第四章 吸收及吸附

第四章吸收与吸附1本章内容4.1吸收4.1.1概述4.1.2吸收与解析过程4.1.3多组分吸收和解析过程分析4.2吸附4.2.1吸附原理和吸附剂

24.1吸收4.1.1概述吸收-气体混合物中的一种或多种组分从气相转移到液相的过程。解吸-溶质从液相中分离出来转移到气相的过程。吸收和解吸为互为逆过程。吸收是分离气体混合物的重要方法之一。

过程的推动力为：浓度差C3应用1.回收产品：用洗油（焦化厂副产品，数十种C、H化合物的混合物）吸收焦炉煤气中的苯、甲苯、二甲苯2.气体净化：合成氨原料气中含有CO、CO2、H2S等有害气体，易使cat.中毒。3.制备气体的溶液：SO2-----SO3＋H2O---H2SO4一般采用92.5%H2SO4吸收成为98%-----105%H2SO4。实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。4

分类

吸收剂与溶质之间相互作用不同，可分为

物理吸收：吸收过程纯属气体的溶解过程。a单组分吸收：

b多组分吸收：吸收过程有无热效应，可分为等温吸收：贫气吸收（吸收微量气体）非等温吸收：吸收量大时，一般放热，产生吸收热，T↗;5吸收过程的气液相平衡关系

气体在液体中的溶解度平衡问题：物质传递的方向和限度；传质速率问题：传质推动力和阻力。过程快慢的问题。相平衡：相间传质已达到动态平衡，从宏观上观察传质已不再进行。气体吸收涉及到相际传质过程。6亨利定律当气压不太高（<5*105Pa）时，在一定的温度下稀溶液中的溶质溶解度与气相中溶质平衡分压成正比。即

E：亨利常数PaH：溶解度常数Kmol/m2spaK：相平衡常数KKK7化学吸收：带有化学反应的吸收。a带有可逆反应的吸收2H0CH2CH2NH2+C02+H20(H0CH2CH2NH3)2C03一乙醇胺碳酸醇胺汽液平衡关系的非线形性，而且吸收速率又受化学反应速率的影响，分析这类吸收过程比物理吸收困难。b带有不可逆反应的吸收C02+2Na0H→Na2C03+H20H2S+2Na0H→Na2S+H20吸收反应过程是连串反应或反应速度慢时比较复杂。8吸收过程的气液相平衡关系

气体在液体中的溶解度平衡问题：物质传递的方向和限度；传质速率问题：传质推动力和阻力。过程快慢的问题。相平衡：相间传质已达到动态平衡，从宏观上观察传质已不再进行。气体吸收涉及到相际传质过程。9为了计算填料塔高度，必须把传质速度方程式和物料平衡方程式联立求解。计算的空间基准为单位塔截面，高为dH的微元体积，其中相界面积为adH；由于稳定操作，时间基准可以任意取△t。一.物理吸收4.1.2物理吸收和化学吸收10111213物理吸收：G、L为单位塔截面上惰性组分的摩尔流量14反应式为A（气）+B（液）——产品。

采用逆流稳定操作。

气相中失去组分A的物质的量=1/b液相中失去组分B的物质的量=液相中反应掉的A的物质的量。

其中—宏观反应速度b—B的反应系数与A的反应系数之比。二.化学吸收1516当处理稀溶液时，Pt≈PuCT≈CU可得到微分物料平衡方程Bb—对塔内任一截面的组分积分,求得G/Pt(PA－PA1)=－L/bCT(CB－CB1)当处理稀溶液时，填料层的高度H为：17例1：采用填料塔净化废气。使尾气中某有害组分的体积分率从0.1%降低到0.02%。试比较用纯水吸收和采用不同浓度的B组分溶液化学吸收时的塔高。总压为1.01×105Pa。（1）已知：G，L，Pt，CT,kAGa,kALa,HA，求填料层高H=?（2）A，B等摩尔反应，CB=800mol/m3,设kAL=kBL=kL,H=?（3） B为低浓度时，CB=32mol/m3,其余情况与上相同，H=？（4）B为中等浓度时，CB=128mol/m3,其余情况与上相同，H=？18PT=1.01×105Pa,PA1=20Pa,PA2=100Pa19－气相总传质系数

