精选环境工程原理第八章吸附讲义.(ppt)
合集下载
环境工程原理第八章吸附ppt课件
第二节 吸附剂
(2)降低压力
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 1.37～4.12 MPa压力下吸附，然后在常压
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力
所引起的，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。
下脱附，从而可得到高纯度氢，吸附剂也得到再生。
变压吸附 ——根据系统操作压力变化不同，变压吸附循环可
以是常压吸附、真空解吸，加压吸附、常压解吸，加压吸附、真空
解吸等几种方法。
第二节 吸附剂
(3) 通气吹扫 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。
第二节 吸附剂
四、吸附剂选择的影响因素
如何选择适宜的吸附剂？ ——需要根据被分离对象、分离条件和吸附剂本身的特点 确定 ——需要进行试验研究
第二节 吸附剂
(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝， 或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可 以与纸浆混粘制成活性炭纸。
(2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭 化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分 布结构的活性炭纤维。
最新环境工程原理学习课件教学课件PPt吸附
第二节 吸附剂
活性炭的优点：是吸附容量大，抗酸耐碱、化学稳定
性好，解吸容易，在高温下进行解吸再生时其晶体结构不 发生变化，热稳定性高，经多次吸附和解吸操作，仍能保 持原有的吸附性能。 活性炭常用于溶剂回收，溶液脱色、除臭、净制等过
程。是当前应用最普遍的吸附剂。
第二节 吸附剂
（二）活性炭纤维
活性炭纤维吸附能力比一般活性炭要高1～10倍。
活性炭纤维分为两种：
(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝，
或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可
以与纸浆混粘制成活性炭纸。 (2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭 化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分 布结构的活性炭纤维。
第二节 吸附剂
（三）硅胶
吸附速度
吸附剂吸附能力用吸附量q表示。
第三节 吸附平衡
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔 所提供的比表面积基本上不起作用。 活性炭细孔分布情况：
• 微孔：<2 nm，占总比表面95％：主要支配吸附量
• 过渡孔：2-100nm，<5％：起通道和吸附作用
• 大孔：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影
响吸附速度。
面，从而实现特定组分分离的操作过程。
• 被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 • 吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂 • 吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附 • 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸
• 吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面
第一节 吸附分离操作的基本概念
是一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗粒
环境工程原理：第08章吸收.
稀溶液下
•溶质在气液两相之间的相平衡
亨利定律
•溶质在液相中的化学反应平衡
液相中物理溶解 态的溶质浓度
溶质气相分压
化学反应的平衡条件
假设溶质A仅与一种活性组分反应（单一组分），
反应关系式为： aA bB mM
（8.3.1）
化学反应平衡常数：
Mm
K Aa Bb
[A]——液相中未反应的，以物理溶解态存在的溶质浓度
采用吸收法处理气态污染物时，通常采用化学吸收。
• 湿式脱硫：石灰/石灰石洗涤烟气脱硫 • 干法脱硫：喷雾干燥烟气脱硫：SO2被雾化的
Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 • 水、酸、碱吸收净化含NOx废气（硝酸生产过程） • 水、碱液吸收净化含氟废气（磷酸生产中）
一、化学吸收的特点
溶质A被吸收剂吸收后，继续与吸收剂或者其中的活 性组分B发生化学反应。 气液相际传质和液相内的化学反应同时进行。
1.气液平衡
溶质A溶
解速度 气体
平衡分压, pA* 摩尔分数, yA 摩尔比，YA
…….
相际动态平衡
液体
溶质挥 发速度
如果温度和总压一定，溶质在液体 中的溶解度只取决于溶质在气相中 的组成。
气-液相平衡关系又称溶解度曲线
饱和浓度
质量浓度，A
物质的量浓度，cA 摩尔分数，xA 摩尔比，XA
2.亨利（Henry）定律
单组分等温物理吸收是最简单和最基础的。
第二节 物理吸收
一、物理吸收的热力学基础 二、物理吸收的动力学基础
一、物理吸收的热力学基础
热力学讨论的是： 过程发生的方向、所能达到的极限及推动力。物理吸
收仅仅涉及某一组分的简单传质过程。溶质在气液两相间 的平衡关系是研究吸收热力学的基础。
环境工程学节 离子交换和吸附
