【正文】 ??tmkgymkgcmkgycdd。3/。3/。3/??工業(yè)防毒技術(shù) 61 第二節(jié) 吸附理論 動力學(xué)系數(shù)又可稱為從氣流到吸附劑表面的質(zhì)量傳遞系數(shù)，當吸附時間為1s時，同時（ cy)=1kg/m3時， α =β 。因此動力學(xué)系數(shù)或質(zhì)量傳遞系數(shù) β是指， 當濃度為 1kg/m3時在 1s內(nèi)從氣流傳遞到 1m3吸附層的物質(zhì)量 ，1kg/m3的濃度差應(yīng)當是氣流中吸附質(zhì)的含量和吸附劑成平衡的氣體濃度之差 ，質(zhì)量傳遞系數(shù)的單位是 s1。 假設(shè)吸附本身進行的極快，實際上幾乎是瞬間完成，其 吸附動力學(xué)決定于內(nèi)擴散與外擴散的速度。若外擴散動力學(xué)系數(shù)以 β 1表示，內(nèi)擴散動力學(xué)系數(shù)以 β 2表示，則總動力學(xué)系數(shù) β 與數(shù)值 β 1 和 β 2具有下列關(guān)系： 有關(guān)這方面的大量研究都是要說明，那一種擴散式主要的，但實際上載吸附過程的不同階段和在不同的條件下，外擴散或是內(nèi)擴散都可能是主要的。 工業(yè)防毒技術(shù) 62 第二節(jié) 吸附理論 質(zhì)量傳遞系數(shù)要根據(jù)每個不同的情況以實驗方法求得的，并以準數(shù)方程來表示。 工業(yè)防毒技術(shù) 63 第三節(jié) 吸附過程的計算 計算吸附過程是指確定吸附劑的需要量、吸附過程的持續(xù)時間、吸附器的尺寸以及能量的消耗等主要內(nèi)容。 一、吸附的流程及特點 吸附流程包括三個步驟。 ⑴使流體和固體吸附劑進行接觸，使吸附質(zhì)吸附在吸附劑上。 ⑵將未被吸附的流體從已吸附了吸附質(zhì)的吸附劑上分開。 ⑶吸附劑的再生或更換。 吸附器可按吸附劑和流體的接觸方式不同而分為兩種。 ⑴填充式吸附，其中又分為 1）固定床吸附； 2）移動床吸附； 3）流化床吸附； ⑵其他形式吸附 工業(yè)防毒技術(shù) 64 吸附設(shè)備 固定床吸附器 在固定床吸附器內(nèi)， 吸附劑固定不動 ，僅使氣體流經(jīng)吸附床進行吸附。吸附達到飽和后，用解吸氣體按反方向通過吸附床進行解吸。因此在吸附器內(nèi)，吸收和解吸交替進行。有害氣體由入口 1流經(jīng)吸附劑 7，內(nèi)出口 2排出；解吸可采用蒸氣 (入口 3和出口 4)或熱空氣 (入口 5和出口 6)。 工業(yè)防毒技術(shù) 65 移動床吸附器 在移動床吸附器中， 吸附劑層為流動 (一般為自上而下的流動 )的移動床，它與廢氣流的流動方向相反。與固定床吸附器比較，處理氣體量大，凈化有害氣體的效率也較高，缺點是動力和熱量消耗比較大，吸附劑腐蝕嚴重 流化床吸附器 在流化床吸附器內(nèi)，分置在篩孔板上的吸附劑顆粒，在高速度氣的作用下，強烈攪動，上下浮沉，使其成流態(tài)化。 吸附劑內(nèi)傳質(zhì)作熱的速率快、床層溫度均勻，操作穩(wěn)定。缺點是吸附劑和容器的磨損嚴重． 工業(yè)防毒技術(shù) 66 第三節(jié) 吸附過程的計算 二、有機溶劑的蒸發(fā)量計算 計算有機溶劑的蒸發(fā)量，即發(fā)散量，是計算吸附工作量以及吸附回收率的基礎(chǔ)。散發(fā)量可按以下方法計算： 工業(yè)防毒技術(shù) 67 第三節(jié) 吸附過程的計算 三、間歇操作的吸附器的工藝計算 （一）吸附持續(xù)時間的計算 當氣體流過吸附劑厚度為 L的間歇式固定床吸附器時，吸附劑層逐段飽和，吸附質(zhì)完全被吸附的一段吸附劑層高度 L0稱為吸附劑的工作高度。從吸附開始，到吸附器出口開始出現(xiàn)微量吸附質(zhì)的這一段時間稱為吸附層的保護作用時間。而吸附劑的動活性就是以開始 “ 逸出 ” 微量吸附質(zhì)為標志的。 當達到穿透點時，吸附帶以前的吸附劑層均已達到飽和，所以可以假定吸附過程符合朗格繆爾等溫線的第三段，即平衡靜活性 α 不再與氣流濃度有關(guān)，并假定吸附速度無窮大，所以在穿透時間 內(nèi)的吸附量為： 工業(yè)防毒技術(shù) 68 第三節(jié) 吸附過程的計算 工業(yè)防毒技術(shù) 69 第三節(jié) 吸附過程的計算 吸附過程每次間歇操作的持續(xù)時間，還可以根據(jù)實測吸附層的平均吸附量，用物料平衡來確定。