环境工程原理课件图文解析一五

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.吸附平衡在吸吸附操作中的的应用(1)判断传质过程程进行的方向向(2)指明传质过程程进行的极限限(3)计算过程的推推动力二、吸附速率率吸附的过程分分为三步：①外扩散过程程；②内扩散过;③吸附质被吸附附剂吸附。吸附质在吸附剂上的扩散示意图吸附过程复杂杂，影响因素素多，吸附速速率方程一般般是凭经验或或根据模拟试试验来确定1.外扩散速率方方程2.内扩散速率方方程3.总吸附速率方方程｛第三节吸附附分离工艺简简介工业吸附过程程两步骤:①吸附操作②再生操作一、固定床吸吸附固定床吸附是是在固定床吸附器上上进行分离的操作工艺1.工作原理(1)透过曲线吸附透过曲线线(2)吸附等温线对对透过曲线的的影响①优惠吸附等温温线②线性吸附等温温线③非优惠吸附等等温线吸附等温线对浓度波的影响2.固定床吸附流流程(1)双器流程双器流程(2)串联流程串联流程(3)并联流程并联流程二、模拟移动动床吸附移动床吸附原原理图模拟移动床分分离操作示意意图三、变压吸附附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曲线2.变压吸附的工工业流程(1)二塔流程双塔变压吸附附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是工业上常用用的流程①吸附阶段②均压阶段③并流降压阶段段④逆流降压阶段段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工工艺流程图蜂窝转轮吸附流程程(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示示意图5．搅拌槽接触吸附附搅拌槽接触吸附操操作第四节吸附分离在环保工工业中的应用一、用于气态污染染物的控制(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)含氟废气的净化输送床净化含氟废废气工艺流程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)清除和回收挥发性性有机化合物挥发性有机物对环环境的影响：①大多数有毒、有恶臭，一一部分有致癌性；；②在阳光照射下,生成光化学烟雾；；③卤代烃类可破坏坏臭氧层。(5)含汞及含汞化合物物蒸气的净化(6)恶臭及其他有毒有有害物质脱除(7)核废气和其他放射射性废气