吸附法简介

吸附法简介
吸附是指物质(主要是固体物质)表面吸住周围介质(液体或气体)中的分子或离子现象。

        吸附也属于一种传质过程,物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力,但物质表面的分子,其中相对物质外部的作用力没有充分发挥,所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体,尤其是表面面积很大的情况下,这种吸附力能产生很大的作用,所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附,如活性炭、水膜等吸附法用多孔性固体吸附剂处理废水,使其中的污染物质被吸着于固体表面而分离的方法。吸附可分为物理吸附、化学吸附和生物吸附等。物理吸附剂和吸附质之间在分子间力作用下产生的。不产生化学变化。而化学吸附则是吸附剂和吸附质之间发生化学反应,生成化学键引起的吸附,因此化学吸附选择性较强。另外,在生物作用下也可以产生物吸附。在废水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木屑等。
吸附原理
固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力,
可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附,称为物理吸附;如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用,生成化学键引起吸附,称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附。 
   
        物理吸附和化学吸附并非不相容的,而且随着条件的变化可以相伴发生,但在一个系统中,可能某一种吸附是主要的。在污水处理中,多数情况下,往往是几种吸附的综合结果。

        一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。目前常用的公式有二:弗劳德利希(Freundlich)吸附等温式,朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式。

        1916年,朗格缪尔从动力学的观点出发,提出了固体对气体的吸附理论,称为单分子层吸附理论,该理论的基本假设如下:

        1苔丝论文)固体表面对气体的吸附是单分子层的;

        2)固体表面是均匀的,表面上所有部位的吸附能力相同;

        3)被吸附的气体分子间无相互作用力,吸附或脱附的难易与邻近有无吸附分子无关;

        4)吸附平衡是动态平衡,达到吸附平衡时,吸附和脱附过程速率相同。

        kakd分别代表吸附与脱附速率系数,设为固体表面被覆盖的分数,称为表面覆盖度:θ=被吸附质覆盖的固体表面积/固体总的表面积。

        依据吸附模型,吸附速率γ静态管理a应正比于气体的压力p及空间表面分数(1-θ),脱附速率γd应正比于表面覆盖度黑客社会工程学攻击θ,即:γa=ka1-θ);γd=kdθ 

        γa=γd当吸附达到平衡时,ka1-θp= kdθ

        解得:  θ=  kap /(  kd+  kap)           

        令:b=ka/kd,称为吸附平衡常数,也称为吸附系数。将其代入上式得:θ=bp/(1+bp)

        此式称为朗格缪尔吸附等温式。
吸附剂
吸附剂也称吸收剂.这种物质可使活性成分附着在其颗粒表面,使液态微量化合物添加剂变为固态化合物,有利于实施均匀混合.其特性是吸附性强,化学性质稳定. 吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类,如粗孔和细孔吸附剂,粉状、粒状、条状吸附剂,碳质和氧化物吸附剂,极性和非极性吸附剂等。

        吸附剂一般有以下特点:大的比表面、适宜的孔结构及表面结构;对吸附质有强烈的
吸附能力;一般不与吸附质和介质发生化学反应;制造方便,容易再生;有良好的机械强度等。衡量吸附剂的主要指标有:对不同气体杂质的吸附容量、磨耗率、松装堆积密度、比表面积、抗压碎强度等。用于滤除毒气,精炼石油和植物油,防止病毒和霉菌,回收天然气中的汽油以及食糖和其他带物质脱等。

        吸附剂一般也分为有机物和无机物两类,有机物类如小麦胚粉,脱脂的玉米胚粉,玉米芯碎片,粗麸皮,大豆细粉以及吸水性强的谷物类等.无机物类则包括二氧化硅,蛭石,硅酸钙等

        最具代表性的吸附剂是活性炭,吸附性能相当好,但是成本比较高,曾应用在松花江事件中用来吸附水体中的甲苯。其次还有分子筛、硅胶、活性铝、聚合物吸附剂和生物吸附剂等等。

        1 硅胶 
        2 活性炭 
        3 沸石分子筛 
        4 碳分子筛 
        5 腐植酸类吸附剂
吸附剂的再生法
当吸附进行一定时间后吸附剂的表面就会被吸附物所覆盖,使吸附能力急剧下降,此时就需将被吸附物脱附,使吸附剂得到再生。通常工业上采用的再生方法有下列几种: 

        (1) 降低压力 吸附过程与气相的压力有关。压力高,吸附进行得快,脱附进行得慢。当压力降低时,脱附现象开始显著。所以操作压力降低后,被吸附的物质就会脱离吸附剂表面返回气相。有时为了脱附彻底,甚至采用抽真空的办法。这种改变压力的再生操作,在变压吸附中广为应用。如吸附分离高纯度氢,先是在 1.374.12 MPa压力下吸附,然后在常压下脱附,从而可得到高纯度氢,吸附剂也得到再生。 
  
        (2) 东营孟兆军升高温度 吸附为放热过程。从热力学观点可知,温度降低有利于吸附,温度升高
有利于脱附。这是因为分子的动能随温度的升高而增加,使吸附在固体表面上的分子不稳定,不易被吸附剂表面的分子吸引力所控制,也就越容易逸入气相中去。工业上利用这一原理,提高吸附剂的温度,使被吸附物脱附。加热的方法有:一是用内盘管间接加热;一是用吸附质的热蒸气返回床层直接加热。两种方法也可联合使用。显然,吸附床层的传热速率也就决定了脱附速率
 
        (3) 通气吹扫 将吸附剂所不吸附或基本不吸附的气体通入吸附剂床层,进行吹扫,以降低吸附剂上的吸附质分压,从而达到脱附。当吹扫气的量一定时,脱附物质的量取决于该操作温度和总压下的平衡关系。 
  
        (4) 置换脱附 向床层中通入另一种流体,当该流体被吸附剂吸附的程度较吸附质弱时,通入的流体就将吸附质置换与吹扫出来,这种流体称为脱附剂 长沙县第六中学 脱附剂与吸附质的被吸附性能越接近,则脱附剂用量越省。如果通入的脱附剂,其被吸附程度比吸附质强时,则纯属置换脱附,否则就兼有吹扫作用。脱附剂被吸附的能力越强,则吸附质脱附就越彻底。这种脱附剂置换脱附的方法特别适用于热敏性物质。当然,采用置换脱 附时,还需将
脱附剂进行脱附。 

        在工业上常是根据情况将上述各方法综合使用,特别是经常把降压,升温和通气吹扫联合使用以达到吸附剂再生的目的。
 
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本文发布于:2024-09-21 19:39:49,感谢您对本站的认可!

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