1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/邵 吸 附 方 程 的 应 用 二 辜 敏 、 鲜 学 福 等助 刀 甲 衷 附 才丫程 的 应 用辜 敏 , , 鲜 学 福汕 头 大 学 化 学 系 , 广 东 汕 头 , 重 庆 大 学 建 工 学 院 , 重 庆 , 叹 渊 阵摘 要 本 文 总 结 了 川 脚 方 程 在 吸 附 分 离 过 程 中 的 应 用 。 利 用 扣 即 而 方 程 得 到 直 观 表 达 混 合 气 组 分 气 体 间 吸附 强
2、 弱 关 系 及 分 离 的 难 易 程 度 的 一 图 , 推 导 了 无 幼 关 系 式 。关 健 词 卯 方 程 , 吸 附 分 离 , 应 用引 言吸 附 广 泛 用 于 各 种 混 合 气 体 的 分 离 , 其 原 理在 于 混 合 气 的 各 组 分 气 体 , 在 给 定 吸 附 剂 上 所 具有 的 吸 附 能 力 不 同 一 。 混 合 气 体 的 吸 附 模 型 或关 联 式 , 对 于 气 体 分 离 过 程 的 设 计 而 言 是 至 关 重要 的 , 至 目 前 为 止 , 所 观 察 到 的 大 部 分 等 温 线 都 可归 结 为 五 种 类 型 , 其 中 类
3、 型 和 类 型 , 特 别 是 类型 是 最 常 遇 到 的 , 已 提 出 了 许 多 理 论 和 模 型 来解 释 这 些 不 同 类 型 的 等 温 线 , 以 致 于 根 据 有 限 次数 的 实 验 , 就 可 得 到 吸 附 等 温 方 程 一 。 描 述类 吸 附 等 温 线 最 常 采 用 的 是 川 即 吸 附 方 程 ,虽 然 对 微 孔 材 料 的 吸 附 剂 , 基 于 势 能 方 法 的 一方 程 也 特 别 有 用 , 但 是 由 于 一 方 程 的 数 学形 式 复 杂 及 使 用 压 力 范 围 有 限 制 而 应 用 很 少 。场 方 程 是 在 假 定 表
4、 面 均 匀 的 条 件 下 给 出的 一 , 对 表 面 不 均 匀 物 质 上 的 吸 附 , 其 理 论 假 设和 实 际 情 况 差 别 很 大 , 但 是 其 数 学 式 简 单 , 而 且 吸附 方 程 却 能 较 好 支 配 吸 附 曲 线 , 因 而 得 到 广 泛 运用 。 川 脚 方 程 是 假 设 吸 附 体 系 处 于 动 态 平 衡而 得 到 的 等 温 方 程 。 单 一 气 体 吸 附 的 场 ” 方程 为 【 一 式 中 , 一 混 合 气 的 组 分 一 在 相 同 总 压 下组 分 的 吸 附 量 体 积 一 组 分 的 分 压 , 二一 组 分 的 气 相
5、 分 数 。为 了 更 精 确 关 联 吸 附 数 据 , 也 常 采 用 川和 其 它 吸 附 方 程 的 组 合 形 式 。场 孚 方 程 在 吸 附 分 离 过 程 中 的 应 用吸 附 数 据 的 关 联对 吸 附 数 据 的 关 联 是 川 罗 吸 附 方 程 最 基本 的 应 用 , 在 数 据 关 联 时 , 常 常 采 用 直 线 形式 一 一 一 丁 甲 一 一 一期饰式 中 二 一 单 位 体 积 吸 附 剂 平 衡 吸 附 量每 单 位 体 积 吸 附 剂 单 层 吸 附 量 一 川 训 常数 。将 实 验 吸 附 数 据 经 方 程 线 性 拟 合 , 就 可 以得 到
6、 单 一 气 体 的 吸 附 特 征 参 数 和 。 由 这 些参 数 通 过 方 程 就 可 以 预 测 混 合 气 体 的 吸 附 量 。判 断 混 合 气 体 分 离 的 难 易 程 度 及 组 分 气 体之 间 吸 附 的 相 互 影 响单 组 分 气 体 在 吸 附 剂 上 的 吸 附 取 决 于 气 体 本身 的 物 理 化 学 性 质 , 混 合 气 体 的 吸 附 不 仅 与 各 组分 的 性 质 有 关 , 而 且 还 与 各 组 分 在 混 合 气 中 的 组成 有 关 , 其 中 的 某 组 分 气 体 的 吸 附 除 其 本 身 的 物理 化 学 性 质 单 独 吸 附
7、 行 为 是 非 常 重 要 的 因 素 之外 , 还 直 接 受 其 它 组 分 的 性 质 及 组 成 的 影 响 , 这 是因 为 各 组 分 在 共 同 吸 附 时 相 互 竞 争 和 相 互 干 扰 。对 于 符 合 腼 , 方 程 的 两 组 分 的 混 合 体 体系 , 那 么 在 同 一 压 力 下 , 有 下 述 方 程 成 立 图、 ,产、户尹哎口了 、 、丛一一一一方 程 可 扩 展 到 组 的 混 合 气而一 一 一 万 一 一耳 玩 式 中 卜 缺, 本 项 因 为 春 晖 计 划 和 专 门 基 金 支 持 项 目 , 并 得 到 汕 头 大 学 工 程 建 设 项
