第6章气固-液固传质分离过程.pptx

传质分离过程;6.1吸附分离过程;物理吸附于化学吸附对比;（1）物理吸附热与冷凝热在一个数量级上，而化学吸附热与其反应热在一个数量级上；

（2）适宜温度和压力条件下，所有的气体－固体体系中都将发生物理吸附，而化学吸附只有当气体分子与吸附剂表面能形成化学键时才发生；

（3）物理吸附的吸附质分子可通过降低压力的方法解吸，而化学吸附的吸附质分子的解吸要困难得多，往往是不可逆的；

（4）物理吸附可以是单分子层吸附也可以是多分子层吸附，而化学吸附通常只是单分子层吸附，某些情况下，化学吸附单分子层上还可能发生物理吸附；

（5）物理吸附瞬时发生，而化学吸附一般需要达到一定的活化能后才发生。;吸附剂通常应具备以下特征：

（1）较高的选择性以达到一定的分离要求；

（2）较大的吸附容量以减小用量；

（3）较好的动力学及传递性质以实现快速吸附；

（4）较高的化学及热稳定性，不溶或极难溶于待处理流体以保证吸附剂的数量和性质；

（5）较高的硬度及机械强度以减小磨损和侵蚀；

（6）较好的流动性以便于装卸；

（7）较高的抗污染能力以延长使用寿命；

（8）较好的惰性以避免发生不期望的化学反应；

（9）易再生；

（10）价格便宜。;常用吸附剂;活性碳—非极性吸附剂;活性氧化率的化学通式为：Al2O3·nH2O

氢氧化铝胶体经过灼烧脱水而制得一种多孔大表面

吸附剂。

活性氧化铝的表面活性中心是羟基和路易斯酸中心，

极性强，对水具有很高的亲和作用。

广泛用于脱除气体中的水分，也常用作色谱柱填充

材料。;硅胶－极性吸附剂;沸石分子筛;（a）A型（b）X型

两种常用沸石分子筛的结构;吸附平衡;相同条件下，流体中吸附质的浓度高于平衡浓度时，吸附质将被吸附；反之，流体中吸附质浓度低于平衡浓度时，吸附剂上已吸附的吸附质将解吸进入流体相，直到达到新的吸附平衡。可见，吸附平衡关系决定着吸附过程的方向和极限，是吸附过程的基本依据。

吸附平衡关系通常用等温下吸附剂上吸附质的含量与流体相中吸附质的浓度或分压间的关系表示（吸附等温线）。;Brunauer的??种类型的纯气体物理吸附等温线;单组份吸附平衡关系;Langmuir吸附等温方程;Freundlich和Langmuir-Freundlich方程;多组份吸附平衡关系;Langmuir-Freundlich方程的扩展式;吸附质在吸附剂的多孔表面上的吸附过程分四步：

1、吸附质从流体主体通过分子扩散与对流扩散穿过薄膜或边界层传递到吸附剂外表面，称为外扩散过程。

2、吸附质通过孔扩散从吸附剂的外表面传递到微孔结构的内表面，称为内扩散过程。

3、吸附质沿内孔表面的表面扩散。

4、吸附质被吸附在孔表面上。;吸附;外扩散传质过程;内扩散传质过程;吸附分离过程与技术;常用的吸附分离设备有：

吸附搅拌槽

固定床吸附器

移动床吸附器

流化床吸附器;槽式搅拌吸附—接触过滤式;固定床吸附;（a）（b）（c）（d）

固定床吸附过程示意图;吸附器出口流体中的吸附质浓度随时间而变化的曲线称为透过曲线。;固定床吸附过程;变温吸附原理：利用吸附量随温度变化的特性而实现的。;变温吸附循环操作在几个平行的固定床吸附器中进行。其中几个在环境温度附近吸附溶质，而另外几个在较高温度下解吸吸附质，使吸附剂床层再生。;变压吸附是在接近等温条件下依据吸附量随压力的变化特性而实现的吸附过程。充压—吸附—放压—吹扫;移动床吸附;吸附分离的应用;6.3膜分离;膜应具备下述两个特性：

膜必须具有两个界面，分别与上游侧与下游

侧的流体物质互相接触。

膜应具有选择透过性。;按膜材料：高分子膜、无机膜

按制膜工艺：核孔膜、相转化膜、动力形成膜

按膜的状态：固膜、液膜、气膜

按膜的截面形式：对称膜、非对称膜、复合膜

按膜结构的疏密程度：致密膜、多孔膜

按膜的形状：平板膜、管式膜（中空纤维膜、毛细管

膜、粗管膜）;;膜材料;有机材料（纤维素衍生物、聚砜类、乙烯类高分子等）

特点：易于制备、容易加工成膜；

膜结构易于调控、成本低廉；

耐强酸碱及耐高温能力较差;膜的制备方法;浸没沉淀相转化制膜法;;1、分离性能;2、透过性能;膜组件;板框式膜组件及其特点;优点

组装比较简单；

膜的更换、清洗较易，可单独更换膜片；

坚固、耐用、可靠性好；

原液流道截面积较大，压力损失较小；

不易堵塞，对预处理要求较低。;螺旋卷式（卷式）膜组件的结