第7章氣態污染物控制技術基礎氣體吸附§2-氣體吸附吸附劑吸附機理吸附工藝與設備計算教學重點：吸附過程與吸附劑、吸附理論、吸附設備及其計算方法、吸附法凈化有機蒸氣教學難點：吸附設備及其計算方法、吸附法凈化有機蒸氣第7章氣態污染物控制技術基礎氣體吸附§2氣體吸附吸附用多孔固體吸附劑將氣體（或液體）混合物中的組分濃集于固體表面吸附質－被吸附物質吸附劑－附著吸附質的物質優點：效率高、可回收、設備簡單缺點：吸附容量小、設備體積大§2氣體吸附吸附吸附機理吸附機理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；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；1.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一、吸附劑吸附劑需具備的特性內表面積大具有選擇性吸附作用高機械強度、化學和熱穩定性吸附容量大來源廣泛，造價低廉良好的再生性能一、吸附劑吸附劑需具備的特性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——————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4A5常用吸附劑特性分子篩特性常用吸附劑特性分子篩特性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）氣體吸附的影響因素操作條件吸附劑性質氣體吸附的影響因素典型吸附質分子的橫截面積氣體吸附的影響因素典型吸附質分子的橫截面積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氣體吸附的影響因素吸附質性質、濃度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常見分子的臨界直徑分子臨界直徑/?分子臨界直徑/?氦2.0

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吸附劑再生(a)吸附(b)解吸吸附劑再生(a)吸附(b)解吸吸附平衡當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限值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二、吸附機理吸附平衡當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限吸附等溫線吸附等溫線m－單位吸附劑的吸附量P－吸附質在氣相中的平衡分壓K,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）lgm對lgP作圖為直線m－單位吸附劑的吸附量吸附方程式弗羅德里希（Freundli吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）吸附方程式BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）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

外擴散（氣流主體外表面）

內擴散（外表面內表面）吸附速率吸附過程吸附外擴散（氣流主體外表面吸附速率外擴散速率內擴散速率總吸附速率方程吸附速率外擴散速率大氣污染控制工程_氣態污染物控制技術基礎氣體吸附課件大氣污染控制工程_氣態污染物控制技術基礎氣體吸附課件大氣污染控制工程_氣態污染物控制技術基礎氣體吸附課件吸附工藝固定床吸附工藝固定床吸附工藝移動床吸附工藝移動床吸附工藝移動床吸附工藝移動床吸附工藝流化床吸附工藝流化床固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算保護作用時間τ－L實際曲線與理論曲線的比較1－理論線 2實際曲線固定床吸附計算保護作用時間τ－L實際曲線與理論曲線的比較固定床吸附計算同樣條件下定義－動力特性固定床吸附計算同樣條件下固定床吸附計算吸附床長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長度為常數吸附床的長度大于吸附區長度固定床吸附計算吸附床長度固定床吸附計算吸附床長度L0－吸附區長度WA－穿透至耗竭的惰性氣體通過量WE－耗竭時的通過量1-f－吸附區內的飽和度固定床吸附計算吸附床長度L0－吸附區長度吸附器的壓力損失1）圖解計算吸附器的壓力損失1）圖解計算移動床計算操作線吸附速率方程移動床計算操作線例：用連續移動床逆流等溫吸附過程凈化含H2S的空氣。吸附劑為分子篩。空氣中H2S的濃度為3％（重量），氣相流速為6500kg/h，假定操作在293K和1atm下進行，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）；

(2)需要再生時，分子篩中H2S的含量；

(3)需要的傳質單元數。解：(1)吸附器進口氣相組成：

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

移動床計算例：用連續移動床逆流等溫吸附過程凈化含H2S的空氣。吸附劑為移動床計算實驗得到的平衡關系如右圖假定X2＝0，從圖得（X1）最大＝0.1147所以實際需要的分子篩＝0.372×6305＝2345.5kg/h(2)分子篩吸收H2S的平衡數據移動床計算實驗得到的平衡關系如右圖分子篩吸收H2S的平衡數據移動床計算(3)圖解積分法計算NOGNOG＝3.127圖解積分法求傳質單元數移動床計算(3)圖解積分法求傳質單元數演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！第7章氣態污染物控制技術基礎氣體吸附§2-氣體吸附吸附劑吸附機理吸附工藝與設備計算教學重點：吸附過程與吸附劑、吸附理論、吸附設備及其計算方法、吸附法凈化有機蒸氣教學難點：吸附設備及其計算方法、吸附法凈化有機蒸氣第7章氣態污染物控制技術基礎氣體吸附§2氣體吸附吸附用多孔固體吸附劑將氣體（或液體）混合物中的組分濃集于固體表面吸附質－被吸附物質吸附劑－附著吸附質的物質優點：效率高、可回收、設備簡單缺點：吸附容量小、設備體積大§2氣體吸附吸附吸附機理吸附機理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；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；1.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一、吸附劑吸附劑需具備的特性內表面積大具有選擇性吸附作用高機械強度、化學和熱穩定性吸附容量大來源廣泛，造價低廉良好的再生性能一、吸附劑吸附劑需具備的特性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——————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4A5常用吸附劑特性分子篩特性常用吸附劑特性分子篩特性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）氣體吸附的影響因素操作條件吸附劑性質氣體吸附的影響因素典型吸附質分子的橫截面積氣體吸附的影響因素典型吸附質分子的橫截面積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氣體吸附的影響因素吸附質性質、濃度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常見分子的臨界直徑分子臨界直徑/?分子臨界直徑/?氦2.0

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吸附劑再生(a)吸附(b)解吸吸附劑再生(a)吸附(b)解吸吸附平衡當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限值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二、吸附機理吸附平衡當吸附速度＝脫附速度時，吸附平衡，此時吸附量達到極限吸附等溫線吸附等溫線m－單位吸附劑的吸附量P－吸附質在氣相中的平衡分壓K,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）lgm對lgP作圖為直線m－單位吸附劑的吸附量吸附方程式弗羅德里希（Freundli吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）吸附方程式朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）吸附方程式BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）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

外擴散（氣流主體外表面）

內擴散（外表面內表面）吸附速率吸附過程吸附外擴散（氣流主體外表面吸附速率外擴散速率內擴散速率總吸附速率方程吸附速率外擴散速率大氣污染控制工程_氣態污染物控制技術基礎氣體吸附課件大氣污染控制工程_氣態污染物控制技術基礎氣體吸附課件大氣污染控制工程_氣態污染物控制技術基礎氣體吸附課件吸附工藝固定床吸附工藝固定床吸附工藝移動床吸附工藝移動床吸附工藝移動床吸附工藝移動床吸附工藝流化床吸附工藝流化床固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算固定床吸附計算保護作用時間τ－L實際曲線與理論曲線的比較1－理論線 2實際曲線固定床吸附計算保護作用時間τ－L實際曲線與理論曲線的比較固定床吸附計算同樣條件下定義－動力特性固定床吸附計算同樣條件下固定床吸附計算吸附床長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長度為常數吸附床的長度大于吸附區長度固定床吸附計算吸附床長度固定床吸附計算吸附床長度L0－吸附區長度WA－穿透至耗竭的惰性氣體通過量WE－耗竭時的通過量1-f－吸附區內的飽和度固定床吸附計算吸附床長度L0－吸附區長度吸附器的壓力損失1）圖解計算吸附器的壓力損失1）圖解計算移動床計算操作