第五章 吸附和吸收处理空气的原理与方法.

仅为降温，表冷器中冷媒温度为20 ℃左右即可； 为除湿，冷媒温度降低到7℃以下，使制冷机COP 降低。 无法使用自然冷源 再热、双重能量浪费 霉菌
固体吸附法

原理：利用某些固体吸附剂吸湿

硅胶、沸石吸水蒸汽、再生－>吸附、脱附 固 气

包括固体床吸附法和转轮法； 优点：技术较为成熟，可靠性高； 缺点：

朗谬尔公式
q bp qm 1 bp


限制条件: 吸附分子间无相互作用,且为单层吸附。 当bp>>1时，即整个表面被单分子层所覆盖
1或 q q m

当bp<<1时，即亨利公式
bp
等温吸附线(Adsortion Isotherms)

弗雷德里克公式

q kC


吸附时，气体先通过气膜到达颗粒表面，然后才 向颗粒内扩散，脱附时则逆向进行。 计算公式和浓度方程
mv hm a ( d d s ) Sh 1.15 Re Sc
0 .5
1/ 3
5. 空气静态吸附除湿和动态吸附 除湿
干燥循环 干燥剂：吸附空气中水蒸气的吸附剂。 运行条件：干燥剂表面的蒸汽压与环境空气的 蒸汽压差造成干燥剂吸湿和放湿。 吸湿量对干燥剂蒸汽压有影响：吸湿量增加， 表面蒸汽压随之增大。 再生过程：干燥剂表面蒸汽压超过周围空气的 蒸汽压时，干燥剂脱湿。

体积较大， 再生过程吸附剂需要频繁加热与冷却，能耗较高， 一次性使用吸湿剂又成本过高。
液体吸收法

原理：利用某些吸湿性溶液吸收空气中的水分；

氯化锂、溴化锂吸水蒸汽、再生－>吸收、再生 液 气 传热表面即使降到0℃以下也不会结霜； 除湿盐溶液具有杀菌性；

优点：


缺点：若溶液流速选得不合适将产生溶液飞沫， 并随空气一起进入管道，腐蚀金属。
吸附种类

物理吸附－>分子间范德华力引起，无化学反应，是可 逆吸附



吸附质和吸附剂之间不发生化学反应； 对所吸附的气体选择性不强； 吸附过程快，参与吸附的各相之间瞬间达到平衡； 为低放热反应，放热量比相应气体的液化潜热稍大； 吸附力不强，在条件改变时可以脱附。 以硅胶和水蒸气(物理吸附)为例， 硅胶+水蒸汽－>硅胶•nH2O+Q(>凝结热)
过渡孔 15-2000 10-400 大孔 >2000 0.5-2
微孔 有效半径（埃） 5-15 >400 比表面积 （m2/g）
特点
在微孔的整个 空间存在着吸 附力场
沸石、某些活 性炭
进入微孔的主 要通道
硅胶、铝凝胶
通向吸附剂颗 粒内部的粗通 道
代表物质
吸附剂的特性参数 ：

吸附剂密度：堆积密度ρ 、真密度（ρs） 、 颗粒密度（ρp）
空气除湿方法

冷却除湿法 固体吸附法（固体床吸附法和转轮法） 液体吸收法 膜法 具体采用哪种方法，要根据除湿空气的风量、 压力、温度和空气的含湿量，结合具体的应用 背景进行选择。
冷却除湿法


原理：利用湿空气被冷却到露点温度以下，将 冷凝水脱除的除湿方法，又称露点法或冷冻法； 空气冷却器除湿或喷淋室除湿的方法属于冷却 除湿； 缺点：


极性吸附剂（亲水性）：硅胶、多孔活性铝、 沸石等铝硅酸盐 非极性吸附剂（憎水性）：活性碳 硅胶、活性氧化铝及沸石的性能比较
4.吸附传质机理与数学模型

传质速度是决定吸附性能的重要因素之一； 传质速度由以下机理决定：

在吸附剂颗粒外流体边界层内的对流传质； 在吸附剂颗粒内部被吸附物质的分子扩散； 在吸附点进行的吸附反应。
膜法除湿


原理：利用亲水性除湿膜进行除湿，即利用渗 透分离。 膜科学技术是一门新兴的高分离、浓缩、提纯、 净化技术。 膜法除湿研究领域主要集中在三个方面：压力 除湿、膜法全热回收和膜湿泵。 优点：能耗低。 缺点：制备工艺复杂,如果是液体还要对料液 进行预处理，以防堵塞。
5.1 吸附材料处理空气的机理和方法 1.基本知识和概念


几个名词
吸附现象：相异二相界面上的一种分子积聚现象。 吸附(adsorption)：把分子配列程度较低的气相 分子浓缩到分子配列程度较高的固相中。 吸附剂(adsorbent)：使气体浓缩的物质。 吸附质(adsorbate) ：被浓缩的物质。 例如: 硅胶（吸附剂），水蒸汽（吸附质）

第五章吸附和吸收处理空 气的原理与方法
5.1吸附材料处理空气的机理和方法 5.2吸收剂处理空气的机理和方法
除湿概念

水分凝结成雾或露对工业生产有严重影响； 空气压缩后结露造成危害； 湿度对人体的主要影响是舒适性； 湿度对空气中污染物影响； 湿度对生物污染物也有重要影响； 除民用建筑外，在汽车、坦克、飞行器、舰艇、 地下室等特殊环境中也需要进行除湿。

化学吸附－>有化学反应
吸附平衡和吸附等值线
一般，吸附量可表示成温度和压力的函数：
q=f(p,T)

平衡态下等值线有：

吸附等压线：q＝f(T), p=const 吸附等温线（经常使用）：q＝f(p)，T＝const
吸附剂结构：多孔介质，比表面积

按孔隙大小分为三类：微孔 、过渡孔、 大孔
1/ n
若1/n在0.1－0.5之间，吸附容易进行，1/n大于0.5 时，则吸附很难进行。 限制条件：仅用于吸附质未达到饱和状态时。 当吸附表面出现凝结和结晶时，吸附现象则不明显 了。

BET公式
qm k p / p0 q (1 p / p 0 )(1 p / p 0 k p / p 0 )

适用范围：多分子层吸附，0.05<p/p0<0.35。
微孔吸附


与吸附质分子大小相当的微孔，其周壁的吸引 力使吸附剂分子填充微孔而产生吸附作用。 对于给定的吸附剂和吸附质，吸附平衡与温度 无关，可用吸附势表示： q W W ( Es )

p E s RT ln ps
3. 常用吸附剂的类型和性能
真度（ρs）
堆积密度ρ
ρ<
颗粒密度（ρp）
ρp < ρs
吸附剂的特性参数

多孔体的外观体积： V
堆
V隙 V孔 V真


孔径分布：通常使用吸附等温线的数据来计算孔 径分布； 颗粒当量直径、单位体积表面积
d s 6 / sv sv S p / V p
2.等温吸附线(Adsortion Isotherms)