固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质，比 表面积大；
水中被吸附物质：吸附质
22
22
补充：吸附的原理 1）吸附剂表面存在剩余力场（即具有表面能）； 2）根据热力学第二定律，表面能有自动变小的趋势
。 3）当吸附质达到吸附剂表面时，致使界面上的分子
受力变得均衡一些，从而降低了这种表面能。这就是 吸附过程自动发生的一种推动力。
再生：3－5％NaCl
16
16
离子交换法在水处理中的应用
2．水的脱盐
RH+M+ _M+ RM+H+
再 生
ROH+N- _N- RN+OH-
再 生
H ++O H 17- H 2 O
17
离子交换法在水处理中的应用
3. 电镀含铬废水的处理
生产实践表明，在电镀车间铬镀槽的洗涤水闭路 循环系统中采用离子交换法分离、回收铬酸是有效的。
③再生方式：固定床的再生主要有顺流和逆流两种方式。 逆流再生时，再生剂耗量少(比顺流法少40％左右)，再生效率高， 而且能保证出水质量，但设备较复杂，操作控制较严格。
15
离子交换法在水处理中的应用
1 水的软化 硬度：Ca2+、Mg2+
2 R N a + C a 2 + 软 再 化 生R 2 C a + 2 N a +
（2）弱酸性阳离子（－COOH，碱性条件下才有较高的交 换能力 ）
（3）强碱性阴离子（－NOH季胺碱基或-NCl季胺盐基，交 换能力与pH值无关）
（4）弱碱性阴离子（－NH3OH、-NH2OH、 - NHOH ，酸
性条件下才有较高的交换能力）
6
水中被吸附物质：吸附质
22
22
补充：吸附的原理 1）吸附剂表面存在剩余力场（即具有表面能）； 2）根据热力学第二定律，表面能有自动变小的趋势
。 3）当吸附质达到吸附剂表面时，致使界面上的分子
受力变得均衡一些，从而降低了这种表面能。这就是 吸附过程自动发生的一种推动力。
再生：3－5％NaCl
16
16
离子交换法在水处理中的应用
2．水的脱盐
RH+M+ _M+ RM+H+
再 生
ROH+N- _N- RN+OH-
再 生
H ++O H 17- H 2 O
17
离子交换法在水处理中的应用
3. 电镀含铬废水的处理
生产实践表明，在电镀车间铬镀槽的洗涤水闭路 循环系统中采用离子交换法分离、回收铬酸是有效的。
③再生方式：固定床的再生主要有顺流和逆流两种方式。 逆流再生时，再生剂耗量少(比顺流法少40％左右)，再生效率高， 而且能保证出水质量，但设备较复杂，操作控制较严格。
15
离子交换法在水处理中的应用
1 水的软化 硬度：Ca2+、Mg2+
2 R N a + C a 2 + 软 再 化 生R 2 C a + 2 N a +
（2）弱酸性阳离子（－COOH，碱性条件下才有较高的交 换能力 ）
（3）强碱性阴离子（－NOH季胺碱基或-NCl季胺盐基，交 换能力与pH值无关）
（4）弱碱性阴离子（－NH3OH、-NH2OH、 - NHOH ，酸
性条件下才有较高的交换能力）
6
环境工程学原理吸附
具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂.
第二节 吸附剂
二、几种常用的吸附剂
（一）活性炭
活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、 秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。 炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 活化：形成发达的细孔。两种办法:
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。 • 如石灰吸附CO2 → CaCO3 • 吸附热大(化学反应热)，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
第一节 吸附分离操作的基本概念
物理吸附和化学吸附的比较
物理吸附
化学吸附
吸附力 范德华力
化学键力
吸附热 较小(～液化热)
较大
选择性 无选择性
有选择性
稳定性 不稳定,易解吸
稳定
分子层 单分子层或多分子层 单分子层
吸附速率 较快,
较慢.
受温度影响小
受温度影响大
物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键 的生成与破坏，也没有原子重排等。化学吸附相当与吸附剂 表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外-可 见光谱中会出现新的特征吸收带。
位阻吸附时，分子筛吸附有极高的选择性，它能将只有分子 大小和形状稍有差异的混合物分开，这是一般分离方法难以 实现的。
缺点：由于吸附剂是固体，难于实现连续操作；吸附剂的吸 附容量小，再生频繁，不适用分离高浓度体系等，这些使吸 附操作的应用受到了一定的限制。
第九章第一节第吸一附分节离操吸作的附基本分概离念 操作的基本概念
第二节 吸附剂
二、几种常用的吸附剂
（一）活性炭
活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、 秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。 炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 活化：形成发达的细孔。两种办法:
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。 • 如石灰吸附CO2 → CaCO3 • 吸附热大(化学反应热)，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
第一节 吸附分离操作的基本概念
物理吸附和化学吸附的比较
物理吸附
化学吸附
吸附力 范德华力
化学键力
吸附热 较小(～液化热)
较大
选择性 无选择性
有选择性
稳定性 不稳定,易解吸
稳定
分子层 单分子层或多分子层 单分子层
吸附速率 较快,
较慢.
