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吸收、吸附与离子交换.ppt

发布:2017-11-07约5.57千字共63页下载文档
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液—固与气—固吸附不同的是溶剂也被吸附。 要考虑: (1)界面上固体与溶质间的作用力 (2)固体与溶剂间的作用力 (3)溶液中溶质与溶剂间的作用力。 (2)液—固吸附等温线 影响液一固吸附的因素有温度、溶液的浓度、吸附剂的结构性能以及溶质和溶剂的性质等。 一般而言,溶质的溶解度越小,吸附量越大;温度越高,吸附量越小。 吸附等温线: (4)线性吸附: (2)促进吸附: (3)强烈促进吸附 (1)不可逆吸附: q*= 常数 (5)非促进吸附:比较少见 不同吸附体系的吸附等温线形状很不一样 双组分吸附 fy—固相中溶质浓度 fx—液相中溶质浓度 分离系数: 双组分体系的吸附平衡(两组分同时被吸收) 分离系数:两组分对吸附剂的亲和能力(恒比吸附时,α=1) 分离系数:固相细孔液体中两组分浓度比,除以液相中两组分浓度比。 2. 吸附速率 吸附机理—吸附过程分为三步: (1)吸附质从液相主体向吸附剂外表面扩散,并到达固体表面; (2)吸附质沿固体内部的细孔扩散,并到达吸附剂内表面; (3)在吸附剂内表面上被吸附。 一般吸附过程取决于前两步。 吸附速率:单位时间内单位体积吸附剂上吸附的吸附质量。 外扩散传质速率 内扩散传质速率 单位体积吸附剂的表面积 吸附剂的松密度 液相主体浓度- 界面上液体浓度 外扩散传质系数 固相界面吸附量- 固体内部吸附量 内扩散传质系数 Di:固体内扩散系数 E:平衡常数 两式 联立 外扩散: 内扩散 忽略界面上的传质阻力, 则: qi=Emri q=Emr* 总体积传质系数 总传质速率 液相阻力1/kLa与固相阻力1/ksaEm之比为: 若er0.01,为内扩散控制; 若er10,为外扩散控制。 液相与固相何者为传质控制因素? 内部扩散系数 (一) 操 作 方 法 1. 分级接触吸附 2. 连续逆流吸附 三. 吸附计算 本课仅限于单组分吸附计算 单级接触吸附 将体积V、浓度ρ0溶液与质量m的吸附剂混合,直至完成吸附 对吸附质进行物料衡算: m(q-q0)=V(r0-r) 分级接触式吸附 若q0=0,且平衡关系符合Freundlich方程,则: 2.多级错流接触吸附 以二级吸附为例: m1(q1-q0)=V(r0-r1) m2(q2-q0)=V(r1-r2) 若q0=0,且平衡关系符合 Freundlich方程, 则有: 吸附剂总用量为 当r1满足此式时吸附剂用量最少。 多级逆流式接触吸附图解 连续逆流吸附 dz 吸附剂 qm q2 q qm q1 溶液 qv r2 r qv r1 由塔顶至此截面间的床层列为恒算范围,对吸附质进行物料恒算 作微元高度填充床的吸附质的物料衡算: qvdr=qmdq 吸附剂 qm q2 q qm q1 溶液 qv r2 r qv r1 dz 以A为截面积: raAdz= qmdt 又: radq=Kla(r-r*)dt qvdr =KlaA(r-r*)dz 积分 松密度 传质速率方程 三式联立 操作方法: (1)分级接触; (2)微分接触。 吸附分离过程一般包括三步: (1)吸附; (2)吸附剂分离; (3)吸附剂再生。 4 吸附设备 接触过滤吸附设备 接触过滤吸附设备 1——混合桶 2——料泵 3——压滤机 4——贮桶 在混合桶内实现吸附,要求吸附剂颗粒悬浮,与液体充分接触,增大固—液接触表面,一般使用细颗粒吸附剂(200目以上)。 操作温度愈高,液体粘度愈低,扩散速率愈快,有利于增加吸附速率。 温度高对吸附平衡不利。 吸附速率增加一般可抵消对平衡的不良影响。 固定床吸附设备 结构类似于填料吸收塔。吸附后溶液从下方排出,饱和后的吸附剂也从下方卸出。 定义:用适当液体(吸收剂S)与混合气体接触,以除去混合气体中一种或几种组分(溶质A)的操作。不被吸收的组分称为惰性气体或载体B。 第一节 吸收 一、概述 吸收操作流程 双膜理论模型 要点: (1)?相界面两侧流体的对流传质阻力全部集中在界面两侧的两个停滞膜内,膜内传质方式为分子扩散。 (2)相界面上没有传质阻力,即可认为所需的传质推动力为零,或气液两相在相界面处达到平衡。 气膜 液膜 吸收的机理——双膜理论(two-film theory) 二、气体吸收的平衡关系 (一)气体在液体中的
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