【正文】 的范圍內(nèi)，微孔孔徑大小與被分離的氣體分子直徑相當，微孔的比表面積一般占碳分子篩所有表面積的90%以上。有4A0孔徑的4A0沸石可吸附甲烷、乙烷，而不吸附三個碳以上的正烷烴。又稱合成沸石或分子篩，其化學(xué)組成通式為：　　[M2(Ⅰ)M(Ⅱ)]　　式中M2(Ⅰ)和M(Ⅱ)分別為為一價和二價金屬離子，多半是鈉和鈣，n稱為沸石的硅鋁比，硅主要來自于硅酸鈉和硅膠，鋁則來自于鋁酸鈉和Al(OH)3等，它們與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制得的膠體物，經(jīng)干燥后便成沸石，一般n=2~10,m=0~9。每一種分子篩都具有均勻一致的孔穴尺寸。如：溶劑蒸汽的回收、烴類氣體提取分離、動植物油的精制、空氣或者其他氣體的脫臭、水和其他溶劑的脫色等。特性：比表面積巨大，吸附能力強。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在700℃以下除去揮發(fā)組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在700~1200℃溫度范圍內(nèi)進行反應(yīng)使其活化?；罨椒煞譃閮纱箢?，即藥劑活化法和氣體活化法。 （4）活性炭　　應(yīng)用最早、用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑。工業(yè)上用的硅膠分成粗孔和細孔兩種。制備：將水玻璃（硅酸鈉）溶液用酸處理，然后再將得到的硅凝膠經(jīng)老化、水洗，在368~403K溫度下，經(jīng)干燥脫水制得。主要用于氣體和液體的干燥、石油氣的濃縮和脫硫，近年來又將其用于含氟廢氣的治理。活性氧化鋁比表面積大約為210~360m2/g。（2）氧化鋁活性氧化鋁是將含水氧化鋁，在嚴格控制升溫條件下，加熱到737K，使之脫水而制得。只有經(jīng)硫酸或鹽酸處理后才具有吸附能力。漂白土吸附劑對各種油類脫色很有效，并可去除油中的臭味，使用后的漂白土，經(jīng)洗滌及灼燒除去吸附在表面和孔隙內(nèi)的有機物后，可重復(fù)使用。這種粘土經(jīng)加熱和干燥后，可形成多孔結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。（1）白土 白土分為漂白土和酸性白土。工業(yè)上常用的吸附劑有：活性炭、活性氧化鋁、硅膠、白土和沸石分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研制的吸附材料。應(yīng)該指出的是，同一污染物可能在較低溫度下發(fā)生物理吸附，而在較高溫度下發(fā)生化學(xué)吸附，即物理吸附發(fā)生在化學(xué)吸附之前，當吸附劑逐漸具備足夠高的活化能后，即發(fā)生化學(xué)吸附（圖713）?；瘜W(xué)吸附：由吸附劑與吸附質(zhì)間的化學(xué)鍵力而引起的，是單層吸附，吸附需要一定的活化能。物理吸附：由于分子間范德華力引起的，它可以是單層吸附，亦可以是多層吸附。被吸附到固體表面的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)，附著吸附質(zhì)的物質(zhì)稱為吸附劑。解：屬于低濃度氣體吸收，且氣液平衡關(guān)系服從亨利定律，則：最小液氣比：清水用量： 出塔氨水濃度：總評：題型較簡單，要求各公式的含義必須明確。h，某氨含量y1=5%，出塔凈化器含量y2=%（均為摩爾分率）。 例：一逆流操作的填料塔中，用清水吸收混合氣中的氨。 另外需注意，由上式算出的塔徑應(yīng)進行圓整，按照國內(nèi)壓力公稱直徑（JB—1153—73），Ф1m，間隔為100mm；Ф1m，間隔為200mm。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗：① 由ut確定，u0=～ ut，其中ut為液泛速率。(3)填料塔塔徑的計算D取決于處理的氣體量Q和適宜的空塔氣速u0，即： （） D——塔徑，m；Q——處理氣量，m3/s；u0——空塔氣速，m/s。填料塔的壓降影響動力消耗和正常操作費用。(2)液泛氣體于填料塔的壓降液泛氣速：是填料塔正常操作氣速的上限。 ⑤壓損的計算（伴有化學(xué)吸收過程）(1)填料的選擇作用：可為氣液傳質(zhì)提供良好的傳質(zhì)條件。對于低濃度氣體的吸收，L=(～2)G(L/G)min。實際中，要考慮加壓、冷卻所需的費用及工藝上造成的經(jīng)濟效益問題。