源自13.1.3吸附设备及计算
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②多级错流吸附
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西 安 交 • 若吸附等温式满足Freundlich公式，对低浓度的溶液，吸附平衡关 大 系可写成：X=KY1/N，且，代入式（13—5），得 化 L Y0 Y1 1 工 L W KY1 n 常称固液比 W 原 理 电 ②多级错流吸附 子 其特点式溶液经过多级搅拌槽，而且各槽都补充新鲜 课 吸附剂，下面讨论两级错流吸附。 件
I II IV III V p/p0 图 13－ 1 五 种 物 理 吸 附 等 温 线
II类 其特点是不出现饱和值，随对比压力增加， 平衡吸附量急剧上升，曲线上凸，属于多分 子层物理吸附 。 III类 曲线下凹，吸附气体量随组分分压增加而 上升。
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西 安 交 大 IV类 能形成有限的多层吸附。开始吸附量随着气体中组分分压的增 加迅速增大，曲线凸起，吸附剂表面形成易于移动的单分子层吸 化 附；而后一段凸起的曲线表示由于吸附剂表面建立了类似液膜层 工 的多层分子吸附；两线段间的突变，说明有毛细孔的凝结现象。 原 V类 曲线一开始就下凹，吸附质较难被吸附，吸附量随气体中组分 浓度增加而缓慢上升，当接近饱和压力时，曲线趋于饱和，形成 理 多层吸附，有滞后效应。 电 子 课 2.液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线 件
Y0 b c Y0 f 1-f a c2 p 2 c1 p 1 z (a) Y d b W c d
Y
1-f a
(b) 图 13－ 11 （ a） 吸 附 负 荷 曲 线 ； （ b） 穿 透 曲 线
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13.1.3吸附设备及计算
• 固定床吸附分离计算
Y Y0 Yc Yb
za
za c d e
0
z 图 13－ 9 固 定 床 操 作 的 三 个 区
b wb (tn)
a we w (tc) (t)
图例： 饱和部分 吸附部分 未吸附部分
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13.1.3吸附设备及计算
• 吸附负荷曲线与穿透曲线的关系
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13.2膜分离
• • • • • • • • • 13.2.1概述 13.2.2分离膜与膜组件 13.2.3反渗透与纳滤 13.2.4超滤与微滤 13.2.5渗透气化与蒸汽渗透 13.2.6气体分离 13.2.7膜接触器 13.2.8电渗析 13.2.9膜组件特性及膜污染防治
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第十三章 其他分离过程
• 13.1 吸附
• 13.2 膜分离
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13.1 吸附
• 13.1.1概述
• 13.1.2 吸附平衡
• 13.1.3吸附设备及计算
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西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
13.2.1概述
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吸附的分类
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西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
13.1.1概述
• 吸附分离应用主要包括：
（1）气体和液体的深度干燥； （2）食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭； （3）有机烷烃的分离和精制； （4）气体的分离和精制； （5）从废水或废气中除去有害的物质。
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13.1.3吸附设备及计算
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西 安 交 ③多级逆流吸附 大 化 工 原 理 电 对吸附质进行无聊衡算（设共有N级）： 子 W (Ym 1 Ym ) L ( X m X m 1 ) 第m级 课 W (Y0 YN ) L ( X 1 X N 1 ) 全范围 件
5个假设 （1）传质区高度Za 与未饱和吸附容量f 的确定
（2）传质区传质单元数的确定
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西 安 交 大 • 移动床吸附器又称“超 吸附塔”，移动床吸附 化 器又称“超吸附塔”， 工 对原水与处理要求较低， 原 操作管理方便。 理 电 子 课 件
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13.1.3吸附设备及计算
知组成物得吸附。
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13.1.2 吸附平衡
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西 安 交 • 1.接触式吸附设备及计算 ： 大 常见的接触式吸附装置为接触式过滤吸附器，如图13—2 化 所示 空气 蒸汽 工 它属于分级接触，适用于 原 处理液态溶液。其特点是 过滤机 搅拌吸附槽 结构简单，操作容易。 理 蒸汽 电 按照原料、吸附细致的不同， 子 滤液贮槽 操作方式可分为单级吸附 课 和多级吸附，多级吸附又 分为多级错流和多级逆流 件 图 13－ 2 接 触 过 滤 式 吸 附 装 置 吸附。
