環(huán)境工程原理pp吸附

第九章吸附

第一節(jié)吸附分離操作的基本概念第二節(jié)吸附劑第三節(jié)吸附平衡第四節(jié)吸附動力學(xué)第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線本章主要內(nèi)容目前一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點一、吸附分離操作的分類二、吸附分離操作的應(yīng)用本節(jié)的主要內(nèi)容第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點吸附操作是通過多孔固體物質(zhì)與某一混合組分體系（氣體或液體）接觸，有選擇地使體系中的一種或多種組分附著于固體表面，從而實現(xiàn)特定組分分離的操作過程。被吸附到固體表面的組分——吸附質(zhì)吸附吸附質(zhì)的多孔固體——吸附劑吸附質(zhì)附著到吸附劑表面的過程——吸附吸附質(zhì)從吸附劑表面逃逸到另一相的過程——解吸吸附過程發(fā)生在“氣-固”或“液-固”非均相界面基本術(shù)語第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點按作用力性質(zhì)分類：物理吸附和化學(xué)吸附物理吸附：吸附質(zhì)分子與吸附劑表面分子間存在的范德華力所引起的，也稱為范德華吸附。吸附熱較?。ǚ艧徇^程，吸附熱在數(shù)值上與冷凝熱相當），可在低溫下進行；過程是可逆的，易解吸；相對沒有選擇性，可吸附多種吸附質(zhì)；相對分子質(zhì)量越大，分子引力越大，吸附量越大；可形成單分子吸附層或多分子吸附層。一、吸附分離操作的分類第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點化學(xué)吸附：又稱活性吸附，是由吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的，其強弱取決于兩種分子之間化學(xué)鍵作用力的大小。如石灰吸附CO2→CaCO3

吸附熱大，一般在較高溫下進行；具有選擇性，單分子層吸附；化學(xué)鍵作用力大時，吸附不可逆。第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點按吸附劑再生方法分類：變溫吸附和變壓吸附按原料組成分類：大吸附量分離和雜質(zhì)去除按分離機理分類：位阻效應(yīng)、動力學(xué)效應(yīng)和平衡效應(yīng)第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點二、吸附分離操作的應(yīng)用吸附分離操作的應(yīng)用范圍很廣，既可以對氣體或液體混合物中的某些組分進行大吸附量分離，也可以去除混合物中的痕量雜質(zhì)。日常生活：木炭吸濕、吸臭；防腐劑；吸濕劑（硅膠）第九章第一節(jié)吸附分離操作的基本概念第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點化工領(lǐng)域：產(chǎn)品的分離提純，如制糖品工業(yè)，用活性炭處理糖液，吸附其中雜質(zhì)，得到潔白的產(chǎn)品。

環(huán)境領(lǐng)域：水：脫色脫臭，有害有機物的去除，金屬離子，氮、磷空氣：脫濕，有害氣體，脫臭特別適合于低濃度混合物的分離第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點(1)簡述吸附分離的基本原理。(2)簡要說明吸附根據(jù)不同的分類方法可以分為哪些類型。(3)吸附在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應(yīng)用，舉例說明。本節(jié)思考題第一節(jié)吸附分離操作的基本概念目前九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點一、常用吸附劑的主要特性二、幾種常用的吸附劑本節(jié)的主要內(nèi)容第二節(jié)吸附劑目前十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點吸附容量大：由于吸附過程發(fā)生在吸附劑表面，所以吸附容量取決于吸附劑表面積的大小。選擇性高：對要分離的目的組分有較大的選擇性。穩(wěn)定性好：吸附劑應(yīng)具有較好的熱穩(wěn)定性，在較高溫度下解吸再生其結(jié)構(gòu)不會發(fā)生太大的變化。同時，還應(yīng)具有耐酸堿的良好化學(xué)穩(wěn)定性。適當?shù)奈锢硖匦裕哼m當?shù)亩逊e密度和強度廉價易得

具有一定吸附能力的多孔物質(zhì)都可以作吸附劑.一、常用吸附劑的主要特性第二節(jié)吸附劑目前十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（一）活性炭

活性炭是應(yīng)用最為廣泛的吸附劑。是由煤或木質(zhì)原料加工得到的產(chǎn)品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、秸稈等都可以加工成黑炭，經(jīng)活化后制成活性炭。炭化：把原料熱解成炭渣，溫度：200～600℃活化：形成發(fā)達的細孔。兩種辦法:氣體法：通入水蒸氣，溫度在800～1000℃；藥劑法：加入氯化鋅、硫酸、磷酸等。比表面積：500～1700m2/g二、幾種常用的吸附劑第二節(jié)吸附劑目前十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點a.比表面積越大，吸附量越大：但應(yīng)注意對一些大分子，微孔所提供的比表面積基本上不起作用。活性炭細孔分布情況：

