吸附-膜分离过程
气体吸附 聚合物膜
气体吸附聚合物膜
气体吸附-聚合物膜是一种新型的分离技术，其基本原理是利用聚合物膜对不同气体的吸附性能差异，实现对气体混合物的分离。
这种技术具有较高的分离效率和选择性，因此广泛应用于气体分离、纯化、浓缩和净化等领域。
在气体吸附-聚合物膜分离过程中，聚合物膜作为选择性透过膜，不同气体在膜内的溶解和扩散系数不同，因此透过膜的速度也不同。
通过控制膜的厚度、孔径和孔隙率等参数，可以实现对特定气体的高效分离。
目前常用的聚合物膜材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯等，这些材料具有良好的化学稳定性、热稳定性和机械性能，能够满足不同气体分离的要求。
气体吸附-聚合物膜技术在实际应用中需要注意一些问题。
首先，要选择合适的聚合物膜材料和制备方法，以提高膜的选择性和通量。
其次，要优化操作条件，如温度、压力、气体流量等，以获得最佳的分离效果。
此外，还需要注意聚合物膜的污染和老化问题，定期进行清洗和维护。
总之，气体吸附-聚合物膜技术是一种高效、节能、环保的气体分离技术，具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和完善，相信其在未来的工业生产和气体处理中会发挥越来越重要的作用。
膜分离技术工艺流程
膜分离技术工艺流程膜分离技术是一种利用半透膜对物质进行分离的方法，广泛应用于水处理、食品加工、制药等领域。
膜分离技术工艺流程是指在膜分离过程中所涉及的一系列操作步骤，下面将详细介绍膜分离技术的工艺流程。
1. 前处理膜分离技术的前处理是为了避免膜污染和膜堵塞，通常包括预处理和中间处理两个阶段。
预处理主要是对原始液进行粗处理，如过滤、沉淀、调节pH值等，以去除悬浮固体、胶体颗粒和大分子物质。
中间处理主要是对预处理后的液体进行细处理，如活性炭吸附、氧化、消毒等，以去除溶解性有机物、微生物和残留氧化剂等。
2. 膜分离膜分离是整个工艺流程的核心步骤，通过半透膜的选择性渗透作用，将原始液中的溶质和溶剂分离。
根据分离机理的不同，膜分离可以分为压力驱动型和浓度驱动型两种。
压力驱动型膜分离主要包括微滤、超滤、纳滤和逆渗透等技术，可以用于分离悬浮物、胶体、溶解性大分子和溶质等。
浓度驱动型膜分离则是利用溶剂的浓度差异来实现物质的分离，如蒸发浓缩、气体分离等。
3. 后处理膜分离后处理主要是对膜分离过程中产生的浓缩物和稀释物进行处理。
浓缩物通常需要进一步处理以达到满足特定要求的浓度或纯度，如结晶、干燥、沉淀等。
而稀释物则需要进行废液处理，以避免对环境造成污染。
后处理过程中还可能包括对膜进行清洗和维护，以保证膜的使用寿命和分离效果。
4. 控制参数在膜分离技术工艺流程中，需要对一些关键参数进行控制，以确保膜分离的效果和稳定性。
例如，控制进料流量和压力可以影响渗透通量和分离效果；控制膜的温度可以改变物质的渗透速率和选择性；控制清洗液的pH值和浓度可以去除污染物和恢复膜性能。
这些参数的控制需要根据具体的应用和膜的特性进行优化。
5. 能耗评估膜分离技术工艺流程的能耗评估是指对整个工艺流程中能源消耗进行评估和优化。
膜分离过程中主要的能耗包括泵送能耗、压缩能耗、加热能耗和冷却能耗等。
通过对能耗的评估和优化，可以降低生产成本，提高能源利用效率，减少对环境的影响。
膜分离的操作方式
膜分离的操作方式1. 膜分离的基本原理膜分离是一种通过膜的选择性通透性实现物质分离的技术。
膜分离的基本原理是利用膜的孔隙结构或表面性质，使得不同成分的物质在膜上发生不同的传质、传递现象，从而实现物质的分离。