PA=20PACA=0PA*=HACA=0得操作线方程为：PA1=20PACA1=0;PA2=100PACA2=6.4mol/m320塔顶：

塔底：

(2)CB高时气相传质控制21塔顶：

塔底：

液膜传质控制22

塔顶：

塔底：

23结论:1．气相反应速率较慢，由较慢的控制。2．反应在液相内进行，为液相控制。化学吸收可以大大降低塔的高度，而物理吸收塔过高，不能够实现。化学吸收B244.1.3多组分吸收和解吸过程分析

吸收

多组分吸收和精馏都是传质过程，有共同点也有区别。共同点：不能对所有组分规定分离要求，只能对吸收和解吸操作关键作用的组分即关键组分规定分离要求。吸收操作中必须控制其分离要求的组分称为关键组分。∵吸收塔的Na=1，∴吸收塔只有一个关键组分。25关键组分多组分吸收（物理吸收）时，各组分是1.在同一塔体内进行吸收，N理相同；2.L/V相同。

各组分的吸收量由它们各自的挥发度或Ki所决定，而且相互之间有一定的关系。所以不能对所有组分规定分离要求，而指定某一组分的分离要求，由其分离要求确定N理，而且N理已确定其它组分的分离要求随之而确定。26区别/41、精馏塔是一处进料，塔顶和塔釜出料；吸收塔或解吸塔是两处进料、两处出料，相当于复杂塔。2、精馏过程中有的物系可当作理想物系，在吸收中吸收剂与溶质的沸点差较大，有的甚至在临界温度以上进行吸收。是溶质的溶解过程，故不能视为理想系，气液关系比较复杂。273、精馏操作是双向传质：汽相中的重组分冷凝进入液相，汽→液；液相中的轻组分汽化进入汽相，液→汽；传质过程往两个方向进行。如果各组分的ΔHv相近时，成立恒摩尔流的假设，使计算过程简化。而吸收只是气相中的某些组分溶解到不挥发的吸收剂中去的单相传质过程。一般沿塔从上往下，气体量、液体量增加。∴除了贫气吸收（吸收质量很小）外不能视为恒摩尔流。

284、气体中易溶组分溶到吸收剂中时，有溶解热效应，由于是单相传质，这一热效应就会使液相和气相的温度上升。吸收塔温度变化主要取决于热量平衡，这使得吸收塔的温度分布比较复杂。而精馏过程中，往往可认为气相中较重组分冷凝时放出的热量，正好用来使液相中轻组分汽化，不会由于相变时的潜热而引起温度的变化。29解吸(脱吸)解吸过程也是单相传质过程，但传质的方向与吸收相反。吸收中的所有方法在这里都适用，只是：溶质从液相传递到气相，气相物质不进入液相；2.逆流操作时,塔顶为浓端,塔底为稀端；3.以回收溶剂为目的时，可用惰性气体，但不易得到纯溶质；以得到纯溶质为目的时，若溶质不溶于水，则可用水蒸气，最后冷凝分层分离。脱吸塔X1X2Y2Y1解吸主要用于两个方面：

1、用于回收吸收剂。2、获取被吸收的组分。30二、解吸方法温度增大，压强降低，L减小，V增大对解吸有利。解吸剂作用下的解吸过程（1）使用惰性气体或贫气的解吸（2）直接蒸气解吸（3）间接蒸气加热解吸（4）多种方法结合解吸314.1.4多组分吸收和解吸的简捷计算法在多级逆流吸收中由于吸收是一个放热过程，因此吸收剂和富气通常都在低于塔的平均操作温度下进入塔内。32一.吸收因子法1)吸收因子A任一组分的相平衡关系可表示为

yi=mxi式中yi——气相中组分i的摩尔分数xi——液相中组分i的摩尔分数m——组分的相平衡常数y=v/Vx=l/L式中l——液相中组分i的摩尔流量L——液相的（总）摩尔流量v——气相中组分i的摩尔流量V——气相的（总）摩尔流量l=Aiv33

2)