受温度影响小
受温度影响大
物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键 的生成与破坏，也没有原子重排等。化学吸附相当与吸附剂 表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外-可 见光谱中会出现新的特征吸收带。
位阻吸附时，分子筛吸附有极高的选择性，它能将只有分子 大小和形状稍有差异的混合物分开，这是一般分离方法难以 实现的。
缺点：由于吸附剂是固体，难于实现连续操作；吸附剂的吸 附容量小，再生频繁，不适用分离高浓度体系等，这些使吸 附操作的应用受到了一定的限制。
第九章第一节第吸一附分节离操吸作的附基本分概离念 操作的基本概念
水质工程学吸附全解课件
06
吸附过程的经济技术评估与 案例分析
经济技术评估方法与指标
评估方法
吸附过程的经济技术评估主要包 括生命周期成本分析、投资回报 率分析、成本效益分析等。
评估指标
主要的评估指标包括每吨水的处 理成本、设备运行效率、设备维 护费用、设备使用寿命等。
吸附工艺的经济技术评估
工艺选择
根据原水水质、处理要求和场地条件 等因素，选择合适的吸附工艺，并进 行技术经济比较。
03
吸附平衡与动力学
吸附平衡
01
02
03
定义
吸附平衡是指在水处理过 程中，吸附剂与水中污染 物通过相互作用达到动态 平衡的状态。
平衡机制
吸附平衡主要受污染物在 水中的溶解度、吸附剂的 表面性质、以及水中的pH 值等因素影响。
吸附等温线
描述了在不同温度和压力 条件下，吸附剂对污染物 的吸附量与溶液中污染物 浓度的关系曲线。
03
固定床吸附设备
利用固定床层进行吸附，适用于大流量、低 浓度污染物的处理；
05
02
物理吸附设备
利用吸附剂的多孔性和高比表面积，通过物 理吸附去除水中的污染物；
04
按结构
可分为固定床吸附设备和移动床吸附 设备；
06
移动床吸附设备
利用移动床层进行吸附，适用于高浓度污染物 的处理。
常用吸附工艺流程
01
02
03
04
原水进入吸附塔前，需进行预 处理，以去除大颗粒物和悬浮
物；
预处理后的水进入吸附塔，与 吸附剂接触，污染物被吸附；
吸附后的水经过排放口排出， 或进行后续处理；
吸附剂可通过空气吹脱或水洗 脱方式进行再生。
吸附塔的设计与优化
化工原理吸附PPT
吸附质在吸附剂表面形成单分子层或多分子层，通过分子间作用力、静电 力或化学键等作用力进行结合。
常见吸附分离工艺流程
固定床吸附
移动床吸附
吸附剂装填于固定床中，流体通过固定床 时，被吸附的组分在吸附剂表面被吸附， 从而达到分离目的。
吸附剂在移动床中连续移动，同时完成吸 附和再生过程，适用于大规模生产。
吸附热
物理吸附过程中释放的吸附热较 小，这是因为吸附力相对较弱。
物理吸附的实际应用
01
气体分离
利用物理吸附可实现气体混合物 的有效分离，如变压吸附技术 （PSA）和液态净化技术。
气体储存
02
03
环境保护
通过物理吸附可实现气体的有效 储存，如利用活性炭等吸附剂储 存氢气和天然气。
利用物理吸附处理工业废气中的 有害气体，降低其对环境的污染。
在石油化工中的应用
总结词
吸附技术在石油化工中主要用于油品精 制、脱硫和催化剂回收等。
VS
详细描述
在油品精制过程中，吸附技术可用于去除 油品中的杂质和异味，提高油品质量和稳 定性。在脱硫过程中，吸附剂可选择性地 吸附油品中的硫化物，降低油品中硫的含 量。此外，吸附技术还可用于催化剂回收 ，通过吸附剂将废催化剂中的活性组分回 收再利用，降低生产成本并减少环境污染 。
利用磁性材料和有机高分子复合制备磁性吸附剂， 实现快速分离和简便操作。
纳米材料吸附剂
利用纳米材料的大比表面积和表面效应，制备高 效纳米吸附剂，用于水处理、气体分离等领域。
05
吸附分离工艺流程
吸附分离工艺流程的原理
吸附分离工艺利用吸附剂与吸附质之间的相互作用力，将吸附质从混合物 中分离出来。
吸附剂具有较大的比表面积和多孔性，能够提供大量的吸附位点，与吸附 质产生相互作用。
常见吸附分离工艺流程
固定床吸附
移动床吸附
吸附剂装填于固定床中，流体通过固定床 时，被吸附的组分在吸附剂表面被吸附， 从而达到分离目的。
吸附剂在移动床中连续移动，同时完成吸 附和再生过程，适用于大规模生产。
吸附热
物理吸附过程中释放的吸附热较 小，这是因为吸附力相对较弱。
物理吸附的实际应用
01
气体分离
利用物理吸附可实现气体混合物 的有效分离，如变压吸附技术 （PSA）和液态净化技术。
气体储存
02
03
环境保护
通过物理吸附可实现气体的有效 储存，如利用活性炭等吸附剂储 存氢气和天然气。
利用物理吸附处理工业废气中的 有害气体，降低其对环境的污染。
在石油化工中的应用
总结词
吸附技术在石油化工中主要用于油品精 制、脱硫和催化剂回收等。
VS
详细描述
在油品精制过程中，吸附技术可用于去除 油品中的杂质和异味，提高油品质量和稳 定性。在脱硫过程中，吸附剂可选择性地 吸附油品中的硫化物，降低油品中硫的含 量。此外，吸附技术还可用于催化剂回收 ，通过吸附剂将废催化剂中的活性组分回 收再利用，降低生产成本并减少环境污染 。
利用磁性材料和有机高分子复合制备磁性吸附剂， 实现快速分离和简便操作。
纳米材料吸附剂
利用纳米材料的大比表面积和表面效应，制备高 效纳米吸附剂，用于水处理、气体分离等领域。
05
吸附分离工艺流程
吸附分离工艺流程的原理
吸附分离工艺利用吸附剂与吸附质之间的相互作用力，将吸附质从混合物 中分离出来。
吸附剂具有较大的比表面积和多孔性，能够提供大量的吸附位点，与吸附 质产生相互作用。
吸附ppt课件
吸附剂的再生
概念：在吸附剂本身结构不发生 或很少发生变化的情况下，用某 种方法把吸附质从吸附剂孔隙中 除去，恢复吸附能力的过程。
方法：加热再生法、化学氧化法、 溶剂再生法、生物法
.