2. 膜分离的操作步骤膜分离的操作步骤主要包括前处理、膜分离过程和后处理三个部分。
2.1 前处理前处理是指在膜分离过程之前对原料进行的处理步骤，主要目的是去除悬浮物、颗粒物、胶体物等杂质，以保护膜的使用寿命和效果。
常见的前处理方法包括沉淀、过滤、调节pH值等。
2.2 膜分离过程膜分离过程是指将前处理后的原料通过膜分离设备进行分离的步骤。
根据不同的分离机理和应用需求，膜分离过程可以分为压力驱动式、浓度差驱动式和电场驱动式三种方式。
2.2.1 压力驱动式膜分离压力驱动式膜分离是指通过施加一定的压力差，使原料液体在膜上发生渗透和分离的过程。
常见的压力驱动式膜分离包括微滤、超滤、纳滤和逆渗透等。
压力驱动式膜分离的操作步骤： 1. 将前处理后的原料液体通过泵送至膜分离设备。
2. 施加一定的压力差，使原料液体在膜上发生渗透和分离。
3. 收集通过膜的纯净产物，将未通过膜的浓缩物排出。
2.2.2 浓度差驱动式膜分离浓度差驱动式膜分离是指通过维持两侧溶液的浓度差，使溶质通过膜进行传质和分离的过程。
常见的浓度差驱动式膜分离包括电渗析和渗透气体分离等。
浓度差驱动式膜分离的操作步骤： 1. 将前处理后的原料液体分为两侧，分别放置在膜分离设备的两侧。
2. 维持两侧溶液的浓度差，通过膜进行溶质的传质和分离。
3. 收集通过膜的纯净产物，将未通过膜的浓缩物排出。
2.2.3 电场驱动式膜分离电场驱动式膜分离是指通过在膜上施加电场，利用离子的电荷特性进行传质和分离的过程。
常见的电场驱动式膜分离包括电渗析和电吸附等。
电场驱动式膜分离的操作步骤： 1. 将前处理后的原料液体通过泵送至膜分离设备。
2. 在膜上施加电场，使离子在膜上发生迁移和分离。
第四章膜分离过程原理汇总
4.2 以压力差为推动力的膜分离过程
• 微滤是指大于0.1μm的颗粒或可溶物 被截流的压力驱动型膜过程(MF)
• 超滤是指小于0.1μm大于2nm的颗粒 或可溶物被截流的压力驱动型膜过 程(UF)
• 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透 压而选择性透过的膜过程(RO)
• 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被 截流的压力驱动型膜过程(nF)
• 根据原水水质，可经过预过滤以去除大颗 粒防止膜过快堵塞，亦可视情况投加混凝 剂或粉末活性炭，以生产有机物含量低的 水。但在生产高质量水时，通常作为超滤、 反渗透或纳滤的预处理设施。
• 而在生产高纯水时，微滤常作为纯水或超 滤水生产时的末端处理， 以去除剩余在水 中的痕量杂质。
• 目前，市场上的微滤膜多为平板膜折叠式滤芯， 膜材料为聚丙烯(PP)或聚砜(PS)、尼龙等。聚砜 膜的孔径经常为0．45mm、0．2mm或更小，其 孔径分布均匀，水通量大，不易堵塞。而聚丙烯 膜的过滤精度范围广，价格便宜，但精度差。
• 深层过滤：在微滤过程中，膜孔的孔径大于被 滤微粒的粒径，流体中的粒子能进入膜的深层 并被除去。
4.2.4渗透气化与蒸汽渗透
• 1.渗透汽化及蒸汽渗透原理
渗透汽化是指液体混合物在膜两侧压差得作用，利用膜对被分 离混合物中某组分有优先选择性透过膜得特点，使料液侧优 先渗透组分渗透通过膜，在膜得下游侧汽化去除，从而达到 混合物分离提纯得一种新型膜分离技术。
MF
UF
RO
4.2.1 反渗透
渗透是在膜两侧的压力相等的情况下,在浓差作用 下溶剂水分子从低浓度向高浓度透过.
