【正文】 undlich方程是用于描述平衡數(shù)據(jù)的最早的經(jīng)驗關(guān)系式之一，其表達式為： Freundlich方程不但適用于氣體吸附，也適用于液體吸附。就氣體吸附而言，壓力范圍不能太寬，在低壓下不能簡化成亨利定律，壓力足夠高時又無確定的使用極限，通常適于描述窄范圍的吸附數(shù)據(jù)。大范圍的數(shù)據(jù)也可分段關(guān)聯(lián)。 特征常數(shù)，與溫度有關(guān) LangmuirFreundlich吸附等溫方程： 純經(jīng)驗方程 理論上是可逆的 ,實際上由吸附達到的某一平衡點與脫附達到的該點不是同一平衡狀態(tài) 吸附滯留現(xiàn)象 氣體混合物吸附平衡 (1) Langmuir方程擴展式 忽略各吸附組分之間的相互作用，其他組分的吸附僅僅減小了吸附表面上的空位 : 純組分吸附時的對應(yīng)值 (2) LangmuirFreundlich方程的擴展式 Langmuir方程擴展式和 LangmuirFreundlich方程的擴展式缺乏熱力學一致性，故理論依據(jù)不充分，只具有半經(jīng)驗性質(zhì)，但應(yīng)用起來比較簡便。 液相吸附平衡 液相吸附機理比氣相復雜，除溫度和溶質(zhì)濃度外，吸附劑對溶劑和溶質(zhì)的吸附、溶質(zhì)的溶解度和離子化，各種溶質(zhì)之間的相互作用以共吸附現(xiàn)象等都會對吸附產(chǎn)生不同程度的影響。 (1) 液相吸附等溫線的分類 吸附等溫線形狀的變化與吸附層分子和溶液中分子的相互作用有關(guān)。 如果溶質(zhì)形成單層吸附，它對溶液中溶質(zhì)分子的引力較弱，則曲線有一段較長的平坡線段。如果吸附層對溶液中溶質(zhì)分子有強烈的吸引力，則曲線陡升。 )( *0 CCV ?(2) 吸附等溫方程 Langmuir方程和 Freundlich方程對于低濃度溶液的吸附也適用。當用于液體時，壓力 P用濃度 c代替 : 吸附動力學與傳質(zhì) (1)吸附機理 吸附質(zhì)在吸附劑多孔表面上被吸附的過程分為下列四步： 1)吸附質(zhì)從流體主體通過分子與對流擴散穿過薄膜或邊界層傳遞到吸附劑的外表面，稱之為 外擴散過程。 2)吸附質(zhì)通過孔擴散從吸附劑的外表面?zhèn)鬟f到微孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面，稱為 內(nèi)擴散 過程。 3)吸附質(zhì)沿孔表面的 表面擴散 。 4)吸附質(zhì)被 吸附 在孔表面上。 吸附機理 固體顆粒表面對吸附質(zhì)的吸附過程按以下三步進行： ① 吸附質(zhì)通過擴散傳遞到固體顆粒的外表面 ， 簡稱外擴散； ② 吸附質(zhì)從固體顆粒的外表面通過顆粒上的微孔進入顆粒內(nèi)部表面 ， 簡稱內(nèi)擴散； ③ 在固體顆粒內(nèi)表面上的吸附質(zhì)被吸附劑吸附 。 在物理吸附過程中 ， 在固體顆粒表面上的吸附質(zhì)吸附過程很快 ， 吸附的速率由前面兩步?jīng)Q定 。 在大多數(shù)情況下 ， 內(nèi)擴散的速率較外擴散慢 ， 吸附過程為內(nèi)擴散控制；但有的情況下 ， 外擴散速率比內(nèi)擴散速率慢得多 ， 吸附速度由外擴散速率決定 ， 稱為外擴散控制 。 吸附 解吸 多孔吸附劑中流體的濃度分布和溫度分布 傳熱阻力 傳質(zhì)阻力 (2)外擴散傳質(zhì)過程 吸附質(zhì)從流體主體對流擴散到吸附劑顆粒外表面的傳質(zhì)速率方程為： 相應(yīng)的傳熱方程為： (3)內(nèi)擴散傳質(zhì)過程 吸附質(zhì)在微孔中的擴散有兩種形式 沿孔截面的擴散和沿孔表面的表面擴散。前者根據(jù)孔徑和吸附分子平均自由程之間大小的關(guān)系又有三種情況：分子擴散、紐特遜擴散和介于這兩種情況之間的擴散。當微孔表面吸附有吸附質(zhì)時，沿孔口向里的表面上存在著吸附質(zhì)的濃度梯度，吸附質(zhì)可以沿孔表面向顆粒內(nèi)部擴散，稱為表面擴散。 在吸附劑顆粒的微孔中進行傳質(zhì)的數(shù)學模型很類似于在多孔催化劑顆粒中的催化反應(yīng)。 