液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线

安
交 液相吸附的机理比气相吸附要复杂，对大量有机化合
大 物吸附性能的研究表明 ：
化 （1）同族序列的有机化合物相对分子质量愈大， 吸附量愈 工 高； 原 （2）溶解度小，疏水程度高，则易吸附； 理 （3）一般芳香族化合物比脂肪族化合物更易吸附； 电 （4）知链化合物比侧链化合物更易吸附。
子 3.吸附等温方程
质)/kg(吸附剂)；
原
pe—吸附质得平衡分压，Pa ;
理
a—吸附系数。
电 格缪尔公式也常用于液相吸附，故又写成下述形式：
子
qe=aqmye/(1+a’ye)
课
式中，a’ —吸附系数；
件
ye—吸附质在液相中得平衡浓度，摩尔分率。
前页
9
后页
返回 主题
西
13.1.2 吸附平衡
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
化
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。
工
原
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、
理
白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。
电
按照吸附作用力性质的不同，吸附可
子
以分为物理吸附、化学吸附和离子
课 吸附的分类
IV III V
课
件
III类 曲线下凹，吸附气体量随组分分压增加而 上升。
p/p0 图 13－ 1 五 种 物 理 吸 附 等 温 线
前页
6
后页
返回 主题
西
13.1.2 吸附平衡
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
化
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 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
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
理 结构简单，操作容易。 蒸汽
电 按照原料、吸附细致的不同， 子 操作方式可分为单级吸附
搅拌吸附槽
过滤机 滤液贮槽
课 和多级吸附，多级吸附又
件 分为多级错流和多级逆流 吸附。
图 13－ 2 接 触 过 滤 式 吸 附 装 置
返回
前页
子
wenku.baidu.com
n—和温度有关得常数，一般认为n=2~10时为易吸收过
课
程；n<0.5时为难吸附过程。
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
知组成物得吸附。
前页
10
后页
返回 主题
西 13.1.3吸附设备及计算
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
大
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 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
理
对数下降得吸附平衡，Freundlich提出下列公式：
电
qe=kpe1/ n
或
q =k’y 1/ n ee
——式中，k,k’—Freundlich吸附系数
工 态平衡。
原 • 1.单组分气相在固体上的吸附平衡 理
电
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 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
课
qe =f(T,p)
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，
反映这一关系的曲线称为吸附等温线。
子
Y0、Y1— 吸 附 质 再 吸 附 槽 进 、 出 扣 溶 液 中 的 质 量 必 ， 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，
件 kg(吸附质)/kg(吸附剂)；
课
件
用来描述等温吸附平衡的数学式，称为吸附等温方
程
返回
前页
8
后页
主题
西
13.1.2 吸附平衡
安
交 • 1.Langmuir等温式
大 朗格缪尔单分子层吸附等温式：qe=aqmpe/(1+ape)
化
式 中 ， qm— 表 面 上 吸 满 单 分 子 层 吸 附 质 得 吸 附 量 ， kg( 吸 附
工
西 第十三章 其他分离过程
安
交
大 化
•
13.1 吸附
工
原 理
•
13.2 膜分离
电
子
课
件
前页
1
后页
返回 主题
西 安
13.1 吸附
交
大 • 13.1.1概述
化
工
原 • 13.1.2 吸附平衡
理
电 子
•
13.1.3吸附设备及计算
课
件
前页
2
后页
返回 主题
西
安
交 • 吸附
13.1.1概述
大 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
子 （5）从废水或废气中除去有害的物质。
课
件
前页
4
后页
返回 主题
西
13.1.2 吸附平衡
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
大 接触，最后吸附质在两相中达到动态平衡；也可以是含有
化 一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层，吸附质
流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动
交换吸附。
件
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
变浓度吸附。
返回
前页
3
后页
主题
西
13.1.1概述
安
交 大
•
吸附分离应用主要包括：
化 工
（1）气体和液体的深度干燥；
原 （2）食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭；
理 （3）有机烷烃的分离和精制；
电 （4）气体的分离和精制；
前页
5
后页
返回 主题
西
13.1.2 吸附平衡
安
交
大 • 根据实验，吸附等温线归纳为如图13—1所示的五种类 化型
工 I类 吸附出现饱和值。这种吸附相当于在吸附剂 原 表面上形成单分子层吸附，接近Langmuir型吸
理 附等温线。
I
电 II类 其特点是不出现饱和值，随对比压力增加，
II
子
平衡吸附量急剧上升，曲线上凸，属于多分 子层物理吸附 。
11
后页
主题
西
13.1.3吸附设备及计算
安
交 ①单级吸附
大 对吸附质进行物 料 化 衡算
A
X0
Y0 － L / W
Y0
Y1
W
Y1
B
工
W (Y0 Y1) L( X1 X 0 )
原
理 式中，W—溶液中溶剂的质量，kg;
Y
X1
X0 X1
X 图 13－ 3 单 级 吸 附 操 作 流 程
电
L—吸附剂的质量，kg;
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
理 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
电
多层吸附，有滞后效应。
子 课 2.液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线
件
前页
7
后页
返回 主题
西
13.1.2 吸附平衡