吸附劑的質量。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附劑的性能：第06章吸附法凈化氣態污染物90（2）吸附劑的比表面積吸附劑的比表面積是指單位質量的吸附劑所具有的吸附表面積，㎡／g。吸附劑孔隙的孔徑大小直接影響吸附劑的比表面積，孔徑的大小可分三類：大孔、過渡孔、微孔。吸附劑的比表面積以微孔提供的表面積為主，常采用氣相吸附法測定。第06章吸附法凈化氣態污染物（2）吸附劑的比表面積第06章吸附法凈化氣態污染物91（3）吸附容量吸附容量是指吸附劑吸滿吸附質時的吸附量（單位質量的吸附劑所吸附吸附質的質量），它反映了吸附劑吸附能力的大小。吸附量可以通過觀察吸附前后吸附質體積或質量的變化測得。也可用電子顯微鏡等觀察吸附劑固體表面的變化測得。第06章吸附法凈化氣態污染物（3）吸附容量第06章吸附法凈化氣態污染物92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——————第06章吸附法凈化氣態污染物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4A593第二節吸附機理一吸附平衡吸附平衡：在一定溫度和壓力下，當氣體與固體吸附劑經長時間充分接觸后，吸附質在氣體相和固體相中的濃度達到平衡狀態，稱為吸附平衡。平衡吸附量：當溫度、壓強一定時，吸附劑與流體長時間接觸，吸附量不再增加，吸附相（吸附劑和已吸附的吸附質）與流體達到平衡，此時的吸附量為平衡吸附量。平衡濃度：達到吸附平衡時吸附質在氣相中的濃度稱為平衡濃度。平衡吸附量則是指吸附質在吸附劑中的濃度。第06章吸附法凈化氣態污染物第二節吸附機理一吸附平衡第06章吸附法凈化氣態污染物94吸附過程的方向和極限：吸附平衡關系決定了吸附過程的方向和極限，是吸附過程的基本依據。若流體中吸附質濃度高于平衡濃度，則吸附質將被吸附，若流體中吸附質濃度低于平衡濃度，則吸附質將被解吸，最終達吸附平衡，過程停止.吸附量常用單位質量吸附劑吸附氣體的摩爾數表示，如m克吸附劑，在一定條件下達到吸附平衡時吸附xmol氣體，則吸附量：第06章吸附法凈化氣態污染物吸附過程的方向和極限：吸附平衡關系決定了吸附過程的方向和極限95二氣相的吸附等溫線大量試驗取得的平衡數據表明：吸附量與吸附質在氣相中的壓力及吸附溫度之間存在一定的關系：P為吸附平衡時吸附質組分在氣相中的分壓，Pat吸附溫度，攝氏度。實際工作中，對于一定的吸附系統，唱固定一變量作為參數，考察另外兩個變量的關系，則可以得到吸附等溫式、等壓式。第06章吸附法凈化氣態污染物二氣相的吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物96吸附平衡關系通常用等溫下單位質量吸附劑的吸附容量q與流體相中吸附質的分壓(或濃度C)間的關系表示，稱為吸附等溫線。由于吸附劑和吸附質分子間作用力的不同，形成了不同形狀的吸附等溫線。以q對相對壓力作圖(為該溫度下吸附質的飽和蒸汽壓)，所得曲線為等溫線。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附平衡關系通常用等溫下單位質量吸附劑的吸附容量q與流體相中97吸附平衡和吸附等溫線方程當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限值.平衡吸附量是吸附劑對吸附質的極限吸附量，亦稱靜吸附量分數或靜活性分數。極限吸附量受氣體壓力和溫度的影響吸附等溫線

