环境工程学原理吸附121页PPT
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环境工程原理吸附资料
第二节 吸附剂
一、常用吸附剂的主要特性
吸附吸附质的多孔固体称为吸附剂.
吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容 量取决于吸附剂表面积的大小。
选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。
稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解 吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐酸碱 的良好化学稳定性。 适当的物理特性 廉价易得
第九章 吸 附
第九章 吸附
本章主要内容
第一节 吸附分离操作的基本概念
第二节 第三节 第四节 第五节 吸附剂 吸附平衡 吸附动力学 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
基本术语
• 吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液 体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表
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
1、吸附平衡：在一定温度和压力下，当流体(气体或液体)与
固体吸附剂经长时间充分接触后，吸附质在流体相和固体相中的 浓度达到平衡状态，称为吸附平衡。
2、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。 3、吸附平衡的影响因素：单位质量吸附剂的平衡吸附量 受到许多因素的影响，如吸附剂的物理结构(尤其是表面结构)和化 学组成，吸附质在流体相中的浓度，操作温度等。
化学式：Al2O3 n H2O 含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。 与硅胶相比，具有良好的机械强度
比表面积约为200～300m2/g，对水分有极强的吸附能力。
环境工程原理pp吸收演示文稿
(3)按体系温度是否变化：
如果液相温度明显升高——非等温吸收
如果液相温度基本保持不变——等温吸收
单组分等温物理吸收是最简单和最基础的。
第10页，共81页。
第一节 吸收的基本概念
本节思考题
(1)简述吸收的基本原理和过程。
(2)吸收的主要类型有哪些？
(3)环境工程领域有哪些吸收过程？ (4)利用吸收法净化气态污染物的特点有哪些？
pA
气相主体
第二节 物理吸收
双膜理相界论面模型示意图
pAi
溶质A
液相主体
cAi
cA
G
L
cAi=HpAi
亨利定律
第25页，共81页。
第二节 物理吸收
气相对流传质的速率方程：
(NA )G
kG ( pA
pAi )
pA
pAi 1
（8.2.16）
kG
kG——以气相分压差为推动力气膜传质系数，kmol/(m2 ·s ·Pa)
物质的量浓度，cA 摩尔分数，xA 摩尔比，XA
第14页，共81页。
第二节 物理吸收
2.亨利（Henry）定律
在稀溶液条件下，温度一定，总压不大时，
气体溶质的平衡分压和溶解度成正比：
p*A —— 溶质在气相中的平衡分压，Pa；
p Ex * A
A （8.2.1） xA —— 溶质在液相中的摩尔分数；
第11页，共81页。
第二节 物理吸收
本节的主要内容
一、物理吸收的热力学基础 二、物理吸收的动力学基础
第12页，共81页。
第二节 物理吸收
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
环境工程原理第四章吸收PPT课件
浓硫酸吸收 SO2 弱碱吸收 H2S
液膜控制
水或弱碱吸收CO2 水吸收 CL2 水吸收 O2 水吸收 H2
双膜控制
水吸收 SO2 水吸收丙酮 浓硫酸吸收NO2
吸收速率方程式一览表
吸收系数的表达式及吸收系数的换算
提高吸收效果的方法： ①提高气、液两相相对运动速度，降低气膜、液膜的厚度 以减小阻力。 ②选用对吸收剂溶解度大的溶液作吸收剂。 ③适当提高供液量，降低液相主体中溶质浓度以增大吸收 推动力。 ④增大气液相接触面积。
扩散物质
O2 CO2 NO2 NH3 Cl2 Br2 H2 N2 HCl H2S H2SO4
HNO3
NaCl
NaOH
一些物质在水中的扩散系数（２０℃稀)
扩散系数D’*109 m2/s
1.80 1.50 1.51 1.76 1.22 1.2 5.13 1.64 2.64 1.41 1.73
2.6
1.35
第四章 吸 收