Horton-Franklin(哈顿-富兰可林)方程第j级作组分i的物料衡算有假定图所示的吸收塔的每一块板均为一个平衡级，则对于组分i可导得：+134j=1时，有l0为吸收剂组分的摩尔流量。j=2时，(9-2)式(9-2)代入整理得35对全塔进行物料衡算，有

整理得该式关联了吸收率、吸收因子和平衡级数，称为汉顿（Horton）-富兰克林（Franklin）方程。

(9-3)36二.平均吸收因子法

a假设：①各板的吸收因子相同，并用全塔的平均吸收因子代替各板的A。②液气比L/V采用塔顶和塔底条件下的平均值或L0/VN+1;③用全塔的平均温度计算相平衡常数m。由以上假设可以看出，此种方法适用于低浓度（贫气）吸收。高浓度（富气）吸收时，溶解热较大，温升高，不适用。Φ、A、N的关系37b公式推导：∵A1=A2=A#=…=AN=A,代入式(vN+1-v1)/vN+1=

-（）

=

-

-（）

=（1-）

（）

=（1-）

（）∵l0=Av0

38(vN+1-v1)/vN+1=(1-)()

=()()(vN+1-v1)/(vN+1-v0)==

式中：v0=A0l0—是与进料吸收剂中某一吸收质成平衡的气相组分的摩尔分率；vN+1-v0—i组分的最大可能的吸收量，v1≥v0

(vN+1-v1)/(vN+1-v0)=--相对吸收率=

——克列姆塞尔(Kremser)方程39当进塔吸收剂中不含吸收质时，v0=0(vN+1-v1)/vN+1=--吸收率AN+1=(N+1)lgA=lgN=lg/lgA–1

K–分离要求给定的，为已知条件。AK=（L/V）/m=操作线斜率/平衡线斜率（由T,P确定）

=40c)L/V的求法最小液气比（L/V）min的计算∵N→∞时，由吸收因子图看出，L/V→最小

=A（P127）,∴适宜的液气比:L/V=(1.2~2)（L/V）mind非关键组分的吸收率计算∵①所有组分在同一个塔内吸收∴各组分与关键组分N理、L/V相同。流体性质相似时，各组分的板效率近似相等。∴各组分具有相同的N理。（由A的定义得）（L/V）min=m

41f)平均吸收因子法的计算步骤选关键组分，确定K；N→∞时,K=AK,求（L/V）min，求L/V;由m求AK

(烃类的m查P-T-K图)由AK,K求N理；求非关键组分的Ai或求I;由塔的物算求L0,LN,y1i,V1。42三.蒸出因子法

解吸为吸收的逆过程，吸收的计算方法都可以引用来计算解吸过程。参数的定义不同：吸收因子A=（L/V）/m解吸因子S=1/A=mV/L吸收l=Av解吸v=Sl相对吸收率(vN+1-v1)/(vN+1-v0)=相对蒸出率=

43对于塔板序号由下而上计算的逆流解吸塔可以导出：=-（）式中：v0—进塔（惰性气体）气体中溶质组分的流率；=44四.平均解吸因子法解吸剂用量较大，V/L变化不大，温度变化小时可使用用全塔的平均解吸因子代替Sn。即S1=S2=…=SN=S)()l0=v0/S,l0—与v0成平衡时液相中的溶质摩尔分率。C0=所解吸的i组分量/最大可能解吸的i组分量。当v0=0,l0=0。N=-1=()=C0-=(1--45多组分多级分离的严格计算简捷计算法只能适用于：初步设计。严格计算法能完成最终设计，可确定：Tj,Pj,Lj,Vj,yij,xij,Qj。严格计算法的核心是联立求解：物算式、相平衡关系式、热算式。这些关系式都非线性，一般手算是困难的。计算机的出现与应用，对于多组分多级分离的计算产生了显著影响，用程序化的方法求解联立方程组。46吸收设备:填充床（packedcolumnreactor)LLGG用于气液反应时，也可以并流操作填料塔的塔体横截面有圆形，矩形及多边形等，但绝大部分是圆形。47一、填料塔适用性及分类适用于：1.真空操作的精馏，产生泡沫的物料。

