第06章吸附法净化气态污染物

合集下载
  1. 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. 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. 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)。
剂颗粒本身的质量。
l 3a)真实密度t 是指扣除颗粒内细孔体积后单位体积吸附
剂的质量。
第06章吸附法净化气态污染物
l (2)吸附剂的比表面积 l 吸附剂的比表面积是指单位质量的吸附剂所具有的吸
附表面积,㎡/g。吸附剂孔隙的孔径大小直接影响吸 附剂的比表面积,孔径的大小可分三类:大孔、过渡 孔、微孔。吸附剂的比表面积以微孔提供的表面积为 主,常采用气相吸附法测定。
•750~ 1000 •0.836~ 1.045 •773
•18~48
•473~ 523
•210~ 360
•硅胶
•800
•0.92
•673
•22
•393 ~423 •600
•沸石分子筛
•4A
•5A
•13x
•800
•800
•800
•0.794
•0.794
•——
•873
•873
•873
•4
•5
•13
•473~ 573
第06章吸附法净化气态 污染物
2020/11/24
第06章吸附法净化气态污染物
引言
•1、吸附净化的概念: •(1)多孔性固体物质具有选择性吸附废气中的一种或 多种有害组分的特点。
•(2)吸附净化是利用多孔性固体物质的这一特点,实 现净化废气的一种方法。
•2、吸附净化法的特点 •(1)适用范围 • 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;
第06章吸附法净化气态污染物
l 2.吸附的分类
l 1)物理吸附:也称为范德华吸附,它是吸附质和吸附剂以 分子间作用力为主的吸附。
l (1)非选择性吸附。吸附力为固体表面的原子或基团与外 来分子间的引力,本质是范德华力。
l (2)分子筛效应。多孔固体的微孔孔径是均一的,而且与 分子尺寸相当。小于微孔孔径的分子可以进入微孔而被吸附, 比孔径大的分子则被排斥在外,这种现象称为分子筛效应。
第06章吸附法净化气态污染物
l (4)分子筛 l 沸石分子筛也称为沸石,是硅铝酸金属盐的晶体,
它是一种强极性的吸附剂,对极性分子,特别是 对水有很大的亲和能力,一般比表面积可达750 m2/g,具有很强的选择性。常用于石油馏分的分 离、各种气体和液体的干燥等场合,如从混合二 甲苯中分离出对二甲苯,从空气中分离氧。
第06章吸附法净化气态污染物
• 吸附量常用单位质量吸附剂吸附气体的摩尔数表 示,如m克吸附剂,在一定条件下达到吸附平衡 时吸附xmol气体,则吸附量:
吸附过程的方向和极限:吸附平衡关系决定了吸 附过程的方向和极限,是吸附过程的基本依据。 若流体中吸附质浓度高于平衡浓度,则吸附质将 被吸附,若流体中吸附质浓度低于平衡浓度,则 吸附质将被解吸,最终达吸附平衡,过程停止.
• 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。
第06章吸附法净化气态污染物
•(2)优点:净化效率高,可回收有用组分,设备简单 ,易实现自动化控制。 •(3)缺点:吸附容量小,设备体积大;吸附剂容量往 往有限,需频繁再生,间歇吸附过程的再生操作麻烦且 设备利用率低。 •(4)应用:广泛应用于有机化工、石油化工等部门。 • 环境治理方面:废气治理中,脱除水分、有机蒸汽、 恶臭、HF 、SO2、NOX等。
第06章吸附法净化气态污染物
l (5)吸附树脂 l 吸附树脂是具有网状结构的高分子聚合物,常用
的有聚苯乙烯树脂和聚丙烯酸树脂。单体的变化 和单体上官能团的变化可以赋予树脂各种特殊的 性能。吸附树脂有强极性、弱极性、非极性、中 极性4大类。
第06章吸附法净化气态污染物
l 吸附剂的性能: l 吸附剂具有良好的吸附特性,主要是因为它有多孔结构和
0.8-0.9 mm
包装后含水 率(最大)
2%
1.5-1.7 mm
<1.9
第06章吸附法净化气态污染物
l (2)硅胶 l 硅胶的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2 SiO3溶液经