33
加热再生法：目前最常用最有效的再生 方法。
吸附
.
1
概念
通俗说法：一种物质在另一种物质表面上进行自动累积 浓集的现象。
专业说法：利用多孔性固体物质的表 面吸附污水中的一种或多种污染物。
能起吸附作用的多孔性固体物质—吸附剂
被吸附物质—吸附质
.
2
应用范围
脱色、除臭、脱除重 金属、各种溶解性有 机物、放射性元素等。
.
3
地位
预处理 二级处理后的深度处理
硅藻土
.
31
● 活性氧化铝：
具有许多毛细孔道，比表面积 大，可作为吸附剂、干燥剂及催化剂 使用。
活性氧化铝除氟类似于阴离子交 换树脂，但对氟离子的选择性阴离子 树脂大。活性氧化铝吸附脱氟效果 好，容量稳定，每立方米活性氧化铝 吸氟6400克。活性氧化铝球直径为 Φ2～3，Φ3～5，Φ4～6 。
.
32
.
9
吸附平衡：污水与吸附剂接触后， 一方面吸附质被吸附剂吸附，这是 吸附过程；另一方面一部分已被吸 附的吸附质因热运动而脱离吸附剂 表面，又回到液相中，这是解吸过 程。当吸附速度和解吸速度相等时， 即达到吸附平衡。
.
10
.
11
.
12
例：用活性炭吸附水中色素的试验 方程式为：q=3.9c0.5。今有100L溶 液，起初色素浓度为0.05g/L，欲将 色素除去90%，要加多少活性炭 （g）。
.
30
环境工程原理课件
第七章 过滤
1、写出过滤操作的基本原理。
2、简述表面过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系。
3、简述深层过滤过程中悬浮颗粒在床层中的主要运
动行为。
第八章 吸收
1、写出吸收的机理。 2、简述化学吸收与物理吸收的主要区别。 3、如何解释化学吸收中传质速率的增加？
第九章 吸附
1、写出吸附分离操作的基本概念。 2、什么是平衡吸附量？写出其计算表达式。 3、如何评价不同吸附剂对污染物的吸附性能？ 4、简述吸附过程的机理？ 5、简述内、外扩散控制的影响因素及其消除方法。
第十章 其他分离过程
1、写出离子交换的基本原理。 2、简述影响离子交换速度的主要因素。 3、写出萃取分离的原理。 4、简述萃取剂选择的原则。
计算题（课件）
第二章 第三章 第四章 第六章 第七章 第八章
第三章流体流动
1、什么是“内摩擦力”？ 2、简述流态对剪应力的影响。 3、什么是边界层分离？ 4、简述边界层分离的条件。流体沿平壁面的流动和理 想流体绕过圆柱体流动时是否会发生边界层分离？
第四章 热量传递
1、什么是热传导？ 2、什么是对流传热？ 3、写出傅立叶定律及其表达式。 4、简述强化换热器传递过程的途径。
第五章 质量传递
1、质量传递的含义是什么？
2、什么是分子扩散和涡流扩散？ 3、写出费克定律及其表达式。 4、什么是等分子反向扩散？ 5、什么是单向扩散？ 6、什么是主体流动？ 7、简述主体流动和分子扩散的关系。
8、简述对流传质过程的机理。
第六章 沉降
1、写出沉降分离的一般原理 2、写出离心沉降和重力沉降的主要区别。
第一章 绪论
1、试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐 述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。 2、论述去除水中溶解性有机污染物的可能方法及各 方法的技术原理。 3、论述废物资源化的么是量纲和无量纲准数？写出量纲与单位区别。 2、什么是稳态系统和非稳态系统？其特征是什么？ 3、什么是封闭系统和开放系统？ 4、简述质量衡算的分析步骤。 5、简述能量衡算的分析步骤。
化工原理 吸附PPT幻灯片
吸附剂的选择
活性炭： 吸附力强，分离效果好，来
源容易，价格低廉。粉末状的 活性炭吸附量最大，吸附力也 最强，但因颗粒太细，过滤分 离比较困难，颗粒活性炭过滤 较容易。
生产过程中根据分离物质的 特性来选择合适的吸附剂。
吸附剂的选择
活性炭纤维：
活性炭纤维是用中 间产物碳素纤维活化而 制得的一种纤维状吸附 剂。活性炭纤维孔细， 孔径分布范围窄，外表 面积大，吸附与解吸的 速度快，吸附容量大， 流体通过阻力小。
解吸过程
1. 选择洗脱剂原则 a. 洗脱剂应容易溶胀吸附剂,如大网格吸附剂； b. 洗脱剂对被吸附物有较大的溶解度。
2.吸附在高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅 用水；
3.易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸； 4.流速 （空间速度，线速度）：洗脱液的流速务必
恰当控制。如果太快，洗脱物在两相中的平衡过 程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。
吸附分子量小的物质，选择比表面积大孔径小的 吸附剂；极性化合物选择极性吸附剂，非极性化 合物选择非极性吸附剂。
影响吸附过程的因素
2.吸附物的性质： 1）结构相似的化合物，在其他条件相同时，高 熔点的由于溶解度较低故易被吸附； 2）溶质自身或在介质中能缔合时利于吸附； 3）吸附物若在介质中离解，吸附量下降； 4）若在极性介质中吸附，必须在等电点附近的 PH范围内进行。
小组成员与分工
学号 20116934 20116935 20116937 20116946 20116952 20116955 20116954
姓名 陈岚 吴夏莲 徐君怡 罗静 杨睿 魏友武 董鹏
参与制作 讲解第二部分PPT 制作第二部分PPT PPT汇总及补充 讲解第一部分PPT 制作第一部分PPT 第一部分资料收集 第二部分资料收集
环境工程原理课件
第2页/共48页
一、解吸方法
（2）减压解吸 （3）加热解吸 （4）加热－减压解吸
第3页/共48页
二、气提解吸的计算
V Y1
L X1
推动力＝Y*-Y=X-X*
全塔物料衡算：
解吸塔
VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2) 操作线方程：
Y
Ls VB
X
Y1
Ls VB
X1
V Y2 L X2
第4页/共48页
第36页/共48页
2.板式塔应具备的功能
① 在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分 的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的 相际接触表面，减小传质阻力；