8、 目 资 助 。 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/么 年 第 期 广 东 化 工一 组 分 的 吸 附 相 分 数 一 组 分 的 气 相 分数 。式 表 明 , 组 分 在 游 离 相 中 的 浓 度 与 在 吸 附相 中 的 浓 度 存 在 定 量 关 系 , 其 关 系 取 决 于 常 数、 。 、 是 衡 量 两 组 分 竞 争 性 的 一 个 量 度 , 气 尧 表明 两 组 分 吸 附 性 相 近 相 反 , 与 的 差 值 越 大 ,
9、表明 其 吸 附 性 相 差 越 远 。本 文 采 用 图 示 法 得 到 如 图 所 示 的 组 分 在 吸附 相 和 在 气 相 中 浓 度 的 、 一 关 系 图 , 此 图 非 常 直观 表 明 了 混 合 气 组 分 气 体 间 吸 附 强 弱 关 系 及 分 离的 难 易 程 度 。 设 混 合 气 中 的 目 标 组 分 为 组 分 ,另 一 组 分 为 组 分 , 位 于 对 角 线 下 方 的 曲 线 , 目 标组 分 在 混 合 气 体 中 为 弱 吸 附 组 分 , , 位 于对 角 线 上 方 的 一 曲 线 , 目 标 组 分 为 强 吸 附 组 分。 对 角 线 表
10、 明 两 组 分 的 吸 附 性 完 全 相同 , 越 是 靠 近 对 角 线 的 一 曲 线 , 其 组 分 气 体 的吸 附 性 越 接 近 , 用 吸 附 方 法 分 离 就 越 困 难 反 之 ,远 离 对 角 线 的 一 曲 线 , 其 组 分 气 体 的 吸 附 性 相差 越 远 , 分 离 就 越 容 易 。由 肠 吸 附 方 程 、 容 易 看 出 , 纯 组分 的 吸 附 量 大 于 它 在 混 合 体 系 中 的 吸 附 量 , 其 它组 分 不 管 在 吸 附 相 还 是 游 离 相 中 的 存 在 都 会 降 低目 标 组 分 的 吸 附 量 , 但 是 降 低 程 度
11、 有 所 差 异 , 图就 可 以 很 好 说 明 这 点 。 当 目 标 组 分 在 混 合 体 系 中为 强 吸 附 组 分 时 , 其 它 组 分 在 吸 附 相 中 的 影 响 作用 强 于 在 气 相 中 的 影 响 作 用 , 反 之 亦 然 。 从 图 中可 知 , 气 相 中 的 强 吸 附 组 分 比 弱 组 分 更 能 降 低 目标 组 分 的 吸 附 量 相 同 , 而 , , , 而 在 吸 附相 中 , 弱 组 分 的 存 在 比 强 组 分 更 能 降 低 目 标 组 分的 吸 附 量 、 相 同 , 而 犯 , 物 。重 要 的 问 题 。 选 择 吸 附 剂 的
12、 基 本 依 据 是 其 热 力 学性 质 , 平 衡 吸 附 关 系 和 分 离 系 数 相 对 吸 附 率 。表 示 吸 附 选 择 性 的 大 小 及 分 离 的 可 能 性 , 值 偏离 越 大 , 分 离 的 可 能 性 越 大 。不 瓦 “ 瓦而一在 变 压 吸 附 邢 模 型 中 的 应 用变 压 吸 附 邢 技 术 是 近 几 十 年 来 在 工 业 上新 崛 起 的 气 体 吸 附 分 离 技 术 , 已 广 泛 用 于 各 种 混合 气 体 的 分 离 仁 一 。 由 于 邢 过 程 复 杂 多 变 , 而且 操 作 变 量 往 往 相 互 祸 合 , 难 以 直 观 得
13、出 变 量 对分 离 的 影 响 , 因 此 需 要 可 信 的 、 能 表 达 体 系 动 力 学的 数 学 模 型 , 如 何 模 拟 过 程 的 柱 动 态 学 过程 , 对 操 作 参 数 的 最 优 选 择 和 控 制 及 吸 附 柱 的 最优 设 计 都 有 着 重 要 意 义 , 。 那 模 型 对 平 衡 等温 线 响 应 有 很 高 的 灵 敏 度 , 因 此 必 须 采 用 合 适 的吸 附 方 程 对 吸 附 数 据 进 行 描 述 。 在 模 型 中最 常 采 用 的 就 是 丑 邵 方 程 及 与 其 它 方 程 的 组合 形 式 如 负 载 比 关 联 式 。 作