过缩合、除盐、脱水等处理制得。比表面积达800 m2/g。 工业用的硅胶有球型、无定形、加工成型和粉末状四种。 硅胶是亲水性的极性吸附剂,对不饱和烃、甲醇、水分等 有明显的选择性。主要用于气体和液体的干燥、溶液的脱 水。
水分脱到痕量,再聚合。 l (2)气体或溶液的脱臭、脱色及溶剂蒸气的回收,如在
喷漆工业中,常有大量的有机溶剂逸出,采用活性炭处理 排放的气体,既减少环境的污染,又可回收有价值的溶剂。 l (3)气体中痕量物质的吸附分离,如纯氮、纯氧的制取。 l (4)分离某些精馏难以分离的物系,如烷烃、烯烃、芳 香烃馏分的分离。 l (5)废气和废水的处理,如从高炉废气中回收一氧化碳 和二氧化碳,从炼厂废水中脱除酚等有害物质。
第06章吸附法净化气态污染物
二 气相的吸附等温线 大量试验取得的平衡数据表明: 吸附量与吸附质在气相中的压力及吸附温度之间
l 3.吸附质、吸附剂: l 在固体表面积蓄的组分称为吸附质
(adsorbate), l 多孔固体称为吸附剂(adsorbent),其
主要特征为具有多孔结构和很大的比 表面积。
第06章吸附法净化气态污染物
l 吸附技术:
l 目前已经开发出以下三类吸附过程流程:
l 1)变温吸附。吸附通常在环境温度进行,而解吸在 直接或间接加热吸附剂的条件下完成,利用温度的 变化实现吸附和解吸再生循环操作。
第06章吸附法净化气态污染物
l (3)吸附容量 l 吸附容量是指吸附剂吸满吸附质时的吸附量(单位质
量的吸附剂所吸附吸附质的质量),它反映了吸附剂 吸附能力的大小。吸附量可以通过观察吸附前后吸附 质体积或质量的变化测得。也可用电子显微镜等观察 吸附剂固体表面的变化测得。
第06章吸附法净化气态污染物
常用吸附剂特性
较大的比表面积,下面介绍与孔结构和比表面积有关的基 础性能。 l (1)密度
l 1a)填充密度B(又称体积密度) 是指单位填充体积的吸
附剂质量。通常将烘干的吸附剂装入量筒中,摇实至体积 不变,此时吸附剂的质量与该吸附剂所占的体积比称为填 充密度。
l 2a)表观密度P(又称颗粒密度) 定义为单位体积吸附
布。
第06章吸附法净化气态污染物
(2)化学吸附的特点
l 吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸 附称为化学吸附。
l 有选择性,即一种吸附剂只对某种或特定几种 物质有吸附作用。
l 一般为单分子层吸附,分子不能在表面自由移 动。
l 吸附牢固,解吸困难。
第06章吸附法净化气态污染物
1.吸附类型:物理吸附和化学吸附
l (3)通过微孔的扩散。利用气体在多孔固体中扩散速率的 差别可以将混合物分离。
l (4)微孔中的凝聚。多数情况下毛细管上的可凝气体会在 小于其正常蒸气压的压力下在毛细管中凝聚。因此多孔固体 周围的可凝缩气体会在与其孔径对应的压力下在微孔中凝聚。
l 2)化学吸附:是吸附质和吸附剂分子间的化学键作用所引 起的吸附,也称为“活性吸附”。 第06章吸附法净化气态污染物
•——
•473~ 573
•——
•473~ 573
•——
第06章吸附法净化气态污染物
第二节 吸附机理
一 吸附平衡 吸附平衡:在一定温度和压力下,当气体与固体吸附剂经
长时间充分接触后,吸附质在气体相和固体相中的浓度达 到平衡状态,称为吸附平衡。 平衡吸附量:当温度、压强一定时,吸附剂与流体长时间 接触,吸附量不再增加,吸附相(吸附剂和已吸附的吸附 质)与流体达到平衡,此时的吸附量为平衡吸附量。 平衡浓度:达到吸附平衡时吸附质在气相中的浓度称为平 衡浓度。平衡吸附量则是指吸附质在吸附剂中的浓度。
物理吸附
化学吸附
1.吸附力-范德华力; 2.不发生化学反应; 3.过程快,瞬间达到平衡; 4.放热反应; 5.吸附可逆;
1.吸附力-化学键力; 2.发生化学反应; 3.过程慢; 4.升高温度有助于提高速率; 5.吸附不可逆;
第06章吸附法净化气态污染物
物理吸附和化学吸附
• 同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 • 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时,发生化学吸附
一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要 求,应根据不同的场合选用.