② 在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供 最大的传质推动力。
第37页/共48页
3.筛板塔的结构
气相通道 溢流堰 降液管
第38页/共48页
第19页/共48页
（2）填料类型
常用的填料可分为两大类：散装填料和规整填料。 散装填料由实心的固体块、中空的环形填料、表面开口 的鞍形填料等，其常用的构造材料包括陶瓷、金属、塑 料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、玻璃、石墨。陶瓷填料耐 腐蚀，但易碎，空隙率小；金属填料比表面积及空隙率 大，通量大，效率高，但不锈钢价贵，普通钢易腐蚀； 塑料填料比表面积大，空隙率较高，但不耐高温。
第43页/共48页
第七节 吸收气态污染物的工艺装置
（1）富液的处理 （2）除尘 （3）烟气的预冷却 （4）结垢与堵塞 （5）除污雾 （6）气体的再加热
第44页/共48页
锅炉
AH
EPS
脱硫风机
引风机
吸收塔
烟囱
除雾器 氧化风机
石灰石
球磨机
石灰石磨
粉系统
一、解吸方法
（2）减压解吸 （3）加热解吸 （4）加热－减压解吸
第3页/共48页
二、气提解吸的计算
V Y1
L X1
推动力＝Y*-Y=X-X*
全塔物料衡算：
解吸塔
VB(Y1-Y2)=Ls(X1-X2) 操作线方程：
Y
Ls VB
X
Y1
Ls VB
X1
V Y2 L X2
第4页/共48页
第36页/共48页
2.板式塔应具备的功能
① 在每块塔板上气液两相必须保持密切而充分 的接触，为传质过程提供足够大而且不断更新的 相际接触表面，减小传质阻力；
② 在塔内应尽量使气液两相呈逆流流动，以提供 最大的传质推动力。
第37页/共48页
3.筛板塔的结构
气相通道 溢流堰 降液管
第38页/共48页
第19页/共48页
（2）填料类型
常用的填料可分为两大类：散装填料和规整填料。 散装填料由实心的固体块、中空的环形填料、表面开口 的鞍形填料等，其常用的构造材料包括陶瓷、金属、塑 料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、玻璃、石墨。陶瓷填料耐 腐蚀，但易碎，空隙率小；金属填料比表面积及空隙率 大，通量大，效率高，但不锈钢价贵，普通钢易腐蚀； 塑料填料比表面积大，空隙率较高，但不耐高温。
第43页/共48页
第七节 吸收气态污染物的工艺装置
（1）富液的处理 （2）除尘 （3）烟气的预冷却 （4）结垢与堵塞 （5）除污雾 （6）气体的再加热
第44页/共48页
锅炉
AH
EPS
脱硫风机
引风机
吸收塔
烟囱
除雾器 氧化风机
石灰石
球磨机
石灰石磨
粉系统
环境工程原理--吸附
第 七 章 吸 附
本章主要内容
第一节
第二节 第三节 第四节
概述
吸附平衡 吸附速率 吸附操作及计算
第一节 吸附分离操作的基本概念
•一：吸附操作------利用多孔固体物质选择性的吸附流体中的
一种或多种组分，从而使流体混合物得以分离的方法。 •被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 •用于吸附的多孔固体物质——称为吸附剂 •吸附质附着到吸附剂表面的过程——吸附 吸附质从吸附剂表面脱离的过程——解吸或脱附 •吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面 吸收质的传递方向：
假设： • 吸附分子在吸附剂上是按各个层次排列的。 • 吸附过程取决于范德华引力，吸附质可以在吸附剂表面一 层一层地累叠吸附。 • 每一层吸附都符合Langmuir公式。
q
kb pq m p ( p p0 )[(1 ( kb 1) ] p0
(9.3.6)
p0——吸附质组分的饱和蒸气压
q=f(q,T)
单分子层吸附等温线 不同温度下NH3在木炭上的吸附等温线
具有代表性的等温吸附方程
1. 朗格谬尔（langmuir)公式
q=kө=kbp/(1+bp)
q—平衡吸附量
p—吸附质分压 ө —覆盖度，即吸附剂表面被吸附质分子覆盖的比例 ，量纲为一 k，b —为常数 ө=V/vm V，vm —分别为气体分压为p时吸 附剂覆盖单层 分子时被吸附气体在标准状况下的体积。
在溶剂的吸附作用忽略不计时，可以认为是单组分吸附。
2. 吸附等温线测定方法： 假设溶剂不被吸附，或者液体混合物是溶质的稀溶液 ,则V不变，测定溶液与吸附剂接触前后的浓度变化 达到吸附平衡时：
V：液体容积， m：吸附剂质量
q = V(C0-C*)/m
本章主要内容
第一节
第二节 第三节 第四节
概述
吸附平衡 吸附速率 吸附操作及计算
第一节 吸附分离操作的基本概念
•一：吸附操作------利用多孔固体物质选择性的吸附流体中的
一种或多种组分，从而使流体混合物得以分离的方法。 •被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 •用于吸附的多孔固体物质——称为吸附剂 •吸附质附着到吸附剂表面的过程——吸附 吸附质从吸附剂表面脱离的过程——解吸或脱附 •吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面 吸收质的传递方向：
假设： • 吸附分子在吸附剂上是按各个层次排列的。 • 吸附过程取决于范德华引力，吸附质可以在吸附剂表面一 层一层地累叠吸附。 • 每一层吸附都符合Langmuir公式。
q
kb pq m p ( p p0 )[(1 ( kb 1) ] p0
(9.3.6)
p0——吸附质组分的饱和蒸气压
q=f(q,T)
单分子层吸附等温线 不同温度下NH3在木炭上的吸附等温线
具有代表性的等温吸附方程
1. 朗格谬尔（langmuir)公式
q=kө=kbp/(1+bp)
q—平衡吸附量
p—吸附质分压 ө —覆盖度，即吸附剂表面被吸附质分子覆盖的比例 ，量纲为一 k，b —为常数 ө=V/vm V，vm —分别为气体分压为p时吸 附剂覆盖单层 分子时被吸附气体在标准状况下的体积。
在溶剂的吸附作用忽略不计时，可以认为是单组分吸附。
2. 吸附等温线测定方法： 假设溶剂不被吸附，或者液体混合物是溶质的稀溶液 ,则V不变，测定溶液与吸附剂接触前后的浓度变化 达到吸附平衡时：
V：液体容积， m：吸附剂质量
q = V(C0-C*)/m
环境工程第八章沉降(极力推荐)ppt