学习目标 了解吸收的分类、典型的工业吸收过程、各种不同类 型的吸收设备及吸收在环境工程中的应用。 理解吸收操作的基本概念、吸收传质机理。 掌握吸收的相关计算，能运用工程观念分析解决吸收 操作中的实际问题。
第一节 概 述
利用气体混合物中各种组分在同一液体（溶剂）中溶 解度差异、分离混合物的操作称为气体吸收。
传质单元高度与传质单元数
3.传质单元数的求法
⑴脱吸因子法
ＮＯＧ＝
1 1 S
ln(1
S) Y1 Y2
Ye2 Ye2
S
关联图 NoG
~
Y1 Y2
Ye2 Ye2
⑵对数平均推动力法
NOG
Y1 dY Y2 Y Ye
Y1 Y2 Ym
液膜控制
水或弱碱吸收CO2 水吸收 CL2 水吸收 O2 水吸收 H2
双膜控制
水吸收 SO2 水吸收丙酮 浓硫酸吸收NO2
吸收速率方程式一览表
吸收系数的表达式及吸收系数的换算
提高吸收效果的方法： ①提高气、液两相相对运动速度，降低气膜、液膜的厚度 以减小阻力。 ②选用对吸收剂溶解度大的溶液作吸收剂。 ③适当提高供液量，降低液相主体中溶质浓度以增大吸收 推动力。 ④增大气液相接触面积。
扩散物质
O2 CO2 NO2 NH3 Cl2 Br2 H2 N2 HCl H2S H2SO4
HNO3
NaCl
NaOH
一些物质在水中的扩散系数（２０℃稀)
扩散系数D’*109 m2/s
1.80 1.50 1.51 1.76 1.22 1.2 5.13 1.64 2.64 1.41 1.73
2.6
1.35
第四章 吸 收
学习目标 了解吸收的分类、典型的工业吸收过程、各种不同类 型的吸收设备及吸收在环境工程中的应用。 理解吸收操作的基本概念、吸收传质机理。 掌握吸收的相关计算，能运用工程观念分析解决吸收 操作中的实际问题。
第一节 概 述
利用气体混合物中各种组分在同一液体（溶剂）中溶 解度差异、分离混合物的操作称为气体吸收。
传质单元高度与传质单元数
3.传质单元数的求法
⑴脱吸因子法
ＮＯＧ＝
1 1 S
ln(1
S) Y1 Y2
Ye2 Ye2
S
关联图 NoG
~
Y1 Y2
Ye2 Ye2
⑵对数平均推动力法
NOG
Y1 dY Y2 Y Ye
Y1 Y2 Ym
环境工程原理第九章吸附
环境工程原理第九章吸附1.引言吸附是环境工程中一种常见的处理技术，它利用固体表面与溶质之间的相互作用力，将溶质从溶液中去除。
吸附过程是一个动力学过程，它包括吸附平衡和吸附速率两个方面。
本章将重点介绍吸附原理及其在环境工程中的应用。
2.吸附原理吸附是一种表面现象，它是在固体表面上形成一个液体或气体分子层的过程。
吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指分子在吸附剂表面上凝聚形成薄层的过程。
物理吸附的主要作用力是范德华力，范德华力是由于电子云的不规则运动而引起的，它的作用范围很短，只有几个分子层的距离。
物理吸附的吸附热一般在20-60 kJ/mol之间。
化学吸附是指溶质分子在吸附剂表面上与吸附剂形成化学键的过程。
化学吸附的主要作用力是化学键，它的作用范围比范德华力要长，可以达到几个分子层的距离。
化学吸附的吸附热一般在80-400 kJ/mol之间。
吸附过程是一个动态平衡过程，它可以用等温吸附线来描述。
等温吸附线是指在一定温度下，吸附系统中吸附剂表面上吸附物浓度与溶液中吸附物浓度之间的关系。
等温吸附线分为等温吸附线和等温吸附线两种类型。
等温吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在饱和蒸气中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和蒸气中吸附物的浓度之间的关系。
等温吸附线一般呈现为S型曲线，这是由于吸附过程的初始阶段存在物理吸附和化学吸附两个阶段的共存，随着吸附物浓度的增加，物理吸附的贡献逐渐减小而化学吸附的贡献逐渐增加。
等量吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在不同浓度的溶液中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和溶液中吸附物的浓度之间的关系。
等量吸附线和等温吸附线相似，都呈现为S型曲线。
3.吸附过程的影响因素吸附过程受多种因素的影响，主要包括吸附剂的性质、溶质的性质、溶液的性质和操作条件等。
吸附剂的性质是影响吸附过程的主要因素之一、吸附剂的孔径大小、比表面积和表面官能团等特征决定了它的吸附性能。
孔径大小对吸附剂的吸附能力有很大影响，较小的孔径能提高吸附剂的选择性，较大的孔径则有助于更大分子的扩散。
吸附PPT课件
步骤：脱水、干燥、炭化、活化、冷却
35
干燥、炭化、活 化在一个直接燃 烧立式多段再生 炉中进行。 第1、2段用于干 燥； 第3、4段用于炭 化； 第5、6段为活化
36
化学氧化法 1、湿式氧化法 2、电解氧化法 3、臭氧氧化法