填料对泡沫有限制和破碎的作用。2.对于超小型的塔填料塔更有优势,塔径在2.5以下。

对于塔径在2.5以上，一般选择板式塔。

3.对于高腐蚀性的物料精馏。

但冷却移除反应热或溶解热时，结构复杂化。板式塔不宜堵塞，填料塔则不然，所以有串连的做法。48单纯吸收流程当吸收剂与被吸收组分一起作为产品吸收剂使用之后不需要解吸，只有吸收塔而没有解吸塔。可分为单塔一次吸收和多塔串联吸收。4.1.5吸收和解吸过程

49吸收—解吸法的工艺流程50解吸有三种方法：加热，因温度升高，溶解度降低；减压，因压力降低，溶解度降低；惰性气体与溶液逆流接触(气提法)，一般采用过热蒸汽，一方面由于较高温度，另一方面由于惰性气体可以降低溶质气体的分压，从而带出溶质气体。514.2吸附4.2.1吸附原理和吸附剂

吸附：某些固体有选择性地从溶液（气体、液体混合物）中把某些组分凝聚到其它表面（而达到分离目的）的一种物理化学现象。吸附剂：用其表面吸附气相或液相中物质的固体。吸附质：被吸附剂所吸附的流体分子。

吸附现象是一种非均相过程。5253吸附机制：

固体表面分子(或原子)处于特殊的状态。固体内部分子所受的力是对称的，故彼此处于平衡。界面分子的力场是不饱和的，即存在一种固体的表面力，它能从外界吸附分子、原子、或离子，并在吸附表面上形成多分子层或单分子层。大多数固体比液体具有更高的表面能。干燥剂、防毒面具、脱色剂、色谱、污水处理、催化剂、…54

吸附与吸收的区别：吸收时液相中的分子是基本上均匀分散的。而吸附，吸附剂固体表面与内部所受的力不对成，表面有过剩的力，能吸引分子。所以吸附只在固体表面上进行，形成一层吸附层（吸附膜）。∵吸附是固体表面现象，∴只有具有较大内表面的固体才具有吸附能力。吸附剂都是多孔性的物质，具有内表面，且内表面积＞＞外表面积。

55吸附热：吸附过程是放热过程，就成为该物质在此固体表面上的吸附热。吸附热与吸附剂、吸附质有关。

56吸附法的特点：常用于从稀溶液中将溶质分离出来，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小；对溶质的作用较小，这一点在蛋白质分离中特别重要；可直接从发酵液中分离所需的产物，成为发酵与分离的耦合过程，从而可消除某些产物对微生物的抑制作用；溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系，故设计比较复杂，实验的工作量较大。57优点：有机溶剂掺入少

操作简便，安全，设备简单

pH变化小，适于稳定性差的物质缺点：

选择性差

收率低

无机吸附剂性能不稳定

不能连续操作，劳动强度大

碳粉等吸附剂有粉尘污染58吸附的类型：物理吸附（physicaladsorption）：分子间力

也称表面吸附，常见如硅胶、氧化铝、活性炭吸附。化学吸附（chemicaladsorption）：

如黄酮与酚酸性物质被碱性氧化铝吸附。半化学吸附（semi-chemical-adsorption）：

聚酰胺对黄酮、醌类的氢键吸附。59物理吸附吸附质和吸附剂之间的作用力：范德华力。

定向力:极性分子之间静电力.由极性分子的永久偶极距产生.

诱导力：极性与非极性之间引力.极性分子产生的电场作用会诱导非极性分子极化,产生诱导偶极距.

色散力：非极性分子之间引力.瞬时偶极距.