每次間歇操作被吸附的物質(zhì)數(shù)量為 工業(yè)防毒技術(shù) 70 第三節(jié) 吸附過程的計算 （三）吸附熱對操作的影響 用活性炭吸附物質(zhì)時，通常放出一定的吸附熱，這個熱量會使床層升溫，其影響的結(jié)果是床層的操作溫度高于設(shè)計的溫度。 （四）吸附時水蒸氣的消耗量 用活性炭吸附回收有機溶劑時，通常采用高溫水蒸氣使吸附的溶劑脫附。而脫附時水蒸氣的消耗量是要通過計算確定。 D1 D2 D3 脫附是水蒸氣的總消耗量 D= D1+ D2+ D3 工業(yè)防毒技術(shù) 71 第三節(jié) 吸附過程的計算 四、活性炭的吸附熱 用活性炭吸附物質(zhì)時，通常放出相當數(shù)量的熱，放出來的熱使炭層和氣流升溫，對繼續(xù)進行吸附不利。 吸附熱分為積分吸附熱和微分吸附熱兩種。計算吸附過程時，往往需要的是積分吸附熱，人們通常把積分吸附熱簡稱為吸附熱。并以 q表示。所謂的積分吸附熱是指純凈的吸附劑在吸附吸附質(zhì)時所放出來的全部熱量。而微分吸附熱是指分別在各個吸附階段放出的熱量而言。以 q0表示，如果吸附質(zhì)的總量為 A，則，吸附時放出的總熱量，一部分消耗于加熱混合氣，一部分散失于周圍介質(zhì)，大部分吸附熱為混合氣所吸收。 工業(yè)防毒技術(shù) 72 第四節(jié) 化學(xué)吸附 一、化學(xué)吸附的三個特點 （一）化學(xué)吸附都是單分子層的吸附 （二）化學(xué)吸附過程要求具有足夠的活化能，因此有時過程可能十分緩慢 （三）化學(xué)吸附在不同的表面位置常常有迥然不同的吸附能力 二、化學(xué)吸附在氣體凈化方面的應(yīng)用 （一）吸附劑在許多情況下可導(dǎo)致催化反應(yīng)的發(fā)生 工業(yè)防毒技術(shù) 73 第四節(jié) 化學(xué)吸附 （二）吸附與化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合將提高吸附效率 在吸附劑表面浸漬某些特定的鹽類，可以使污染物質(zhì)在吸附劑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，再除去反應(yīng)生成物，一是可提高吸附效率，二是縮短了處理時間。 浸漬物有時起化學(xué)作用，有時起催化作用。浸漬物在起催化作用時，一般不需要經(jīng)常補充浸漬物。在起化學(xué)作用時，浸漬物的消耗量完全符合化學(xué)計算當量，因此每次再生后均需要重新進行浸漬。 工業(yè)防毒技術(shù) 74 吸附飽和的吸附劑，經(jīng)歷再生，可以重復(fù)使用。 所謂再生，就是在吸附劑本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生或極少發(fā)生變化的情況下，用各種方法將被吸附劑吸附的物質(zhì)，從吸附劑的細孔中除去，使吸附劑的吸附能力得以恢復(fù)。 由于影響吸附作用的因素主要是溫度、壓強、被吸附組分的性質(zhì)、被吸附相的組成以及吸附劑的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)等。因此吸附劑解吸的規(guī)律和操作方法也必須從這些因素之中尋找。 第五節(jié) 吸附劑再生 工業(yè)防毒技術(shù) 75 再生的方法一般有下面幾種 (])加熱解吸再生 利用吸附劑容量在等壓下隨溫度升高而降低的特點，在低溫或常溫下吸附，然后提高溫度，在加熱下吹掃脫附。這樣的循環(huán)方法又稱作變溫吸。 (2)降壓或真空解吸 利用吸附容量在恒溫下隨壓力的下降而降低的特點，加壓進行吸附，減壓或真空下解吸，這種循這樣的循環(huán)方法又稱作變壓吸附。 (3)溶劑置換再生 某些熱敏性物質(zhì)，如不飽和烯烴類物質(zhì)，在較高溫度下易聚合，可以采用親合力較強的溶劑進行置換再生的方法。用解吸劑置換，使吸附質(zhì)脫附出來．然后加熱床層，脫附解吸劑，再進行干熾燥，使吸附劑再生，此法又稱變濃度吸附。