反渗透是利用外压将渗透过程逆转,达到分离物质的
反渗透原理
反渗透（Reverse Osmosis）分离过程是使溶 液在一定压力（10-100 atm）下通过一个多孔 膜，在常压和环境温度下收集膜渗透液。溶液中 的一个或几个组分在原液中富集，高浓度溶液留 在膜的高压侧。
膜分离技术
混合气体通过多孔膜的传递过程应以分子流为主, 其分离过程应尽 可能满足下述条件: 多孔膜的微孔孔径必须小于混合气体中各组分的平均自由程。 由于在大气压力下的λ的值在1000-2000Å，为了使分子流占优势, 取得良好的分离效果, 一般要求多孔膜的孔径在( 50 ~ 300) Å；
混合气体的温度应足够高, 压力尽可能低。
膜改性
（1）表面活性剂改性
表面活性剂是由至少两种以上极性或亲媒性显著不同 的官能团，如亲水基和疏水基所构成，具有不对称结构。 在其与溶液相接的界面上，由于官能团的作用形成选 择性定向吸附，界面的状态和性质即随之发生显著变化。 非离子型表面活性剂会在与它相接的截面上形成致密的亲 水层，改善界面的亲水性。离子型表面活性剂含有电荷可 以通过静电排斥相同电荷的物质在界面上的吸附。
气体从膜的低压侧表面上脱附出去
m= D· · · d A S ΔP/ = ( P / d) · · A ΔP =J · · P A Δ 式中: P -----D· 渗透系数（10-8---10-14） S J------D· 渗透速率 S/d
（2）表征膜性能的基本参数
渗透速率（J） J=D· S/d
膜改性
（5）辐照接枝改性
辐照接枝改性对于聚合物材料的物化特性和制备亲水性的 膜是一种行之有效的方法，是膜表面改性的重要途径之一。 它主要是利用高能Y射线或电子束对聚合物进行高能辐射， 使其产生活性种，然后活性种引发单体进行接枝聚合反应， 把某些性能的基团或聚合物支链接到膜材料的高分子链上， 使膜具有某些需要的性能。 聚合物改性既可改变膜的物理、机械性能，又可改变膜的 化学或物理性能。
膜改性
技术优点
膜分离空气中二氧化碳的具体操作流程
膜分离空气中二氧化碳的具体操作流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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vocs膜分离技术原理
vocs膜分离技术原理VOCs膜分离技术原理VOCs（挥发性有机化合物）是指在常温下具有较高蒸气压的有机化合物，其挥发性使其容易进入空气中，对环境和人体健康造成潜在风险。
因此，有效地控制和处理VOCs排放成为环境保护的重要任务之一。
VOCs膜分离技术作为一种高效、低能耗的分离技术，已被广泛应用于VOCs排放控制和废气处理领域。
VOCs膜分离技术的原理基于不同组分在膜上传质速率的差异。
通常，膜分离过程包括渗透、吸附和解吸三个阶段。
1. 渗透阶段：在膜分离过程中，VOCs混合物会通过膜的孔隙或介孔进入膜的一侧，这个过程称为渗透。
在渗透过程中，VOCs会与膜的表面发生相互作用，如物理吸附和化学吸附等。
2. 吸附阶段：VOCs在膜表面吸附后，会通过膜孔隙或介孔扩散到膜内部。
这个过程被称为吸附。
吸附过程中，VOCs与膜的孔隙和表面发生物理或化学作用，降低了其在膜中的自由扩散速率。
3. 解吸阶段：在膜的另一侧，VOCs开始解吸并通过膜孔隙或介孔扩散到另一侧。
这个过程称为解吸。
解吸过程中，VOCs会与膜的表面发生相互作用，如物理吸附和化学吸附等。
VOCs膜分离技术的关键在于选择合适的膜材料和操作条件。
膜材料应具有良好的选择性和高通量，以实现有效的分离效果。
常见的膜材料包括聚醚酯（PES）、聚丙烯（PP）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。
不同的膜材料具有不同的分离性能，可以根据具体应用需求进行选择。
操作条件也会影响VOCs膜分离技术的效果。
操作条件包括温度、压力和流速等。
适当的温度可以提高VOCs在膜上的传质速率，而过高的温度可能会导致膜材料的热分解或变形。
适当的压力可以增加VOCs在膜上的渗透压差，从而提高分离效果。
流速的选择应综合考虑传质速率和能耗，并根据具体应用需求进行调整。
VOCs膜分离技术具有许多优势。
首先，它可以实现高效的分离效果，同时具有低能耗和操作成本低的特点。
其次，VOCs膜分离技术可以进行连续操作，提高生产效率和产品质量的稳定性。
mof吸附与mof膜分离
mof吸附与mof膜分离MOF（金属有机框架）是一种由金属离子或金属簇与有机配体组装而成的晶体材料。
它具有高度可调节的孔道结构和表面功能化特性，因此被广泛应用于气体吸附、催化反应和分离等领域。
在MOF中，大量的孔道和表面可以提供吸附分子的位置，而MOF膜则可以通过选择性的分子传输来实现分离效果。
MOF吸附是指将分子或原子吸附到MOF材料的过程。
由于MOF 材料具有高度可调节的孔道结构，可以通过调节MOF的组分和结构来实现对不同分子的选择性吸附。
例如，通过改变MOF的孔道尺寸和内部表面性质，可以实现对不同大小和极性的分子的吸附选择性。
此外，MOF材料还可以通过改变金属离子的选择和配体的取代基，来实现对特定分子的吸附选择性。
这使得MOF吸附在气体分离、催化和环境污染治理等方面具有广泛的应用前景。
MOF膜分离是指利用MOF材料构建的薄膜进行分离操作。
MOF 膜具有高度可调节的孔道结构和表面功能化特性，可以实现对不同分子的选择性传输。
MOF膜的制备通常通过溶液浸渍法、热解法和气相沉积法等方法实现。
通过这些方法，可以在支撑体上得到均匀且高度定向的MOF膜。
MOF膜的分离性能受到膜的结构和组成、膜的厚度、传质途径和操作条件等多个因素的影响。
MOF膜分离在气体分离、液体分离和离子分离等领域具有广泛的应用前景。
在气体分离方面，MOF膜可以实现对CO2、CH4、N2等气体的高效分离，具有重要的环境和能源应用价值。
在液体分离方面，MOF膜可以实现对有机物、离子和重金属离子等的高效分离，具有重要的环境和化工应用前景。
在离子分离方面，MOF膜可以实现对不同离子的选择性传输，具有重要的水处理和资源回收应用价值。
然而，MOF吸附与MOF膜分离在实际应用中还面临一些挑战。