60物理吸附与化学吸附比较物理吸附：1)在固体表面上发生分子吸附是靠范德华力，选择性差。2)是可逆过程。T↘对吸附有利，T↗对脱附有利。吸附剂可以再生使用。3)吸附热小。一般20KJ/mol左右,吸附速率随温度的变化不显著，低温下也相当快。4)物理吸附，低压时为单分子层，高压时为多分子层。61化学吸附：1)吸附是靠化学亲和力；吸附选择性＞＞物理吸附；2)一般化学吸附是不可逆过程,用得较少;3)化学吸附热大于物理吸附热，一般84~42KJ/mol。化学吸附速率随温度的变化显著，需要活化过程；4)化学吸附为单分子层；半化学吸附特点：氢键吸附，力量较弱，介于物理与化学吸附。62吸附剂对吸附剂的要求：１)具有很大的表面积。硅胶300m2/g;活性炭1000m2/g;x型分子筛1030m2/g；２)活性高。吸附量／单位体积或单位质量吸附剂；３)选择性高；４)要有较好的机械强度和物理性质；５)具有良好的化学稳定性和热稳定性；６)制造简单，价廉，来源丰富。63工业用吸附剂的种类１)各种活性炭;2)硅胶：是粒状无晶形氧化硅，其化学式是SiO2.nH2O;３)活性氧化铝：化学式为Al2O3.nH2O。其表面积为250m2/g4)分子筛MeX/n[(AlO2)x(SiO2)y].mH2O5）高分子树脂（聚酰胺、大空吸附树脂）6)各种天然活性矿产品，活性土（漂白土等）。其表面积为150~250m2/g;

64

1.活性炭：

是非极性吸附剂，对非极性物质具有较强的亲和力。

吸附规律：①芳香族化合物吸附力＞脂肪族化合物②分子量大的化合物吸附力＞分子量小③水中对溶质的吸附力＞有机溶剂中对溶质的吸附力65

2.硅胶、氧化铝：为极性吸附剂。

吸附原理：

硅醇基与化合物形成氢键硅醇基与水形成氢键硅胶吸附的水分愈多，吸附其他化合物的能力愈弱。吸水量超过17％，不能作为吸附剂了。加热到100～110℃时即可除去水，恢复吸附活力，这一过程称为硅胶的活化。66①对极性物质的亲和力强于弱极性物质。②

溶剂极性弱，吸附剂对溶质吸附力强，溶剂极性增强，吸附剂对溶质吸附力弱。③溶质被硅胶、氧化铝吸附，当加入极性较强的溶剂时，又可被后者置换洗脱下来。其吸附特点是：673）分子筛化学通式：是结晶性的硅铝酸盐的晶体－人工合成的产物。化学通式为MeX/n[(AlO2)x(SiO2)y].mH2O式中：x/n–价数为n的金属阳离子数；Me–金属如K,Na,Ca;m–结晶水的摩尔数。68分子筛的分类a结晶中SiO2／AlO2的摩尔比不同，孔径的大小不同，分为A、X、Y型。型号SiO2／AlO2（y/x）孔径，A0A23-5X2.3-3.38-10Y3.3-6＞10b同一类型的分子筛，金属离子不同，其尺寸有差别。69

分子筛的吸附特点1)分子筛只能吸附直径小于其孔径的分子。这就把大小不同的分子分开了。很象过筛子一样，是筛分子的筛子，故称分子筛。如３A分子筛孔径为３.0～3.3A0,只能通过H2,O2,N2,H2O等。2)分子筛是一种极性吸附剂，对极性分子具有较大的亲和力。如4A分子筛按分子大小通过H2,H2O，C10,C20等，但∵H2O极性最大，∴首先吸附水。703)分子的不饱和程度越大，越易被分子筛所吸附。吸附能力C2≡＞C2=＞C20炔烃＞烯烃＞烷烃在满足上述条件下，Tb↘,M↘越不易被吸附。∵H2的M最小，Tb=-252.8℃,∴不易被吸附。4)分子筛对水的吸附能力较大，∴裂解气的分离中可以深度干燥脱水。使水含量小到ppm的数量级中。PH2O高时硅胶、活性氧化铝对水的吸附容量较高，PH2O低时分子筛对水的吸附容量较高，所以可以设计串联流程。71分子筛的出现，大大开拓了使用吸附分离的领域，常用于吸附分离的分子筛有3A,4A,13X,10X等，比表面积为1000m2/g左右，孔径为3A0-10A0,用于深度干燥、制氢和富氧、混合二甲苯分离等。