溶剂再生法：常用的溶剂有酸、碱、苯、丙 酮、甲醇等。
生物法
37
吸附操作方式 1、静态吸附操作（间歇式）
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
32
● 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～5，Φ4～6 。
33
吸附剂的再生
13
练习：某化工厂每小时排出含 COD30mg/L的污水50m3,采用活性 炭吸附处理，将COD降至3mg/L。 吸附等温式为q=0.058c0.5，求每小 时所加的活性炭的量（g）。
14
吸附的影响因素
1、吸附剂 种类、比表面积、孔结构、颗粒大小、表面化学性 质等 2、吸附质 溶解度、结构 3、操作条件 温度、PH值、接触时间 4、生物协同作用
4
优点
适应范围广 处理效果好 可回收有用物料 吸附剂可重复使用
35
干燥、炭化、活 化在一个直接燃 烧立式多段再生 炉中进行。 第1、2段用于干 燥； 第3、4段用于炭 化； 第5、6段为活化
36
化学氧化法 1、湿式氧化法 2、电解氧化法 3、臭氧氧化法
溶剂再生法：常用的溶剂有酸、碱、苯、丙 酮、甲醇等。
生物法
37
吸附操作方式 1、静态吸附操作（间歇式）
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
32
● 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～5，Φ4～6 。
33
吸附剂的再生
13
练习：某化工厂每小时排出含 COD30mg/L的污水50m3,采用活性 炭吸附处理，将COD降至3mg/L。 吸附等温式为q=0.058c0.5，求每小 时所加的活性炭的量（g）。
14
吸附的影响因素
1、吸附剂 种类、比表面积、孔结构、颗粒大小、表面化学性 质等 2、吸附质 溶解度、结构 3、操作条件 温度、PH值、接触时间 4、生物协同作用
4
优点
适应范围广 处理效果好 可回收有用物料 吸附剂可重复使用
环境工程原理第九章-吸附
（3）、随硅铝比的增加极性逐渐减弱；“酸性”逐渐提高；阳离子含量逐 渐减少；热稳定性逐渐提高（700℃→1300℃）；抗酸性能提高；类型过渡 顺序为：由A型→X型→Y型→L型→毛沸石→丝光沸石；表面选择性由亲水 性变为憎水性；在碱性介质中的稳定性逐渐降低。
吸附剂的选择
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
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
特性：a、比表面积大：500－1700 m2/g
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
第九章吸吸附附第一节吸附分离操作的基本概念第二节吸附剂本章主要内容第三节吸附平衡第四节吸附动力学第五节吸附操作与吸附穿透曲线本节的主要内容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基本概念?吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系气体或液体接触有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面从而实现特定组分分离的操作过程
• 大孔：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影 响吸附速度。
b、具有非极性表面，属疏水和亲有机物的吸附剂
表面化学特性： 活性炭本身是非极性的，但由于表面共价健不饱和易与其它元素如氧、 氢结合，生成各种含氧官能团。 目前已证实的含氧官能团有：
－OH基、－COOH基 由于这种微弱极性，使极性溶质竞争吸附加强。
适当的物理特性：良好的流动性、适当的堆积密度和强度
廉价易得
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
环境工程学原理吸附共121页
快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
环境工程学原理吸附
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
环境工程学原理吸附
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
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环境工程学原理吸附
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