缺點：化學(xué)吸收流程長，設(shè)備較多，操作也較復(fù)雜，吸收劑價格較貴，同時由于吸收能力強，吸收劑不易再生。它們能與氣態(tài)污染物SOHCl、HF、NOx等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而吸收能力大大增加，凈化效率高，液氣比低。缺點：凈化效率低，設(shè)備龐大，動力消耗大。常用于凈化煤氣中的CO2和廢氣中的SOHF、SiF4以及去除NH3和HCl等。要求： ，以提高吸收速度并減少吸收劑的需用量； ，對溶質(zhì)組分以外的其它組分的溶解度要很低或基本不吸收；揮發(fā)性低，以減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)損失； ，且不易產(chǎn)生泡沫，以實現(xiàn)吸收塔內(nèi)良好的氣流接觸狀況； ，盡可能無毒； ，易得，化學(xué)穩(wěn)定性好，便于再生，不易燃燒等經(jīng)濟和安全因素。其中③④⑤多數(shù)情況下是設(shè)計者選定的，但是確定時要考慮到經(jīng)濟效益，取最佳條件。主要吸收設(shè)備有噴灑吸收塔、噴射吸收塔和文丘里吸收塔等。該吸收器中液體以液滴形式分散于氣體中。形式很多，基本上分為以下幾類：連續(xù)鼓泡式吸收器、板式吸收器、活動（浮動）填料吸收器（湍球塔）、液體機械攪拌吸收器。有水平液面的表面吸收器、液膜吸收器、填料吸收器和機械膜式吸收器。這將在每一大類吸收設(shè)備介紹中給預(yù)必要的闡述。分類：目前，工業(yè)上常用的吸收設(shè)備的類型主要有表面吸收器、鼓泡式吸收器、噴灑吸收器三大類。為了強化吸收過程，降低設(shè)備的投資和運行費用，要求吸收設(shè)備滿足以下基本要求：（1） 氣液之間應(yīng)有較大的接觸面積和一定的接觸時間；（2） 氣液之間擾動強烈，吸收阻力低，吸收效率高；氣流通過時的壓力損失小，操作穩(wěn)定；（3） 結(jié)構(gòu)簡單，制作維修方便，造價低廉；（4） 應(yīng)具有相應(yīng)的抗腐蝕和防堵塞能力。本書以膜模型理論進行討論。反應(yīng)吸收速率增強系數(shù)是與反應(yīng)級數(shù)、反應(yīng)速率常數(shù)、化學(xué)平衡常數(shù)、液相中各組分的濃度、擴散系數(shù)、液相的流動狀態(tài)等諸多因素相關(guān)的較為復(fù)雜的一個系數(shù)。為了表明其增強的程度，引入“增強系數(shù)”的概念。每單位接觸面積的氣液間化學(xué)反應(yīng)吸收速率方程可用下式表示： （）式中：kL——未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時液相傳質(zhì)分系數(shù)，亦即物理吸收的液相傳質(zhì)分系數(shù)，m/h； β——由于化學(xué)反應(yīng)使吸收速率增強的系數(shù)，簡稱增強系數(shù)，其單位無量綱； CAi——氣液界面未反應(yīng)的氣體溶質(zhì)的濃度，kmol/m3；CAL——在液相中未反應(yīng)的氣體溶質(zhì)的濃度，kmol/m3，通常是假定在液相中達到化學(xué)平衡狀態(tài)下求出，反應(yīng)為可逆反應(yīng)時，即化學(xué)平衡常數(shù)k為無窮時，其值為零。②溶液的吸收能力還受活性組分起始濃度CB0的限制，CA*≤CB0（只能趨近于而不能超過（略講）化學(xué)吸收比物理吸收具有更快的吸收速率，這是因為被吸收氣體組分與吸收劑或吸收劑中活性組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所致。CO2和SO2在水中吸收，即屬于上述過程。即有： （748）為討論方便，設(shè)備吸收組分A與溶液中所含的組分B發(fā)生相互反應(yīng)：（通式） 有關(guān)系式（前提：被吸收組分濃度及各反應(yīng)組分濃度較低）① 亨利定律關(guān)系式： （749）② 化學(xué)平衡關(guān)系式：（750） （751） 將（751）代入（749）得：（752）下面從幾種具體的情況來討論化學(xué)吸收的氣液平衡關(guān)系：(1)被吸收組分與溶劑的相互作用 反應(yīng)式表示為： 被吸收組分A進入液相后的總濃度CA可寫成： （753） 其化學(xué)平衡常數(shù) （754）于是有： （755）又若是稀溶液吸收，則遵循亨利定律，即有[A]=HAPA*，代入（93），于是有： （756）在稀溶液中，B很大可視為常數(shù)，且k不隨濃度變化，故1+k[B]可視為常數(shù)，此時，即形式上服從亨利定律，但不同的是，表明溶解度系數(shù)較HA增大了（1+k[B]）倍，結(jié)果使過程有利于氣體組分A的吸收。