724.聚酰胺：

属于氢键吸附，不但适用极性物质也适用于非极性物质的分离。

特别适合酚类、醌类、黄酮类、鞣质的分离。73吸附规律

：

被分离物质与聚酰胺形成氢键时①形成氢键的数目：越多，吸附力越强。②分子内氢键：被分离物质形成分子内氢键的吸附力减弱。③芳香程度：分子中芳香程度化高者，吸附力强。

745.大孔吸附树脂：

大孔吸附树脂是一种没有可解离基团具有大孔结构的高分子吸附剂。分为非极性与中等极性两类。75

交换吸附

极性吸附:

吸附剂表面如为极性分子所组成，则会吸引溶液中逞相反极性的物质或离子而形成双电层，这种吸附称为极性吸附。

离子交换:

在吸附剂与溶液间发生离子交换，即吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。吸附剂表面键合的离子基团或可离子化基团,通过静电引力吸附带有相反电荷的离子,吸附过程发生电子转移.76大网格聚合物吸附剂大网格聚合物吸附剂的类型和结构按骨架的极性强弱：非极性系列：苯乙烯-二乙烯苯，芳香族吸附剂中等极性：甲基丙烯酸酯，脂肪族吸附剂77大网格聚合物吸附剂的合成步骤：聚合：高分子聚合：单体，交联剂，引发剂，制孔剂和分散剂。悬浮聚合和乳液聚合。修饰：在基质表面键合所需的功能基团。举例：悬浮聚合法制备多孔高分子微球。78介质A（1,000×)介质A（10,000×)介质B（1,000×)介质B（10,000×)79应用:脱色:食品等.水中溶解度小的生化产品的吸附:维生素B12;脂溶性的抗生素:四环素,土霉素,红霉素,大环内脂类.污水处理:色谱柱的载体:80

活性炭的制造

高温炭化活化,800~900℃木材、煤、果壳炭渣活性炭

隔绝空气，600℃活化剂：ZnCl2

蒸汽高温活化粉末状活性炭粒状活性炭（园柱状、球状），粒径2~4mm棒状活性炭：Φ50mm，L=255mm

81吸附剂的性能表征化学成分材料结构比表面积：单位质量物体所具有的表面积(m2/g)测量方法：BET法

一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮温度下(-196°C)，用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体积vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g): N-阿弗加德罗常数，s-被吸附分子的横截面积，在-196°C氮气分子的s=1.6210-15cm2。82平均孔径、或平均粒度,及其分布，孔隙率测量方法：压汞法孔径及分布测定：

吸附剂的孔径及分布可采用水银压入法，利用汞孔度计测定。当压力升高时，水银可进入到细孔中，压力p与孔径d的关系为 -水银的表面张力(0.48N/m2)，-水银与细孔壁的接触角(=140°)。通过测定水银体积与压力之间的关系即可求出孔径的分布情况。8384

活性炭的细孔构造和分布

1.比表面积

每克活性炭所具有的表面积。活性炭的比表面积为：500~1700m2/g，99.9%的表面积，在多孔结构颗粒的内部。2.细孔构造·小孔：<2nm，0.15~0.90mL/g，占比表面积的95%以上，起吸附作用，吸附量以小孔吸附为主。85

·过渡孔：2~100nm，0.02~0.10mL/g，占比表面积<5%，吸附量不大，起吸附作用和通道作用。·大孔：100~1000nm，0.2~0.5mL/g，占比表面积很小，吸附量小，提供通道。

86其他类型的吸附疏水作用吸附盐析吸附亲和吸附染料配位体吸附免疫吸附固定金属螯合吸附羟基磷灰石吸附874.2.2吸附平衡理论吸附是一种平衡分离方法，根据不同溶质在液固两相间分配平衡的差别实现分离。当溶质在液固两相间达到吸附平衡时，吸附剂上的平衡吸附质浓度q是液相游离溶质浓度c和温度T的函数。吸附等温线当温度一定时，平衡吸附量q与液相游离溶质浓度c之间的函数关系称为吸附等温线。88Adsorptioncurves

通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：(a)T=常数，q=f(p)，得吸附等温线。(b)p=常数，q=f(T)，得吸附等压线。(c)q=常数，p=f(T)，得吸附等量线。89a)常见吸附平衡等温线1.Henry型（线性）：q=mc

