环境工程原理课件图文解析七

第五章吸附

学习目标了解吸附的特点，吸附剂的基本特征，各种类型的吸附剂及吸附在环境保护中的应用。理解吸附过程的基本原理，吸附速率方程式。掌握常用的吸附剂解吸再生方法，各种吸附分离工艺的原理、特点及流程。第一节概述

吸附是利用某些多孔性固体具有能够从流体混合物中选择性地凝聚一定组分在其表面上的能力。一、吸附与解吸1.吸附现象当流体与某些多孔性固体接触时，固体的表面对流体分子会产生吸附作用。

多孔性固体物质称为吸附剂;被吸附的物质称为吸附质。｛物理吸附｛

化学吸附吸附单分子层吸附多分子层吸附

(1)物理吸附是指由于吸附剂与吸附质之间的分子间力的作用所产生的吸附。作用力---范德华力物理吸附的特征:①吸附质和吸附剂间不发生化学反应，低温就能进行。②吸附一般没有选择性，只与分子间作用力的大小有关。③吸附为放热反应，因此低温有利于吸附。④吸附剂与吸附质间的吸附力不强。⑤吸附速率快，几乎不要活化能。(2)化学吸附是一种发生在固体颗粒表面的化学反应。作用力---化学键力化学吸附的特征：①吸附有很强的选择性。②吸附速率较慢，需要一定的活化能。③宜在较高温度下进行。温度对吸附过程的影响2.解吸与吸附剂的再生当系统温度升高或流体中吸附质浓度（或分压）降低时，被吸附物质将从固体表面逸出，这就是解吸。当吸附剂达到饱和后需要再生。再生方法有:⑴加热解吸再生⑵降压或真空解吸再生⑶溶剂萃取再生⑷置换再生⑸化学氧化再生二、吸附剂的基本特征(1)大的比表面积(2)具有良好的选择性(3)吸附容量大(4)具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸(5)有良好的热稳定性及化学稳定性(6)有良好的再生性能三、常用的吸附剂活性炭分子筛、活性氧化铝硅胶活性炭内部微孔分布

四、影响吸附的因素(1)操作条件(2)吸附剂的性质(3)吸附质的性质与浓度(4)吸附剂的活性(5)接触时间(6)吸附器的性能第二节吸附平衡与吸附速率

一、吸附平衡在一定条件下，当流体与吸附剂接触时，流体中吸附质将被吸附剂吸附。随着吸附过程的进行，吸附质在吸附剂表面上的数量逐渐增加，也出现了吸附质的解吸，且随时间的推移，解吸速率逐渐加快，当吸附速率和解吸速率相等时，吸附和解吸达到了动态平衡，称为吸附平衡。

吸附平衡关系通常用吸附等温线或吸附等温式表示1.气体的吸附平衡1．吸附等温线

吸附等温线的分类2．吸附等温方程式

①弗兰德里希（Freundlich）方程②朗格缪尔（Langmuir）方程③BET方程2.液体的吸附平衡3.吸附平平衡在在吸附附操作作中的的应用用(1)判断传传质过过程进进行的的方向向(2)指明传传质过过程进进行的的极限限(3)计算过过程的的推动动力二、吸吸附速速率吸附的的过程程分为为三步步：①外扩扩散过过程；；②内扩扩散过过;③吸附质质被吸吸附剂剂吸附附。吸附质在吸附剂上的扩散示意图吸附过过程复复杂，，影响响因素素多，，吸附附速率率方程程一般般是凭凭经验验或根根据模模拟试试验来来确定定1.外扩散散速率率方程程2.内扩散散速率率方程程3.总吸附附速率率方程程｛第三节节吸吸附分分离工工艺简简介工业吸吸附过过程两两步骤骤:①吸附操操作②再生操操作一、固固定床床吸附附固定床床吸附附是在在固定床吸吸附器器上进进行分分离的操作作工艺艺1.工作原原理(1)透过曲曲线吸附透透过曲曲线(2)吸附等等温线线对透透过曲曲线的的影响响①优惠吸吸附等等温线线②线性吸吸附等等温线线③非优惠惠吸附附等温温线吸附等温线对浓度波的影响2.固定床床吸附附流程程(1)双器流流程双器流流程(2)串联流流程串联流流程(3)并联流流程并联流流程二、模拟移动床床吸附移动床吸附原理理图模拟移动床分离离操作示意图三、变压吸附1.工作原理↑P↓T有利吸附↓P↑T有利解吸吸附量与组分分分压关系曲线2.变压吸附的工业业流程(1)二塔流程双塔变压吸附流流程改进双塔变压吸附流程(2)四塔流程四塔变压吸附流程是工工业上常用的流流程①吸附阶段②均压阶段③并流降压阶段④逆流降压阶段⑤清洗阶段⑥一段升压阶段⑦二段升压阶段流化床吸附器四、其他吸附分离方法连续流化床吸附附工艺流程图蜂窝转轮吸附流流程(3)回转床吸附回转床吸附器1-过滤器；2-冷却器；3-风机；4-电动机；5-吸附转筒；6-外壳；7-转筒电机；8-减速传动装置；；9-水蒸汽入口管；；10-脱附器出口管；；11-冷凝冷却器；12-分离器(4)参数泵参数泵工作原理理示意图5．搅拌槽接触吸吸附搅拌槽接触吸附附操作第四节吸附分离在环保保工业中的应用用一、用于气态污污染物的控制(1)烟气中的SO2的净化移动床吸附SO2工艺流程(2)硝酸尾气的净化化丝光沸石吸附NOx工艺流程1-风机；2-冷却塔；3-除雾器；4-吸附器；5-分离器；6-加热器；7-泵；8-冷凝冷却塔(3)含氟废气的净化化输送床净化含氟氟废气工艺流程程1-电解槽；2-集气罩；3-排气管；4-反应管；5-料仓；6-给料器；7-加料管；8-袋滤器；9-风机；10-烟囱(4)清除和回收挥发发性有机化合物物挥发性有机物对对环境的影响：：①大多数有毒、有恶臭，，一部分有致癌癌性；②在阳光照射下下,生成光化学烟雾雾；③卤代烃类可破破坏臭氧层。(5)含汞及含汞化合合物蒸气的净化化(6)恶臭及其他有毒毒有害物质脱除除(7)核废气和其他放放