第06章吸附法净化气态污染物
•氧化铝 •10X分子筛
•树脂
•活性炭
•活性炭纤维
第06章吸附法净化气态污染物
l 2)分类
l 吸附剂可分为两大类:天然(如硅藻土、白土、天 然沸石等);人工(主要有活性炭、活性氧化铝、 硅胶、合成沸石分子筛、有机树脂吸附剂等)。
第06章吸附法净化气态污染物
(1)物理吸附的特点
l 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生的吸附 为物理吸附。
l 没有选择性。 l 吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上,而是多
少能在界面范围内自由移动。 l 物理吸附主要发生在低温状态下,放热较小。 l 可以是单分子层或多分子层吸附。 l 解吸容易。 l 影响物理吸附的主要因素是吸附剂的表面积和细孔分
第06章吸附法净化气态污染物
吸附质的性质
l 对于一定的吸附剂,由于吸附质性质的差异, 吸附效果也不一样。
l 通常活性炭对有机物的吸附量随有机物分子 量的增大而增加。
第06章吸附法净化气态污染物
来自百度文库 吸附剂
工业吸附剂必须满足下列要求: (a)吸附能力强;(b)吸附选择性好; (c)吸附平衡浓度低; (d)容易再生和再利用; (e)机械强度好;(f)化学性质稳定; (g)来源广;(h)价格低。
l 2)变压吸附。在较高组分分压的条件下选择性吸附 气体混合物中的某些组分,然后降低压力或抽真空 使吸附剂解吸,利用压力的变化完成循环操作。
l 3)变浓度吸附。气体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性的吸附,然后用少量强吸附性气体解吸 再生。
第06章吸附法净化气态污染物
l 吸附技术的应用 l (1)气体或液体的脱水及深度干燥,如将乙烯气体中的
第06章吸附法净化气态污染物
影响吸附的因素
(1)吸附剂性质的影响 1)比表面积
单位重量吸附剂的表面积称为比表面积。吸附剂 的粒径越小,或是微孔越发达,其比表面积越大。吸 附剂的比表面积越大,则吸附能力越强。 2)孔结构 l 吸附剂内孔的大小和分布对吸附性能影响很大。 l 孔径太大,比表面积小,吸附能力差。 l 孔径太小,则不利于吸附质扩散,并对直径较大的分 子起屏蔽作用。
l (1)活性炭
l 活性炭是最常用的非极性吸附剂。为疏水性和亲有 机物的吸附剂,具有很高的比表面积,活性炭的主 体是炭,表面上的官能团较少,极性较弱,对烃类 及衍生物的吸附能力强。
l 化学稳定性好,抗酸耐碱,热稳性高,再生容易。 用于回收气体中的有机气体,脱除废水中的有机物, 脱除水溶液中的色素。
l 活性炭也可加工成炭分子筛,孔径范围0.2-1nm, 能起到分子筛的作用又有活性炭的基本性质,对同 系物或有机异构体有良好的选择性。
第06章吸附法净化气态污染物
粒状活性炭的主要指标
项目 比表面积 堆积密度 颗粒密度 真密度
有效粒经
平均粒径 均匀系数
数值
项目
数值
950-1500 m2/g
孔隙容积
0.85cm3/g
0.44 g/cm3 碘值(最小) 900mg/g
1.3 g/cm3 磨损值(最小) 70%
2.1 g/cm3 灰分(最大) 7%
第06章吸附法净化气态污染物
一、吸附机理
第06章吸附法净化气态污染物
表面化学性质
l 吸附剂在制造过程中会形成一定量的不均匀表 面氧化物,其成分和数量随原料和活化工艺的 不同而异。
l 表面氧化物成为选择性的吸附中心,使吸附剂 具有类似化学吸附的能力,一般说来,有助于 极性分子的吸附,削弱对非极性分子的吸附。
第06章吸附法净化气态污染物
l (3)活性氧化铝 l 活性氧化铝的化学式是Al2O3·nH2O。活性氧化铝表面上
具有高官能团密度,这些官能团为极性分子的吸附提供了 活性中心。因此活性氧化铝是一种极性吸附剂,其比表面 积约为200~500 m2/g,对水分有很强的吸附能力,可脱 水至<1*10-6。用不同的原料,在不同的工艺条件下,可制 得不同结构、不同性能的活性氧化铝。 l 活性氧化铝主要用于气体的干燥和液体的脱水,如汽油、 煤油、芳烃等化工产品的脱水;空气、氦、氢气、氯气、 氯化氢和二氧化硫等气体的干燥。
•吸附剂类 型
•堆 积 密 度 /kg·m-3
•热

/kJ(kg·K)-1
•操 作 温 度 上限/K
•平 均 孔 径 /Å
•再 生 温 度 /K
•比 表 面 积 /㎡·g-1
•活性炭
•200~ 600
•0.836~ 1.254 •423
•15~25
•373~ 413
•600~ 1600
•活性氧 化铝
相关文档
最新文档