微孔：<2nm，占總比表面95％：主要支配吸附量。過渡孔：2～100nm，<5％：起通道和吸附作用。大孔：100～10000nm，不足1％：主要起通道作用，影響吸附速度。第二節(jié)吸附劑目前十三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點b.表面化學(xué)特性：活性炭本身是非極性的，但由于表面共價健不飽和易與其他元素如氧、氫結(jié)合，生成各種含氧官能團。目前已證實的含氧官能團有：－OH、－COOH由于這種微弱極性，使極性溶質(zhì)競爭吸附加強。。第二節(jié)吸附劑目前十四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（二）活性炭纖維活性炭纖維吸附能力比一般活性炭要高1～10倍?；钚蕴坷w維分為兩種：(1)將超細活性炭微粒加入增稠劑后與纖維混紡制成單絲，或用熱熔法將活性炭黏附于有機纖維或玻璃纖維上，也可以與紙漿混黏制成活性炭紙。(2)以人造絲或合成纖維為原料，與制備活性炭一樣經(jīng)過炭化和活化兩個階段，加工成具有一定比表面積和一定孔分布結(jié)構(gòu)的活性炭纖維。第二節(jié)吸附劑目前十五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（三）硅膠是一種堅硬無定形鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒。硅膠的化學(xué)式：SiO2

·nH20用硫酸處理硅酸鈉水溶液，生成凝膠。水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥，便可得到玻璃狀的硅膠。硅膠是極性吸附劑，難于吸附非極性物質(zhì)，易于吸附極性物質(zhì)（如水、甲醇等）。吸濕，高濕度氣體的干燥。

第二節(jié)吸附劑目前十六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（四）活性氧化鋁化學(xué)式：Al2O3

·nH2O含水氧化鋁加熱脫水制成的一種極性吸附劑。與硅膠相比，具有良好的機械強度。比表面積約為200～300m2/g，對水分有極強的吸附能力。主要用于氣體和液體的干燥、石油氣的濃縮與脫硫；磷的吸附。第二節(jié)吸附劑目前十七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（五）沸石分子篩化學(xué)式：Mex/n[(AlO2)x

(SiO2)y]?

mH2O其中Me為陽離子，n為原子價數(shù)，m為結(jié)晶水分子數(shù)沸石分子篩由高度規(guī)則的籠和孔組成每一種分子篩都有相對均一的孔徑，其大小隨分子篩種類的不同而異。強極性吸附劑，對極性分子如H2O、CO2、H2S等有很強的親和力，對氨氮的吸附效果好，而對有機物的親和力較弱。第二節(jié)吸附劑目前十八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點吸附劑的選擇如何選擇適宜的吸附劑？——需要根據(jù)被分離對象、分離條件和吸附劑本身的特點確定——需要進行試驗研究第二節(jié)吸附劑目前十九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點(1)常用的吸附劑有哪些？(2)吸附劑的主要特性是什么？(3)簡述幾種吸附劑的制備、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特性：活性炭、活性炭纖維、碳分子篩、硅膠、活性氧化鋁和沸石分子篩。

本節(jié)思考題第二節(jié)吸附劑目前二十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點一、單組分氣體吸附二、雙組分氣體吸附三、液相吸附本節(jié)的主要內(nèi)容第三節(jié)吸附平衡目前二十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點在一定條件下，當流體（氣體或液體）和吸附劑接觸，流體中的吸附質(zhì)將被吸附劑所吸附。吸附速度解吸速度當吸附速率和解吸速率相等時，流體中吸附質(zhì)濃度不再改變時→→吸附平衡吸附劑吸附能力用吸附量q表示。吸附平衡與平衡吸附量第三節(jié)吸附平衡目前二十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點氣相單組分吸附——氣體混合物中，只有某一種組分被吸附液相單組分吸附——液相混合物中，只有某一種組分被吸附氣相多組分吸附——氣體混合物中，兩種以上的組分被吸附液相多組分吸附——液相混合物中，兩種以上的組分被吸附吸附量＝吸附質(zhì)組成的函數(shù)溫度一定時，稱為吸附等溫線第三節(jié)吸附平衡目前二十三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（一）吸附平衡理論一、單組分氣體吸附氣體吸附等溫線測定方法：重量法、容量法不同溫度下NH3在木炭上的吸附等溫線分壓較低：近似為直線分壓較高：趨于平緩第三節(jié)吸附平衡q=f(p,T)(9.3.1)目前二十四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點1.弗蘭德里希（Freunlich）方程：q——平衡吸附量，L/kg；k——和吸附劑種類、特性、溫度以及所用單位有關(guān)的常數(shù)；n——常數(shù)，和溫度有關(guān)；p——吸附質(zhì)氣相中的平衡分壓，Pa。隨著p增大，吸附量q隨之增加。但p增加到一定程度后，q不再變化。Freundlich方程為經(jīng)驗公式。壓力范圍不能太寬，低壓或高壓區(qū)域不能得到滿意的實驗擬合結(jié)果。第三節(jié)吸附平衡(9.3.2)目前二十五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點

