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鞏義市亞泰凈水濾料廠


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技術(shù)文章

無煙煤濾料的吸附平衡線

閱讀:743發(fā)布時(shí)間:2013-4-18

 

  • 吸附是與吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)、吸附劑的表面特性及其他多種條件相關(guān)的復(fù)雜現(xiàn)象。目前,對(duì)單組分氣體的吸附研究比較透徹,其他像混合氣體的同時(shí)吸附、液相吸附等的機(jī)理尚未充分了解,一此相關(guān)的理論在應(yīng)用上都有一定的局限性。對(duì)于物理吸附,當(dāng)無煙煤濾料吸附劑表面的引力大于氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的反作用力時(shí),氣體在吸附劑表面發(fā)生凝聚。平衡狀態(tài)下吸附劑上吸附質(zhì)的分壓等于氣相中該組分的分壓,氣相分壓下降或溫度上升則被吸附的氣體很容易地從吸附劑表面發(fā)生脫附。工業(yè)化吸附操作過程中,吸附質(zhì)的回收、吸附劑的再生利用都是基于這種原理。
  • 在一定條件下,吸附劑與吸附質(zhì)接觸時(shí),吸附質(zhì)會(huì)在吸附劑上發(fā)生凝聚,與此同時(shí),凝聚在吸附劑表面的吸附質(zhì)也會(huì)向氣相中逸出。當(dāng)兩者的變化速率相等.吸附質(zhì)在氣固兩相中的濃度不再隨時(shí)間發(fā)牛變化時(shí),稱這種狀態(tài)為吸附平衡狀態(tài)。當(dāng)氣體和固體的性質(zhì)一定時(shí),平衡吸附量是氣體壓力及溫度的函數(shù)q=f(p,T)式中,q為平衡吸附量,kg(吸附質(zhì))/kg(吸附劑)或kmol(吸附質(zhì)) /kg(吸附劑)。
  • 通常情況下,無煙煤濾料吸附量隨溫度的上升而減少,隨壓力的升高而增大。低溫、高壓情況下吸附量大,極低溫情況下吸附ulq顯著增大。在恒定溫度下。吸附劑的平衡吸附量q與吸附質(zhì)在氣相中的組分分任P的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。許多學(xué)者提出了描述等溫吸附條件下吸附量與壓力的關(guān)系式,稱為等溫吸附方程。具有代表性的等溫吸附方程全要有以下幾種。
    1. Freundlich方程:以q表示平衡吸附量,A表示吸附質(zhì)的分壓,q與p的關(guān)系可以衷示為q=kp1/n 式中,k為常數(shù);n為常數(shù),1/n式表明吸附量與吸附質(zhì)分壓的1/n次方成正比。由于吸附等溫線的斜率隨吸附質(zhì)分壓的增加有較大變化,該方程往往不能描述整個(gè)分壓范圍的平衡關(guān)系,特別是在無煙煤濾料低和高壓區(qū)域內(nèi)不能得到滿意的實(shí)驗(yàn)擬合效果。
    2. Langmuir方程
      Lxngmui:的研究認(rèn)為固體表面的原子或分子存在向外的剩余價(jià)力,它可以捕捉氣體分子。這種剩余價(jià)力的作用范圍與分子直徑相當(dāng),因此吸附劑表面只能發(fā)生單分子層吸附.該方程推導(dǎo)的基本假定為:a.吸附劑表面性質(zhì)均一每一個(gè)具有剩余價(jià)力的表面分子或原子吸附一個(gè)氣體分子;b氣體分子在固體表面為單層吸附;c.吸附是動(dòng)態(tài)的,被吸附分子受熱運(yùn)動(dòng)影響可以重新回到氣相;d.吸附過程類似于氣體的凝結(jié)過程,脫附類似于掖體的蒸發(fā)過程。達(dá)到吸附平衡時(shí),脫附速度等于吸附速度;e.氣體分子在固體表面的凝結(jié)速度正比于該組分的氣相分壓;f.吸附在固體表面的氣體分子之問無作用力。
      設(shè)吸附劑表面覆蓋率為0,為吸附劑表面所有吸附點(diǎn)均被吸附質(zhì)覆蓋時(shí)的果殼活性炭吸附量,即飽和吸附IR。氣體的脫附速率與0成正比,可以表示為kaO,氣體的吸附速率與剩余吸附面積〔1-0)和氣體分壓成正比,可以表示為k,p(1-0)。吸附達(dá)到平衡時(shí),吸附速率與脫附速率相等,為吸附速率常數(shù);kd為脫附速率常數(shù)。當(dāng)氣相中吸附質(zhì)分壓較高,接近飽和蒸汽壓時(shí),該方程產(chǎn)生偏差。這是由于這時(shí)的吸附質(zhì)可以在微細(xì)的毛細(xì)管中冷凝,單分子層吸附的假設(shè)不再成立的緣故。
    3. BET方程:該方程式是山 Brunauer, Emmett和ler等基于多分子層吸附模型推導(dǎo)出來的。BET理論認(rèn)為吸附過程取決于范德瓦耳斯力。由于這種力的作用,一層以后,再一層一層吸附下去,只不過逐漸減弱而已。BET可使吸附質(zhì)在吸附劑表而吸附方程的表示形式為:式中,q為吸附量,kg(吸附質(zhì))/kg(吸附劑),qm為吸附劑表面*被吸附質(zhì)的單分子層覆蓋時(shí)的吸附量,kg(吸附質(zhì))/kg(吸附劑);Po為吸附質(zhì)組分的飽和蒸汽壓,Pa; k1,為常數(shù),其值與溫度、吸附熱和冷凝熱有關(guān)。BET方程中有兩個(gè)需要通過實(shí)驗(yàn)測定的參數(shù)(qm和kb),該方程的適應(yīng)性較廣,可以描述多種類型的吸附等溫線,但在吸附質(zhì)分壓很低或很高時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

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