圖710 兩分子反應(yīng)中相界面附近液相內(nèi)A與B的濃度分布亨利定律只適用于常壓或低壓下的稀溶液，而且吸收質(zhì)（被吸收組分）在氣相與溶劑中的分子狀態(tài)應(yīng)相同，若被溶解的氣體分子在溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，則此時亨利定律只適用于溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的那部分吸收質(zhì)分子的濃度，而該濃度決定于液相化學(xué)反應(yīng)的平衡條件。這里選取兩分子反應(yīng)（A+B→AB），定性地考察化學(xué)反應(yīng)速率對液相吸收系數(shù)，即對吸收速率的影響。所以對物理吸收不是有效的濕表面，對化學(xué)吸收仍然可能是有效的。這就使總吸收系數(shù)增大，吸收速率提高。 化學(xué)吸收化學(xué)吸收與物理吸收相比，有以下優(yōu)點：（1） 溶質(zhì)進入溶劑后因化學(xué)反應(yīng)而消耗掉，單位體積溶劑能容納的溶質(zhì)量增多，表現(xiàn)在平衡關(guān)系上為溶液的平衡分壓降低，甚至可以降到零，從而使吸收推動力增加。3. 填料層高度計算（自學(xué)）填料層高度等于所需的填料層體積除以塔截面積。 首先要求Lmin，然后確定吸收劑操作用量L，在選用一個合適的L/G，根據(jù)實際經(jīng)驗，?。篖=()Lmin。一方面選擇較大的噴淋量，操作線的斜率增大，傳質(zhì)推動力增大，有利于吸收的操作，可減少設(shè)備的尺寸和投資；另一方面增大吸收劑用量，動力消耗增大，X1降低，對需回收吸收劑的操作來說，增加了溶液再生的困難，操作費用增加。 ?操作氣液比的選定應(yīng)盡可能從設(shè)備投資和操作費用兩方面權(quán)衡考慮，以達到最經(jīng)濟的要求。h）應(yīng)大于為充分潤濕填料所必需的最小噴淋密度，一般為34 m3/m2當氣液比（Ls/GB）減少到操作線與平衡線相切，盡管塔底兩相濃度（XY1）未達到平衡，但切點處達到平衡，此時的氣液比即為（Ls/GB）min。最小液氣比可用作圖法求取，具體作法分兩種情況： ?吸收平衡線下凹，如圖76（a）所示。當減少吸收劑流量Ls時，Ls/GB下降，即操作線斜率變小，出塔吸收液濃度X1減小，如ACABAD線變化趨勢所示。(1) 如何確定Ls/GB？（Ls/GB）min的提出。根據(jù)物料衡算，Ls與X1之中只有一個是獨立的未知量，通常在計算中先確定Ls值，則X1便隨之而定了。在吸收塔設(shè)計中要處理的廢氣流量、進出塔氣體溶質(zhì)濃度（即G、GB、YY2）均由設(shè)計任務(wù)而定，吸收劑的種類和進塔濃度X2由設(shè)計者決定。當y110%時，在溶液內(nèi)的濃度也很低，則Y≈y，X≈x(因為X=x/(1x)，Y=y/(1y))而且通過塔內(nèi)任意截面混合氣體量近似于惰性氣體量，即G≈GB，同理L≈Ls，代入公式（717），有： （737）此即稱為低濃度氣體吸收操作線方程式，表明對于低濃度氣體的吸收，在x—y坐標上繪出的操作線基本上也成直線，其斜率為L/G。s)；L——表示單位時間通過塔任一截面單位面積吸收液摩爾流量，kmol/(m2 ?平衡線與操作線不能相交或相切 假如兩者相交，就意味著在塔的某一截面處吸收推動力等于零， 圖77 吸收操作線和推動力因此為達到一定的濃度變化，需兩相的接觸時間為無限長，因而需要的填料層高度為無限大，這種操作情況是不可能實現(xiàn)的。?解釋：從吸收質(zhì)氣相角度分析，由于吸收過程是可溶組分有氣相溶于液相的過程，所以可溶組分在氣相中的濃度必定大于其在液相的和氣相相平衡的濃度；否則就成為工業(yè)廢水處理中的“吹脫”處理，而變成一個解吸過程。(1)操作線方程式的作用 說明塔內(nèi)氣液濃度變化情況，更重要的是通過氣液情況與平衡關(guān)系的對比，確定吸收推動力，進行吸收速率計算，并可確定吸收劑的最小用量，計算出吸收劑的操作用量。此直線上任一點的Y、X都對應(yīng)著吸收塔中某一截面處的氣液相組成。h)；Y、YY2——分別為在塔的任意截面、塔底和塔頂?shù)臍庀嘟M成，（kmol吸收質(zhì)/kmol惰性氣體）； X、XX2——分別為在塔的任意截面、塔底和塔頂?shù)囊合嘟M成，（kmol吸收質(zhì)/kmol吸收劑）。s)；GB——單位時