n一般大于1，n值越大，其吸附等溫線與線性偏離越大。當n>10，吸附等溫線幾乎變成矩形，是不可逆吸附。相對壓力相對吸附量q/q0第三節(jié)吸附平衡弗蘭德里希等溫線目前二十六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點弗蘭德里希公式參數(shù)的求解：對吸附等溫式兩邊取對數(shù)：k雙對數(shù)坐標1/n1/n越小，說明吸附可在相當寬的濃度范圍下進行。一般認為1/n=0.1～0.5時容易吸附。第三節(jié)吸附平衡lgplgq目前二十七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點2.朗格謬爾（Langmuir)公式方程推導(dǎo)的基本假定：吸附劑表面性質(zhì)均一，每一個具有剩余價力的表面分子或原子吸附一個氣體分子。吸附質(zhì)在吸附劑表面為單分子層吸附。吸附是動態(tài)的，被吸附分子受熱運動影響可以重新回到氣相。吸附過程類似于氣體的凝結(jié)過程，脫附類似于液體的蒸發(fā)過程吸附在吸附劑表面的吸附質(zhì)分子之間無作用力。第三節(jié)吸附平衡目前二十八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點設(shè)吸附表面覆蓋率為θ，則θ可以表示為：氣體的脫附速率與θ成正比，可以表示為：kdθ

氣體的吸附速率與剩余吸附面積(1－θ)和氣體分壓成正比，可以表示為：ka

p(1－θ)

qm為吸附劑表面所有吸附點均被吸附質(zhì)覆蓋時的吸附量，即飽和吸附量。第三節(jié)吸附平衡(9.3.3)目前二十九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點吸附達到平衡時，吸附速率與脫附速率相等，則：整理后可得單分子層吸附的Langmuir方程：

p——吸附質(zhì)的平衡分壓，Pa；q,qm——分別為吸附量和單分子層吸附容量，L/kg；k1——Langmuir常數(shù)，與吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，該值越大表示吸附劑的吸附能力越強。第三節(jié)吸附平衡(9.3.4)(9.3.5)目前三十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點如何求解Langmuir公式參數(shù)？1/p1/q1/qm1/(k1qm)或第三節(jié)吸附平衡公式變換得：目前三十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點當p很小時，則：q=k1qmp呈亨利定律，即吸附量與氣體的平衡分壓成正比。當p時，