14、者 利 用 变 压 吸附 动 态 模 型 , 采 用 腼 方 程 , 计 算 氏 混合 体 系 吸 附 柱 端 几 流 出 浓 度 与 实 验 数 据 符 合良 好 。 由 模 型 得 到 的 邢 过 程 各 步 骤 中 , 组 分 浓度 随 柱 长 的 变 化 情 况 闭 如 图 所 示 。 结 果 表 明混 合 气 体 在 吸 附 过 程 中 , 组 分 在 游 离 相 和 吸 附 相中 浓 度 不 仅 是 压 力 、 温 度 的 函 数 , 而 且 还 是 吸 附 量的 函 数 。 组 分 受 其 它 组 分 吸 附 性 质 的 影 响 , 其 变化 特 征 存 在 明 显 差 异 ,
15、这 是 由 组 分 在 共 同 吸 附 竞争 性 所 决 定 的 。 压 力 增 大 的 吸 附 过 程 是 在 气 相 中浓 缩 弱 吸 附 组 分 的 过 程 , 压 力 减 小 的 解 吸 过 程 是在 气 相 中 浓 缩 强 吸 附 组 分 的 过 程 。 变 压 吸 附 分 离混 合 气 的 原 理 就 在 于 此 。一一 , 、 、 、 一卜卜 一 一 二 、一 二 二 二 二 一 二 淬 二 于 乏 、 一 石一 飞飞犷, 、 、 气气、 、 、 一 二二岁 ,熟、 一 一 奋 歹 荆荆荆产产 厂 了 八八八一一一一一一一一一一一 二厂厂厂厂一 令 一。 、口住芝山, 石 。 泊
16、 ,图 组 分 在 游 离 相 中 的 浓 度与 其 在 吸 附 相 中 的 浓 度 关 系 图吸 附 剂 的 选 择吸 附 剂 的 选 择 是 能 否 实 现 分 离 关 键 的 一 步 ,对 于 给 定 的 分 离 , 选 择 适 宜 的 吸 附 剂 是 一 个 十 分口图 各 步 骤 结 束 时 , 玩 凡 混 合 体 系 中 气 相 几 浓 度在 吸 附 柱 内 的 分 布 图 闭 体 系 讯 一 活 性 炭 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/
17、朋 脚 吸 附 方 程 的 应 用 二 辜 敏 、 鲜 学 福 等推 导 无 关 系 式玫 关 系 式 是 常 被 引 用 的 重 要 关 系 式 , 该 式提 供 了 单 纯 气 体 与 吸 附 混 合 气 吸 附 之 间 的 关 系 ,硫 川 曾 用 微 孔 填 充 吸 附 推 导 出 此 式 。 实 际 上 ,无 式 也 是 吸 附 特 征 满 足 川 脚 等 温 方 程 的必 然 结 果 。、声、 、 ,产、户尹、声了、 、,、 、了 、了、 、了吸 、 ,令 , 坑 , 坑 二故 有 坑即 丛 牛 哑 户 旦 孕 边” 一在 相 同 的 压 力 下式 中 苗 一 组 分 单 纯 气
18、体 的 吸 附 量 一 组分 在 混 合 气 中 的 吸 附 量 。结 论 脚 方 程 因 为 其 数 学 形 式 简 单 , 能 够很 好 支 配 吸 附 等 温 线 而 在 吸 附 分 离 过 程 中 得 到 广泛 应 用 。 本 文 利 用 脚 方 程 得 到 能 够 简 要 说 明混 合 气 体 中 组 分 气 体 之 间 吸 附 的 相 互 影 响 及 其 分离 难 易 程 度 的 组 分 在 游 离 相 中 的 浓 度 与 其 在 吸 附相 中 的 浓 度 关 系 一 图 。 】皿 卿 面 方 程 能 够 用 于 推 导 俪 关 系 式 。耐, 石 玩 、 姚姚一 蜘 姚, “ 一
19、 , 伴 玩 处 吼 , 哪 , 蚝 外、 ,尹 、了亡 ,口吸 、了吸 、吼一。龟 坑一即 得 到 关 系 式 黑 黑吼参 考 文 献杨 著 , 王 树 森 , 曾 美 云 , 胡 竞 民 译 吸 附 法 气 体 分 离 北 京化 学 出 版 社 , 卯叶 振 华 吸 着 分 离 过 程 北 京 化 学 工 业 出 版 社 ,艾 鲁 尼 煤 矿 瓦 斯 动 力 学 现 象 的 预 测 和 预 防 北 京 煤 炭工 业 出 版 社 , 卯辜 敏 博 士 学 位 论 文 重 庆 大 学 澎 兀 旧年 月 收 稿作 者 简 介 辜 敏 , 年 月 出 生 , 女 , 博 士 。 现 在 主要 从 事 分 析 化 学 和 电 化 学 研 究 。廿 叹 尹, , 兀 ,细 砚 以 刀 记 几 ,比 砧 叮 , “ 俪 脚 “ , 伪肠 之 及 谬 于 , 茗 , 从 刀 澳 召 叮 沁 , 以 。 飞 刃 , 粼 拟 州 件蛇 口 以 哪 , 】朋 , 饭 叮 业 阳 , 叨 卜 一坛 坛 比 姗 抓 傲 叩 田 】 阳 场 】朋, , 孟 三 曰 卜 】州 如 , 妇 栖 朋 , 耐口 卫 万 少