NH3在活性炭上的吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物吸附平衡和吸附等溫線方程當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此98吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物吸附等溫線第06章吸附法凈化氣態污染物99經驗方程：吸附作用是固體表面力作用的結果，但這種表面力的性質至今未被充分了解。為了說明吸附作用，許多學者提出了多種假設或理論，但只能解釋有限的吸附現象，可靠的吸附等溫線只能依靠實驗測定。至今，尚未得到一個通用的半經驗方程。常用的經驗方程包括Langmuir方程、BET方程(Brunauer、Emmett、Teller)、Freundlich方程等第06章吸附法凈化氣態污染物經驗方程：第06章吸附法凈化氣態污染物100XT－單位吸附劑的吸附量P－吸附質在氣相中的平衡分壓K,1/n－經驗常數,實驗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lgP作圖為直線第06章吸附法凈化氣態污染物XT－單位吸附劑的吸附量吸附方程式弗羅德里希（Freundl101吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）KA—組分A的平衡吸附常數第06章吸附法凈化氣態污染物吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）KA102吸附速度(adsorptionrate)：吸附速度（adsorptionrate)是指單位質量的吸附劑在單位時間內所吸附的吸附質的數量。吸附速度取決于吸附劑和吸附質的性質，吸附速度由試驗來確定。吸附速度決定了吸附質和吸附劑的接觸時間(contacttime)。吸附速度越快，接觸時間越短，所需的吸附設備的容積也就越小。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附速度(adsorptionrate)：吸附速度（ads103三吸附動力學過程當物系及操作條件一定時，吸附質在吸附劑的多孔表面上被吸附的過程包括以下步驟：（1）吸附質從流體主體通過分子擴散與對流擴散的形式傳遞到固體吸附劑的外表面，此過程稱為外擴散。（2）吸附質從吸附劑的外表面進入吸附劑的微孔結構的內表面，稱為內擴散。（3）吸附質在固體內表面上被吸附劑所吸附，稱為表面吸附過程。（4）已經被吸附的分子從固體內表面脫附。（5）脫附分子從微孔擴散到固體表面（內擴散）。（6）脫附分子從固體表面擴散到空氣中（外擴散）。第06章吸附法凈化氣態污染物三吸附動力學過程第06章吸附法凈化氣態污染物104吸附速率吸附過程吸附外擴散（氣流主體外表面）內擴散（外表面內表面）第06章吸附法凈化氣態污染物吸附速率吸附過程吸附外擴散（氣流主體外表面1053）外擴散控制的吸附：當外擴散速率小于內擴散速率時，總吸附速率由外擴散速率決定，此吸附為外擴散控制的吸附。4）內擴散控制的吸附：當內擴散速率小于外擴散速率時，此吸附為內擴散控制的吸附，總吸附速率由內擴散速率決定。第06章吸附法凈化氣態污染物3）外擴散控制的吸附：當外擴散速率小于內擴散速率時，總吸附速106在物理吸附過程中，吸附劑內表面上進行的吸附與脫附速率一般較快，而“內擴散”與“外擴散”過程則慢得多。因此，物理吸附速率的控制步驟多為內、外擴散過程。對于化學吸附過程來說，其吸附速率的控制步驟可能是化學動力學控制，也可能是外擴散控制或內擴散控制。通常，較常見的情況是內擴散控制，而外擴散控制的情況則較少見。第06章吸附法凈化氣態污染物在物理吸附過程中，吸附劑內表面上進行的吸附與脫附速107吸附過程不同階段的吸附速率大小：對于一定體系，在一定的操作條件下，兩相接觸、吸附質被吸附劑吸附的過程如下：⑴開始時，吸附質在流體相中濃度較高，在吸附劑上的含量較低，遠離平衡狀態，傳質推動力大，故吸附速率高。⑵過程中期，隨著過程的進行，流體相中吸附質濃度降低，吸附劑上吸附質含量增高，傳質推動力降低吸附速率逐漸下降，⑶末期平衡時，經過很長時間，吸附質在兩相間接近平衡，吸附速率趨近于零。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附過程不同階段的吸附速率大小：第06章吸附法凈化氣態污染物108氣體吸附的影響因素操作條件低溫有利于物理吸附；高溫利于化學吸附增大氣相壓力利于吸附吸附劑性質比表面積（孔隙率、孔徑、粒度等）第06章吸附法凈化氣態污染物氣體吸附的影響因素操作條件吸附劑性質第06章吸附法凈化氣109氣體吸附的影響因素吸附質性質、濃度臨界直徑－吸附質不易滲入的最大直徑吸附質的分子量、沸點、飽和性吸附劑活性單位吸附劑吸附的吸附質的量靜活性－吸附達到飽和時的吸附量動活性－未達到平衡時的吸附量第06章吸附法凈化氣態污染物氣體吸附的影響因素吸附質性質、濃度第06章吸附法凈化氣態污染110常見分子的臨界直徑分子

臨界直徑/?分子臨界直徑/?氦氫乙炔氧一氧化碳二氧化碳氮水氨氬甲烷乙烯環氧乙烷乙烷甲醇乙醇環丙烷丙烷 正丁烷-正二十二烷2.02.42.42.82.82.83.03.153.83.844.04.254.24.24.44.44.754.894.9

丙烯1-丁烯2-反丁烯1,3-丁二烯二氟-氯甲烷(CFC-22)噻吩異丁烷-異二十二烷二氟二氯甲烷(CFC-12)環己烷甲苯對二甲苯苯四氯化碳氯仿新戊烷間二甲苯鄰二甲苯三乙胺5.05.15.15.25.35.35.585.936.16.76.76.86.96.96.97.17.48.4第06章吸附法凈化氣態污染物常見分子的臨界直徑分子臨界直徑/?分子臨界直徑111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，再生溫度加熱再生第06章吸附法凈化氣態污染物氣體吸附的影響因素吸附劑再生溶劑萃取置換再生降壓或112吸附劑的脫附和劣化1滯后現象吸附劑的吸附容量有限，在1％～40％(質量分數)之間，當吸附達到或接近飽和時，都要脫附再生。從理論上講，吸附劑經過脫附，吸附質應該全部脫附出來，也就是說，吸附曲線和脫附曲線在理論上應該吻合。然而實際至少在等溫線上的一部分會產生不同的平衡，如圖所示。這種現象稱為滯后現象。第06章吸附法凈化氣態污染物吸附劑的脫附和劣化1滯后現象第06章吸附法凈化氣態污染物113第06章吸附法凈化氣態污染物第06章吸附法凈化氣態污染物1142吸附劑的脫附再生方法(1)升溫脫附升高溫度，可增大吸附質分子的動能，使吸附質由固體吸附劑上逸出而脫附（吸附劑的吸附容量在等壓下隨溫度升高而降低）。升溫脫附經常采用過熱蒸汽、電感加熱或微波加熱。第06章吸附法凈化氣態污染物2吸附劑的脫附再生方法第06章吸附法凈化氣態污染物115(2)降壓脫附降低壓強也就是降低吸附質分子在氣相中