AP：颗粒的投影面积
浮力Fb 重力Fg
Fg
6
dP3Pg
Fb
6
dP3g
根据牛顿第二定律，颗粒 将产生向下运行的加速度
Fg
Fb
mdu dt
-
达到平衡时：
Fg Fb FD0
6d P 3
P g6d P 3g C D4d P 2(
u t2)0 2
ut
4(P )dPg 3CD
……(8-2-5)
ut——颗粒终端沉降速度（terminal velocity ）
重力场
离心力场
相对运动
电场
惯性力场
固体颗粒物
液珠
沉降表面：器底、 器壁或其他表面
-
重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
沉降过程 作用力
特征
重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
重力 离心力 电场力 惯性力 热运动
沉降速度小，适用于较大颗粒分离 适用于不同大小颗粒的分离 带电微细颗粒（<0.1m）的分离 适用于10m粉尘的分离 微细粒子（<0.01m）的分离
隔离/分 离/转化 方式的优 选与组合
装置的优 化设计
操作方式和操 作条件的优化
介质的混合状态和流体流态的优化 迁移（物质、能量）和反应速率的强化
污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除
-
《环境工程原理》与其它学科的关系
化化工工原原理理
传传递递过过程程
反应工程
原原理理 环境工 原理 环程境原工理程原理
dP3g(P ) 2
1.74 K 1000
K3.3105
-
例 8-2-1：求直径为 40m，密度为 2700kg/m3 的固体颗粒在 20℃的 常压空气中的自由沉降速度。已知 20℃，常压状态下空气密度为 1.205 kg/m3，粘度为 1.81×10-5Pa·s。 解：（1）试差法
浮力Fb 重力Fg
Fg
6
dP3Pg
Fb
6
dP3g
根据牛顿第二定律，颗粒 将产生向下运行的加速度
Fg
Fb
mdu dt
-
达到平衡时：
Fg Fb FD0
6d P 3
P g6d P 3g C D4d P 2(
u t2)0 2
ut
4(P )dPg 3CD
……(8-2-5)
ut——颗粒终端沉降速度（terminal velocity ）
重力场
离心力场
相对运动
电场
惯性力场
固体颗粒物
液珠
沉降表面：器底、 器壁或其他表面
-
重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
沉降过程 作用力
特征
重力沉降 离心沉降 电沉降 惯性沉降 扩散沉降
重力 离心力 电场力 惯性力 热运动
沉降速度小，适用于较大颗粒分离 适用于不同大小颗粒的分离 带电微细颗粒（<0.1m）的分离 适用于10m粉尘的分离 微细粒子（<0.01m）的分离
隔离/分 离/转化 方式的优 选与组合
装置的优 化设计
操作方式和操 作条件的优化
介质的混合状态和流体流态的优化 迁移（物质、能量）和反应速率的强化
污染物的高效（去除效率、能耗）、快速去除
-
《环境工程原理》与其它学科的关系
化化工工原原理理
传传递递过过程程
反应工程
原原理理 环境工 原理 环程境原工理程原理
dP3g(P ) 2
1.74 K 1000
K3.3105
-
例 8-2-1：求直径为 40m，密度为 2700kg/m3 的固体颗粒在 20℃的 常压空气中的自由沉降速度。已知 20℃，常压状态下空气密度为 1.205 kg/m3，粘度为 1.81×10-5Pa·s。 解：（1）试差法
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
气体法：通入水蒸气，温度在800－1000度； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等 比表面积：500－1700 m2/g
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔 所提供的比表面积基本上不起作用。 活性炭细孔分布情况：
• 微孔：<2 nm，占总比表面95％：主要支配吸附量 • 过渡孔：2-100nm，<5％：起通道和吸附作用 • 大孔：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影
第二节 吸附剂
一、几种重常见吸附剂
活性炭、活性炭纤维； 吸附树脂； 特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛； 其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。
第二节 吸附剂
（一）活性炭
活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、 秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。 炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 活化：形成发达的细孔。两种办法:
⑴、化学吸附热与化学反应热相近，比物理吸附热大得多。如二氧化碳和 氢在各种吸附剂上的化学吸附热为83740J／mol和62800J／mol，而这两种 气体的物理吸附热约为25120J／mol和8374J／mol。 ⑵、化学吸附有较高的选择性。如氯可以被钨或镍化学吸附。物理吸附则 没有很高的选择性，它主要取决于气体或液体的物理性质及吸附剂的特性 。 ⑶、化学吸附时，温度对吸附速率的影响较显著，温度升高则吸附速率加 快，因其是一个活化过程，故又称活化吸附。而物理吸附即使在低温下， 吸附速率也可能较大，因它不属于活化吸附。 ⑷、化学吸附总是单分子层或单原子层，而物理吸附则不同，低压时，一 般是单分子层，但随着吸附质分压增大，吸附层可能转变成多分子层。
第一节 吸附分离操作的基本概念
炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，
再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后)降至0.005mg/L，
氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。