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13.1.2 吸附平衡
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西 安 交 朗格缪尔关系式是一个理想得吸附公式，它代表了在均匀表面上吸 附分子间彼此没有相互作用得情况下，单分子层吸附达到平衡时 大 得规律。 化 工 2.Freundlich等温式 原 对于在等温情况下，吸附热随着覆盖率（即吸附量）得增加，呈 对数下降得吸附平衡，Freundlich提出下列公式： 理 q =k’y 1/ n qe=kpe1/ n 或 e e 电 ——式中，k,k’—Freundlich吸附系数 子 n—和温度有关得常数，一般认为n=2~10时为易吸收过 程；n<0.5时为难吸附过程。 课 件 Freundlich等稳式是经验公式，适用于低浓度气体或的浓度溶液未
13.1.3吸附设备及计算
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西 安 A 交 ①单级吸附 X Y －L / W Y 大 对吸附质进行物 料 Y Y B W 衡算 化 Y 工 W (Y0 Y1 ) L ( X 1 X 0 ) X X X 原 X 图 13－ 3 单 级 吸 附 操 作 流 程 理 式中，W—溶液中溶剂的质量，kg; L—吸附剂的质量，kg; 电 Y0、Y1—吸附质再吸附槽进、出扣溶液中的质量必， 子 kg(吸附质)/kg（溶剂）； 课 X0,X1— 吸附质再吸附槽进、出口吸附剂中的质量比， kg(吸附质)/kg(吸附剂)； 件
西 安 交 • 吸附平衡是指在一定温度和压力下，气固或液固两相充分 接触，最后吸附质在两相中达到动态平衡；也可以是含有 大 一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层，吸附质 化 流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动 工 态平衡。 原 • 1.单组分气相在固体上的吸附平衡 理 实验表明，当流体为气相时，对于一个给定的物系（即一定的吸 电 附剂和一定的吸附质），达到吸附平衡时，吸附量与温度及压 子 力有关，可表示为 qe =f(T,p) 课 件 当T为常熟，qe =f(p),它表明了平衡吸附量与压力之间的关系，
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西 安 交 概念 大 化 • 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离截 至，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力， 工 使原料中的膜组分选择性地优先透过膜，从而达到混 原 合物分离，并视线产物地提取、浓缩、纯化等目的的 一种新型分离过程。 理 电 压力差（也称跨膜压差）、浓度差、 推动力 子 电位差、温度差等 。 课 件 如微 滤 （ MF）、 超 滤（ UF）、纳滤 （ NF）与反 渗透 （RO）都是以压力差微推动力的膜分离过程。
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13.1.2 吸附平衡
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西 安 交 • ngmuir等温式 q 朗格缪尔单分子层吸附等温式：e=aqmpe/(1+ape) 大 化 式中，qm—表面上吸满单分子层吸附质得吸附量，kg(吸附 质)/kg(吸附剂)； 工 pe—吸附质得平衡分压，Pa ; 原 a—吸附系数。 理 格缪尔公式也常用于液相吸附，故又写成下述形式： 电 qe=aqmye/(1+a’ye) 子 课 式中，a’ —吸附系数； ye—吸附质在液相中得平衡浓度，摩尔分率。 件
13.1.1概述
• 吸附
多孔性固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余的表 面能，当流体中的某些物质碰撞固体表面时，受到这些 不平衡力的作用就会停留在固体表面上。
具有吸附作用的物质，称为吸附剂，被吸附的物质称为吸 附质。常见的吸附剂有活性炭、磺化煤、焦碳、木炭、 白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。
按照吸附作用力性质的不同，吸附可 以分为物理吸附、化学吸附和离子 交换吸附。 按照吸附条件是否发生变化，又可把 吸附分为变温吸附，变压吸附以及 返回 变浓度吸附。
Y2 X1
X2 图 13－ 4 二 级 错 流 吸 附
X0
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X1
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西 安 1 n 交 若平衡关系满足Freundlich公式， X KY ，且X =0，则 i i 0 大 L1 L2 1 Y Y Y Y ( 0 1 1 1 1 2) 化 W K Y n Y2 n (1 工 原 欲使吸附剂用量最小，必须使 d [( L1 L2 ) / W ] 理 0 dY1 电 对于一定的体系和分离要求，K，n，Y0和Y2均为常数，结合上 两式得 子 Y0 1 Y Y1 1 课 ( 1 )n 1 Y2 n n 件
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炭出口及进口 图 13－ 7 固 定 床 吸 附 结 构 示 意 图 冲洗水 表面冲洗 炭床表面