q=qm此時，吸附量與氣體分壓無關(guān)，吸附劑表面被占滿，形成單分子層。Langmuir公式分析：第三節(jié)吸附平衡目前三十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點3.BET公式由Brunaner,Emmett和Teller3人提出的?；诙喾肿訉游?，在Langmuir公式基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的。假設(shè)：吸附分子在吸附劑上是按各個層次排列的。吸附過程取決于范德華引力，吸附質(zhì)可以在吸附劑表面一層一層地累疊吸附。每一層吸附都符合Langmuir公式。第三節(jié)吸附平衡目前三十三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點p0——吸附質(zhì)組分的飽和蒸氣壓；qm——吸附劑表面完全被吸附質(zhì)單分子層覆蓋時的吸附量；kb——常數(shù)，與溫度、吸附熱和冷凝熱有關(guān)。BET公式中的參數(shù)qm和kb可以通過實驗測定。通常只適用于比壓（p/p0）約為0.05～0.35。比壓<0.05，建立不起多層物理吸附平衡；比壓>0.35，毛細凝聚變得顯著，破壞多層物理吸附平衡。第三節(jié)吸附平衡(9.3.6)目前三十四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點二、雙組分氣體吸附混合氣體中有兩種組分發(fā)生吸附時，每種組分吸附量均受另一種組分的影響?；钚蕴繉σ彝榈奈捷^多，而硅膠對乙烯的吸附較多。乙烷-乙烯混合氣體的平衡吸附(25℃，101.325kPa)第三節(jié)吸附平衡氣相中乙烷的摩爾分數(shù)xA吸附相中乙烷的摩爾分數(shù)yA目前三十五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點各組分的吸附量qA0、qB0分別為各組分單獨存在且壓力等于雙組分總壓時的平衡吸附量。qA、qB為混合氣體吸附平衡時的吸附量。第三節(jié)吸附平衡(9.3.12)目前三十六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點1.液相吸附的特點液相吸附的機理比氣相復(fù)雜。在吸附質(zhì)發(fā)生吸附時，溶劑也有可能被吸附。影響因素包括：除溫度和溶質(zhì)濃度外，溶劑種類、吸附質(zhì)的溶解度和離子化、各種溶質(zhì)之間的相互作用等。在溶劑的吸附作用忽略不計時，可以認為是單組分吸附。三、液相吸附第三節(jié)吸附平衡目前三十七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點2.吸附等溫線測定方法：假設(shè)溶劑不被吸附，或者液體混合物是溶質(zhì)的稀溶液測定溶液與吸附劑接觸前后的濃度變化第三節(jié)吸附平衡達到吸附平衡時：V——液體容積；m——吸附劑質(zhì)量；——吸附平衡時，液相中溶質(zhì)濃度；0——吸附前，液相中溶質(zhì)濃度。q=V(0-)/m目前三十八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點3.吸附等溫式Freundlich吸附等溫方程式：q——平衡吸附量，kg/kg；k——和吸附劑種類、特性、溫度以及所用單位有關(guān)的常數(shù)；n——常數(shù)，和溫度有關(guān)；——吸附質(zhì)在液相中的平衡濃度,mg/L。第三節(jié)吸附平衡(9.3.13)目前三十九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點(1)吸附平衡是如何定義的，平衡吸附量如何計算？(2)環(huán)境條件如何影響吸附平衡？(3)等溫吸附線的物理意義是什么，溫度對吸附是如何影響的？(4)Freundlich方程的形式和適用范圍，方程式中的常數(shù)如何求解？本節(jié)思考題第三節(jié)吸附平衡目前四十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點(5)Langmuir方程的基本假設(shè)是什么，方程的形式和適用范圍，方程式中的常數(shù)如何求解？(6)BET方程的物理意義是什么？(7)如何評價不同吸附劑對污染物的吸附性能？(8)液相吸附和氣相吸附相比有何特點？簡要說明液體吸附的吸附等溫式形式和適用范圍。本節(jié)思考題第三節(jié)吸附平衡目前四十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點一、吸附劑顆粒外表面界膜傳質(zhì)速率二、吸附劑顆粒內(nèi)表面擴散速率三、內(nèi)表面擴散阻力控制的吸附過程四、外表面界膜阻力和內(nèi)表面擴散阻力同時存在時的吸附過程五、外表面界膜控制時的吸附過程本節(jié)的主要內(nèi)容第四節(jié)吸附動力學(xué)目前四十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（1）吸附質(zhì)從流體主體擴散到吸附劑外表面——外擴散（2）吸附質(zhì)由吸附劑的外表面向微孔中的內(nèi)表面擴散——內(nèi)擴散（3）吸附質(zhì)在吸附劑的內(nèi)部表面上被吸附

一般第(3)步的速率很快，吸附傳質(zhì)速率主要取決于第(1)和(2)兩步。外擴散速率很慢——外擴散控制內(nèi)擴散速率很慢——內(nèi)擴散控制吸附劑從流體中吸附吸附質(zhì)的傳質(zhì)過程第四節(jié)吸附動力學(xué)目前四十三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點NA