在低浓度范围内成立2.Freundlich型（非线性）q=kcβ适于中等浓度吸附3.Langmuir型（非线性）单分子吸附层qm：饱和吸附量；Kd：吸附平衡的解离常数4.Rectangle型：亲和吸附90Langmuir吸附平衡

理论基础：吸附剂上存在许多活性位点，每个活性位点具有相同的能量，只能吸附一个分子，并且被吸附的分子间无相互作用，从而形成单分子吸附层。

91

BET公式（多层吸附）

取倒数：

式中:qo—单分子吸附层的饱和吸附量,g/gCs—吸附质的饱和浓度,g/LB—常数；C—平衡浓度，g/L

92

BET公式包括了朗谬尔公式：设，且C<<Cs，则BET公式可写成：令a=1/m，b=qo

……朗谬尔式

93

BET公式可以适应更广泛的吸附现象。※吸附量q是选择吸附剂和吸附设备的重要参数，q决定吸附剂再生周期的长短，q越大，再生周期越长，再生剂用量及其费用越小。q通过吸附试验来确定。

94

吸附过程一般分为3个阶段：

1.液膜扩散（颗粒外部扩散）阶段2.颗粒内部扩散阶段3.吸附反应阶段：吸附质被吸附在细孔内表面上。吸附反应速度非常快，V主要取决于第I、II阶段速度，而颗粒外部扩散速度（液膜扩散）U=f(c、d、搅动)95

吸附的影响因素1.吸附剂的性质：吸附剂的种类、颗粒大小、比表面积，颗粒的细孔构造与分布、吸附剂是否是极性分子等。2.吸附质的性质：（1）溶解度：越低越容易吸附，具有较大的影响。（2）使液体表面自由能W降低得越多的吸附质则越容易被吸附。96

（3）极性：极性吸附剂易吸附极性的吸附质。

（物以类聚）非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质。（4）吸附质分子的大小和不饱和度。活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物（5）吸附质的浓度较低时，提高C可增加吸附量。以后C↑，q增加很小，直至为一定值。

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3.废水的PH值活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中吸附效果较好。4.共存物质：对于物理吸附，共存多种物质时的吸附比单一物质时的吸附要差。5.温度：对于物理吸附，T高则不利，吸附量减少。6.接触时间：应保证吸附达到平衡时的时间，而该时间的大小取决于吸附速度V，V大则所需时间短。98

吸附剂的再生用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到能重复使用的目的。1.加热再生法：由脱水、干燥、炭化，活化、冷却等5步组成2.药剂再生法：无机酸或NaOH，有机溶剂（苯、丙酮等）3.化学氧化法：电解氧化法，O3氧化法，湿式氧化法。4.生物法：利用微生物的作用，将被活性炭吸附的有机物加以氧化分解。99吸附法在废水处理中的应用1.活性炭对有机物的吸附特别适合于难降解的有机物和用一般方法难以去除的溶解性有机物——用吸附实验确定去除率。2.对无机物的吸附活性炭对金属具有很强的吸附能力。100

活性炭吸附的优点：（1）处理程度高，用于城市污水的深度处理，ηBOD5=99%；出水TOC=1~3mg/L。（2）应用范围广，对绝大多数有机物都有效（3）适应性强，对水量和有机物负荷的变动具有较强的适应性。（4）粒状炭可再生重复使用。（5）可回收有用物质。（6）设备紧凑、管理方便。（7）不仅具有吸附作用，而且还有生物降解作用。101吸附势能曲线(H2在Ni上）H2(g)H2(表面)2H(表面）Ed:解吸活化能Ea:化学吸附活化能ΔaH:物理吸附热ΔrH:化学吸附(反应)热DHH:H2的离解能ΔrHmEdEaΔaHrEpH2(g)HDHH102一、吸附设备的类型吸附设备的类型固定床吸附器移动床吸附器流化床吸附器其它旋转床吸附器浆液吸附4.2.3吸附设备103二、吸附设备的特点

1、固定床吸附器:结构简单、工艺成熟、性能