tqrCrrCDe???????? )2(22物料衡算 吸附劑顆粒內(nèi)溶質(zhì)的濃度分布 dxdcADn iii ??微孔中流體流動的分子擴散 ????????dxcdbDn sisisi)()()(表面擴散 吸附分離過程 根據(jù)待分離物系中各組分的性質(zhì)和過程的分離要求 (如純度、回收率、能耗等 )，在選擇適當?shù)奈絼┖徒馕鼊┗A(chǔ)上，采用相應(yīng)的工藝過程和設(shè)備。 常用的吸附分離設(shè)備有： 吸附攪拌槽 固定床吸附器 移動床 流化床 攪拌槽吸附過程 間歇操作 溶劑量 L，組成 Y0，吸附劑量 S，初始含量 X0 )()( 00 XXSYYL ???)()( 0110 XXSYYL ???任意時刻 平衡時 nKXY ?nKYYYLS1110)/()( ??00 ?X多級錯流吸附操作 )()( 01110 XXSYYL ???第一級 )()( 02221 XXSYYL ???第二級 nKXY ?nKYYYLS11101 )/()( ??00 ?XnKYYYLS12212 )/()( ?????????? ?????nnnYYYYYYLKSS12211110121)()(nYYnYYn11110211???????????Y0和 Y2一定時，吸附劑用量最小，dS/dY1=0 固定床內(nèi)的濃度分布曲線 時間 y 床層長度 yF 0 l 0 時間 q = f (y) 吸附區(qū) 和 平衡區(qū) y yF 吸附區(qū) 平衡區(qū) 0 0 l 床層長度 吸附劑負荷 流出物吸附質(zhì)濃度 吸附波 傳質(zhì)波 透過現(xiàn)象 破點 透過時間 透過曲線 吸附負荷曲線和透過曲線 時間 床層離進口端長度 吸附速度慢 吸附速度快 影響透過曲線的因素：吸附質(zhì)濃度 吸附速度慢 吸附速度快 影響透過曲線的因素：吸附劑粒徑 固定床吸附器計算 Y0：起始濃質(zhì)濃度 YB：破點濃度 Za：傳質(zhì)區(qū)高度 ?a： 傳質(zhì)區(qū)移動 Za所需時間 ?E： 傳質(zhì)區(qū)形成并移出床層時間 ?F： 傳質(zhì)區(qū)形成所需時間 WB： 破點處流出物量 Gs：氣體流過床層速率 XT：吸附劑與進口氣體達到平衡 時濃度 ?s： 吸附劑的堆積重度 從破點到吸附劑基本失去吸附能力，被移除的溶質(zhì)量 傳質(zhì)區(qū)所有吸附劑均為溶質(zhì)所飽和，吸附的溶質(zhì)量 傳質(zhì)區(qū)所具有的吸附能力 床層吸附的吸附質(zhì)的重量 破點時床層的飽和度 整個床層的物料衡算 傳質(zhì)區(qū)氣相總傳質(zhì)單元數(shù) 圖解積分法 透過曲線 *672**= XT 硅膠含水 空氣帶入水 破點時間 破點時床層飽和度 移動床吸附器計算 (等溫操作 ) 全塔物料衡算 任意截面到塔頂物料衡算 吸附劑的最小用量由與平衡線相交的操作線的最大斜率決定 (DF線 ) Regeneration FluidizedBed Adsorption System Q: Benefits? 連續(xù)操作，吸附劑可以與吸附質(zhì)連續(xù)接觸；氣流速度比固定床快，氣相傳質(zhì)阻力很小，處理量大；傳熱好，床層溫度均勻，吸附劑出入解吸區(qū)很方便，避免了設(shè)備同一部分冷熱的交替循環(huán)。 同時流化床操作可以用比較高的解吸溫度，能分離高沸點氣體 。 缺點：吸附劑磨損消耗量大，操作彈性較差，設(shè)備易磨損。床層內(nèi)固體顆粒高度返混 。 一、變溫吸附 變溫吸附原理： Temperature Swing Adsorption （ TSA） 吸附劑在常溫下吸附，在較高的溫度下再生（有熱再生） 變溫吸附 循環(huán)操作在兩個平行的固定床吸附器中進行。其中一個在環(huán)境溫度附近吸附溶質(zhì)，而另一個在較高溫度下解吸吸附質(zhì)，使吸附劑床層再生。 二、變壓吸附 變壓吸附原理： 變壓吸附是在接近等溫條件下依據(jù)吸附量隨壓力的變化特性而實現(xiàn)的吸附過程。 吸附劑在較高分壓下（未經(jīng)干燥的濕壓縮空氣）進行吸附，在較低分壓下（經(jīng)減壓后的干燥空氣）被解吸。 Pressure Swing Adsorption （ PSA）