首先，MOF材料的合成和制备过程相对复杂，需要优化制备条件以获得高质量的MOF材料和膜。
其次，MOF材料的稳定性和可重复性也是制约其应用的重要因素。
目前，科研人员正在努力改进MOF 材料的稳定性和可控性，以应对实际应用中的挑战。
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②多级错流吸附
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西 安 交 • 若吸附等温式满足Freundlich公式，对低浓度的溶液，吸附平衡关 大 系可写成：X=KY1/N，且，代入式（13—5），得 化 L Y0 Y1 1 工 L W KY1 n 常称固液比 W 原 理 电 ②多级错流吸附 子 其特点式溶液经过多级搅拌槽，而且各槽都补充新鲜 课 吸附剂，下面讨论两级错流吸附。 件
I II IV III V p/p0 图 13－ 1 五 种 物 理 吸 附 等 温 线
II类 其特点是不出现饱和值，随对比压力增加， 平衡吸附量急剧上升，曲线上凸，属于多分 子层物理吸附 。 III类 曲线下凹，吸附气体量随组分分压增加而 上升。
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西 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 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 化 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 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 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 理 多层吸附，有滞后效应。 电 子 课 2.液相在固体上的吸附平衡和吸附等温曲线 件
Y0 b c Y0 f 1-f a c2 p 2 c1 p 1 z (a) Y d b W c d
Y
1-f a
(b) 图 13－ 11 （ a） 吸 附 负 荷 曲 线 ； （ b） 穿 透 曲 线
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西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
13.1.3吸附设备及计算
• 固定床吸附分离计算
Y Y0 Yc Yb
za
za c d e
0
z 图 13－ 9 固 定 床 操 作 的 三 个 区
b wb (tn)
a we w (tc) (t)
图例： 饱和部分 吸附部分 未吸附部分
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西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件
13.1.3吸附设备及计算
• 吸附负荷曲线与穿透曲线的关系
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13.2膜分离
• • • • • • • • • 13.2.1概述 13.2.2分离膜与膜组件 13.2.3反渗透与纳滤 13.2.4超滤与微滤 13.2.5渗透气化与蒸汽渗透 13.2.6气体分离 13.2.7膜接触器 13.2.8电渗析 13.2.9膜组件特性及膜污染防治
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第十三章 其他分离过程
• 13.1 吸附
• 13.2 膜分离
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13.1 吸附
• 13.1.1概述
• 13.1.2 吸附平衡
• 13.1.3吸附设备及计算
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13.2.1概述
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吸附的分类
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13.1.1概述
• 吸附分离应用主要包括：
（1）气体和液体的深度干燥； （2）食品、药品和有机石油产品的脱色、除臭； （3）有机烷烃的分离和精制； （4）气体的分离和精制； （5）从废水或废气中除去有害的物质。
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13.1.3吸附设备及计算
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西 安 交 ③多级逆流吸附 大 化 工 原 理 电 对吸附质进行无聊衡算（设共有N级）： 子 W (Ym 1 Ym ) L ( X m X m 1 ) 第m级 课 W (Y0 YN ) L ( X 1 X N 1 ) 全范围 件
5个假设 （1）传质区高度Za 与未饱和吸附容量f 的确定
（2）传质区传质单元数的确定
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西 安 交 大 • 移动床吸附器又称“超 吸附塔”，移动床吸附 化 器又称“超吸附塔”， 工 对原水与处理要求较低， 原 操作管理方便。 理 电 子 课 件
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13.1.3吸附设备及计算
知组成物得吸附。
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13.1.2 吸附平衡