——吸附質(zhì)的擴散速率，kg/s；qm

——吸附質(zhì)在吸附劑顆粒內(nèi)的平均吸附量，kg/kg；P

——吸附劑顆粒密度，kg/m3；V——吸附劑顆粒體積，m3；A——吸附劑顆粒表面積，m2；——吸附時間，s；k——界膜傳質(zhì)系數(shù)，m/s；,i——流體相及顆粒表面流體的吸附質(zhì)質(zhì)量濃度，kg/m3。一、吸附劑顆粒外表面界膜傳質(zhì)速率第四節(jié)吸附動力學(xué)(9.4.1)目前四十四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點二、吸附劑顆粒內(nèi)表面擴散速率q—從顆粒中心到距離r處的吸附量，kg/kg；—r處流體中吸附質(zhì)質(zhì)量濃度，kg/m3；p—吸附劑顆粒密度，kg/m3；—吸附時間，s；De—吸附劑在顆粒中有效擴散系數(shù)，m2/s。假設(shè)q和的平衡關(guān)系用直線方程近似表示：q=mm—吸附平衡常數(shù)0drrr0第四節(jié)吸附動力學(xué)(9.4.2)(9.4.3)目前四十五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點積分的邊界條件θ=0時，q=0；r=0時，r=r0時，求解q求解顆粒的積分平均吸附量qm第四節(jié)吸附動力學(xué)目前四十六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點第四節(jié)吸附動力學(xué)設(shè)對應(yīng)于質(zhì)量濃度的平衡吸附量為qe，則可得(9.4.4)式中：目前四十七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點三、內(nèi)表面擴散阻力控制時的吸附過程第四節(jié)吸附動力學(xué)當f>>1時，式（9.4.4）可以整理為(9.4.5)當θ較大時，式（9.4.5）可以迅速收斂，取第一項(9.4.6)目前四十八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點第四節(jié)吸附動力學(xué)對上式微分，并設(shè)與qm平衡的流體中的濃度為*，可以得到吸附顆粒的吸附速率方程：(9.4.8)考慮式（9.4.5）所有項時，吸附速率方程為(9.4.9)目前四十九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點四、外表面界面膜阻力和內(nèi)表面擴散阻力同時存在時的吸附過程第四節(jié)吸附動力學(xué)以

i的時間變化為邊界條件，由式（9.4.2）可以求得吸附劑顆粒內(nèi)部的傳質(zhì)速率，可以整理為(9.4.10)目前五十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點第四節(jié)吸附動力學(xué)將式（9.4.10）與（9.4.1）聯(lián)立，設(shè)總傳質(zhì)系數(shù)為KF單位為，m/s，得(9.4.12)(9.4.11)目前五十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點五、外表面界面膜控制時的吸附過程第四節(jié)吸附動力學(xué)外表面界面膜控制通常發(fā)生在液相吸附的情況。(9.4.13)達到顆粒表面的吸附劑被迅速吸附，顆粒內(nèi)的吸附質(zhì)平均吸附量為qm，其與液相中吸附質(zhì)質(zhì)量濃度的平衡關(guān)系為用qm＝m*表示的直線關(guān)系，則吸附速度可以表示為

θ＝0時，qm＝0；r＝r0時，

*

＝qm/m。解（9.4.13）可以求得半徑為r0的吸附劑顆粒的吸附量qm與時間θ關(guān)系為(9.4.14)目前五十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點(1)吸附過程有哪幾個基本步驟？(2)吸附過程可能的控制步驟是什么？(3)吸附劑顆粒外表面、內(nèi)表面擴散速率方程的物理意義何在？本節(jié)思考題第四節(jié)吸附動力學(xué)目前五十三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點一、接觸過濾吸附二、固定床吸附本節(jié)的主要內(nèi)容第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前五十四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點為適用不同的過程特點和分離要求，吸附有各種不同的操作工藝，如：液體接觸過濾器固定床吸附塔流化床吸附塔移動床吸附塔吸附工藝過程第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前五十五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點一、接觸過濾吸附接觸過濾吸附是一種專門用于液體吸附的方法。將吸附劑與被處理的溶液加入到攪拌的吸附槽中，經(jīng)過足夠的接觸時間后，將液體和吸附劑分離。操作方式可以分為單級吸附、多級吸附和逆流吸附等。第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前五十六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點液體接觸過濾器示意圖活性炭染料廢水處理水第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前五十七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（一）單級吸附G,0G,1L,x0L,x1溶劑量G和吸附劑量L不變。根據(jù)質(zhì)量守恒定律：G——溶劑量，m3；L——吸附劑量，kg；x0,x1——吸附質(zhì)在進、出吸附槽的吸附劑中的濃度，kg（吸附質(zhì)）/kg（吸附劑）；0,1——吸附質(zhì)在進、出吸附槽的溶液中的濃度，kg（吸附質(zhì)）/m3（溶劑）。吸附劑溶液第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線(9.5.1)目前五十八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點過端點（x0,0）和（x1,1），斜率為－L/G的直線。假設(shè)在該級操作中，固－液之間達到平衡，即為一個理論級，則（x1,1）點在平衡線上。01x0x1x操作線平衡線單級吸附操作線第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前五十九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點如果吸附平衡關(guān)系可用弗蘭德里希公式表示，則吸附平衡可表示為：