第一节 吸附分离操作的基本概念
气体处理
①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理 的气体量不宜过大； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。
脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF 、SO2、NOX等。
第二节 吸附剂
一、几种常用的吸附剂 二、吸附剂再生 三、吸附剂的性能要求 四、吸附剂选择的影响因素
• 环境领域： 水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷 空气：脱湿，有害气体，脱臭
特别适合于低浓度混合物的分离
第一节 吸附分离操作的基本概念
应用
给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。 废水处理 典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)； 组合工艺的达标把关措施；
活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适宜于处理 含汞量低的废水。
第九章第一节第吸一附分节离操吸作的附基本分概离念 操作的Βιβλιοθήκη 本概念二、吸附分离操作的应用
• 吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合 物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中 的痕量杂质。
• 日常生活： 木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化工领域： 产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液， 吸附 其中杂质，得到洁白的产品。
• 被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 • 吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂 • 吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附 • 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸 • 吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸附分离过程的适用范围： 吸附分离是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸 分子间力 附 剂 化学键力 表 面 静电引力
物理吸附 化学吸附 交换吸附
特征
表面能降低， 为放热反应；
吸附无选择性， 分子引力随分 子量增大而增 加；
无化学反应发 生。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附 • 按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除 • 按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应
，即各组分在固相（吸附剂）与流体间分配不同的性质使混合物中 难吸附与易吸附组分分离。
适宜的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性，故特别适 用于用精馏、吸收等方法难以分离的混合物的分离，以及气体与液 体中微量杂质的去除。
吸附操作条件比较容易实现。 吸附操作缺点，主要是理论尚不够完善成熟。
第一节 吸附分离操作的基本概念
精选环境工程原理 第八章吸附讲义 .(ppt)
第八章 吸附
第一节 吸附分离操作的基本概念 第二节 吸附剂 第三节 吸附平衡理论 第四节 吸附动力学 第五节 吸附操作与吸附穿透曲线
第一节 吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类 二、吸附分离操作的应用
第一节 吸附分离操作的基本概念
基本概念
• 吸附是固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面 能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而 停留在固体表面上 。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。 • 如石灰吸附CO2 → CaCO3 • 吸附热大，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
第一节 吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力
所引起的，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔 所提供的比表面积基本上不起作用。 活性炭细孔分布情况：
• 微孔：<2 nm，占总比表面95％：主要支配吸附量 • 过渡孔：2-100nm，<5％：起通道和吸附作用 • 大孔：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影
第二节 吸附剂
一、几种重常见吸附剂
活性炭、活性炭纤维； 吸附树脂； 特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛； 其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。
第二节 吸附剂
（一）活性炭
活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、 秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。 炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 活化：形成发达的细孔。两种办法:
⑴、化学吸附热与化学反应热相近，比物理吸附热大得多。如二氧化碳和 氢在各种吸附剂上的化学吸附热为83740J／mol和62800J／mol，而这两种 气体的物理吸附热约为25120J／mol和8374J／mol。 ⑵、化学吸附有较高的选择性。如氯可以被钨或镍化学吸附。物理吸附则 没有很高的选择性，它主要取决于气体或液体的物理性质及吸附剂的特性 。 ⑶、化学吸附时，温度对吸附速率的影响较显著，温度升高则吸附速率加 快，因其是一个活化过程，故又称活化吸附。而物理吸附即使在低温下， 吸附速率也可能较大，因它不属于活化吸附。 ⑷、化学吸附总是单分子层或单原子层，而物理吸附则不同，低压时，一 般是单分子层，但随着吸附质分压增大，吸附层可能转变成多分子层。
第一节 吸附分离操作的基本概念
炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，
再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后)降至0.005mg/L，
氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。
第一节 吸附分离操作的基本概念
气体处理
①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理 的气体量不宜过大； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。
脱除水分、有机蒸汽、恶臭、HF 、SO2、NOX等。
第二节 吸附剂
一、几种常用的吸附剂 二、吸附剂再生 三、吸附剂的性能要求 四、吸附剂选择的影响因素
• 环境领域： 水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷 空气：脱湿，有害气体，脱臭
特别适合于低浓度混合物的分离
第一节 吸附分离操作的基本概念
应用
给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。 废水处理 典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)； 组合工艺的达标把关措施；
活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适宜于处理 含汞量低的废水。
第九章第一节第吸一附分节离操吸作的附基本分概离念 操作的Βιβλιοθήκη 本概念二、吸附分离操作的应用
• 吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合 物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中 的痕量杂质。
• 日常生活： 木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化工领域： 产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液， 吸附 其中杂质，得到洁白的产品。
• 被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 • 吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂 • 吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附 • 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸 • 吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸附分离过程的适用范围： 吸附分离是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸 分子间力 附 剂 化学键力 表 面 静电引力
物理吸附 化学吸附 交换吸附
特征
表面能降低， 为放热反应；
吸附无选择性， 分子引力随分 子量增大而增 加；
无化学反应发 生。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附 • 按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除 • 按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应
，即各组分在固相（吸附剂）与流体间分配不同的性质使混合物中 难吸附与易吸附组分分离。
适宜的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性，故特别适 用于用精馏、吸收等方法难以分离的混合物的分离，以及气体与液 体中微量杂质的去除。
吸附操作条件比较容易实现。 吸附操作缺点，主要是理论尚不够完善成熟。
第一节 吸附分离操作的基本概念
精选环境工程原理 第八章吸附讲义 .(ppt)
第八章 吸附
第一节 吸附分离操作的基本概念 第二节 吸附剂 第三节 吸附平衡理论 第四节 吸附动力学 第五节 吸附操作与吸附穿透曲线
第一节 吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类 二、吸附分离操作的应用
第一节 吸附分离操作的基本概念
基本概念
• 吸附是固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面 能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而 停留在固体表面上 。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。 • 如石灰吸附CO2 → CaCO3 • 吸附热大，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
第一节 吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力
所引起的，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。