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西 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 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 过滤机 搅拌吸附槽 结构简单，操作容易。 理 蒸汽 电 按照原料、吸附细致的不同， 子 滤液贮槽 操作方式可分为单级吸附 课 和多级吸附，多级吸附又 分为多级错流和多级逆流 件 图 13－ 2 接 触 过 滤 式 吸 附 装 置 吸附。
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13.1.2 吸附平衡
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西 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 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 大 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 对数下降得吸附平衡，Freundlich提出下列公式： 理 q =k’y 1/ n qe=kpe1/ n 或 e e 电 ——式中，k,k’—Freundlich吸附系数 子 n—和温度有关得常数，一般认为n=2~10时为易吸收过 程；n<0.5时为难吸附过程。 课 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
13.1.3吸附设备及计算
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西 安 A 交 ①单级吸附 X Y －L / W Y 大 对吸附质进行物 料 Y Y B W 衡算 化 Y 工 W (Y0 Y1 ) L ( X 1 X 0 ) X X X 原 X 图 13－ 3 单 级 吸 附 操 作 流 程 理 式中，W—溶液中溶剂的质量，kg; L—吸附剂的质量，kg; 电 Y0、Y1—吸附质再吸附槽进、出扣溶液中的质量必， 子 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， kg(吸附质)/kg(吸附剂)； 件
西 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 接触，最后吸附质在两相中达到动态平衡；也可以是含有 大 一定量的吸附质的惰性流体通过吸附剂固定床层，吸附质 化 流动相和固定相中反复分配，最后在动态下达到稳定的动 工 态平衡。 原 • 1.单组分气相在固体上的吸附平衡 理 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 电 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 qe =f(T,p) 课 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，
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西 安 交 概念 大 化 • 膜分离是以对组分具有选择性透过功能的膜为分离截 至，通过在膜两侧施加（或存在）一种或多种推动力， 工 使原料中的膜组分选择性地优先透过膜，从而达到混 原 合物分离，并视线产物地提取、浓缩、纯化等目的的 一种新型分离过程。 理 电 压力差（也称跨膜压差）、浓度差、 推动力 子 电位差、温度差等 。 课 件 如微 滤 （ MF）、 超 滤（ UF）、纳滤 （ NF）与反 渗透 （RO）都是以压力差微推动力的膜分离过程。
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13.1.2 吸附平衡
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西 安 交 • ngmuir等温式 q 朗格缪尔单分子层吸附等温式：e=aqmpe/(1+ape) 大 化 式中，qm—表面上吸满单分子层吸附质得吸附量，kg(吸附 质)/kg(吸附剂)； 工 pe—吸附质得平衡分压，Pa ; 原 a—吸附系数。 理 格缪尔公式也常用于液相吸附，故又写成下述形式： 电 qe=aqmye/(1+a’ye) 子 课 式中，a’ —吸附系数； ye—吸附质在液相中得平衡浓度，摩尔分率。 件
13.1.1概述
• 吸附
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 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。
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、 白土、炉渣及大孔径吸附树脂等。
按照吸附作用力性质的不同，吸附可 以分为物理吸附、化学吸附和离子 交换吸附。 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 返回 变浓度吸附。
Y2 X1
X2 图 13－ 4 二 级 错 流 吸 附
X0
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西 安 1 n 交 若平衡关系满足Freundlich公式， X KY ，且X =0，则 i i 0 大 L1 L2 1 Y Y Y Y ( 0 1 1 1 1 2) 化 W K Y n Y2 n (1 工 原 欲使吸附剂用量最小，必须使 d [( L1 L2 ) / W ] 理 0 dY1 电 对于一定的体系和分离要求，K，n，Y0和Y2均为常数，结合上 两式得 子 Y0 1 Y Y1 1 课 ( 1 )n 1 Y2 n n 件
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炭出口及进口 图 13－ 7 固 定 床 吸 附 结 构 示 意 图 冲洗水 表面冲洗 炭床表面