聯(lián)立操作線方程和平衡線方程，可求出固、液相的極限濃度x1,1。如何求出固、液相的極限濃度x1,1？第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線x＝k1/n(9.3.13)或已知x1,1，求固液比L/G：x0＝0時n>101x-L/G(9.5.2)目前六十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（二）多級吸附G,0G,

1L1,x0L1,x1G,

2L2,x0L2,x2對于第1級：對于第2級：第1級第2級吸附劑第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線(9.5.1)(9.5.1)目前六十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點

0

1x0x1x操作線平衡線x2

2A1A2如果吸附平衡可表示為：x0=0時，每一級都是理論級，即（x1,1）和（x2,2）都在平衡線上。第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線x＝k1/n(9.5.5)目前六十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點對于最小吸附劑總用量，d[(L1+L2)/G]/d1＝0對于一定體系和分離要求，k,n,0及2為常數(shù)，則得：即當1符合上式時，總吸附劑用量為最小。由上式求出1,然后再計算各級所需要的吸附劑用量。吸附劑用量如何計算？第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線(9.5.6)目前六十三頁\總數(shù)七十九頁\編于十點（三）逆流多級吸附G,012mL,x1L,xm+1x2

x312m上式為逆流吸附操作線方程。理論級數(shù)，可通過在平衡線和操作線之間做階梯確定。吸附劑溶液第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線對第m級做物料衡算：(9.5.7a)以整個流程為體系，做吸附質(zhì)的物料衡算：(9.5.7b)目前六十四頁\總數(shù)七十九頁\編于十點0xm+1x1x操作線平衡線m理論級數(shù)：2理論級數(shù)的圖解法第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線BA目前六十五頁\總數(shù)七十九頁\編于十點吸附劑量的計算在給定級數(shù)后，過B點作不同斜率的操作線，求出最小吸附劑量。0xm+1x1xm0xm+1x1xm（L/G)min第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線（L/G)min目前六十六頁\總數(shù)七十九頁\編于十點若體系的平衡關(guān)系可用弗蘭德里希公式表示，且所用的吸附劑不含吸附質(zhì)，xm+1=0時，吸附劑用量可通過計算求得。以二級吸附為例：由該式可求得離開第1級的液相組成1，再求出吸附劑用量等其他參數(shù)。第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線(9.5.8)目前六十七頁\總數(shù)七十九頁\編于十點二、固定床吸附G第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前六十八頁\總數(shù)七十九頁\編于十點(一)穿透點和穿透曲線固定床吸附器吸附傳質(zhì)過程示意圖吸附帶第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前六十九頁\總數(shù)七十九頁\編于十點穿透曲線示意圖第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前七十頁\總數(shù)七十九頁\編于十點G——溶液流入速率，m3/(m2s)；0——溶液中溶質(zhì)濃度，kg/m3；Z——固定床吸附塔填充高度，m；B——穿透點濃度，kg/m3；E——穿透曲線終點濃度，kg/m3；B——出口處溶質(zhì)濃度達到B時的流量，m3/m2；a——吸附區(qū)移動了吸附區(qū)高度za區(qū)間的流量，m3/m2。各符號的意義第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線目前七十一頁\總數(shù)七十九頁\編于十點B,E間被吸附的吸附質(zhì)量W/(kg·m-2)：吸附塔中的吸附區(qū)吸附劑全部被飽和時的吸附量為0a吸附區(qū)形成后吸附劑可吸附的吸附量與飽和吸附量之比f為：（二）穿透時間1.穿透曲線法第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲線(9.5.10)(9.5.9)目前七十二頁\總數(shù)七十九頁\編于十點設(shè)床層的填充密度為ρb

/(kg·m-3)與0平衡的吸附濃度為x0/(kg溶質(zhì)·kg-1吸附劑)則吸附塔全部被飽和時的吸附量為zρbx0/(kg·m-2)穿透點的吸附量（單位為kg/m2）為：穿透點吸附劑的飽和度為：

第五節(jié)吸附操作與吸附穿透曲