资源简介

(共63张PPT)
模块十一 新型分离技术
01
任务一 认识膜分离技术
02
任务二 认识吸附分离技术
03
任务三 认识色谱分离技术
04
任务四 选择分离方法
05
06
综合案例
总结与归纳
02任务二 认识吸附分离技术学习吸附分离设备的结构、工艺流程和工作原理；会操作吸附分离设备；能够分析、判断和解决吸附分离生产中发生的生产问题。02任务二 认识吸附分离技术吸附是利用某些多孔性固体具有能够从流体混合物中选择性地在其表面上凝聚一定组分的能力，使混合物中各组分分离的单元操作过程，是分离和纯化气体与液体混合物的重要单元操作之一。在化工、炼油、轻工、食品及环境保护等领域都有广泛的应用，如在工业生产中对产品进行分离提纯、去除气体中的水分；水溶液或有机溶液的脱色、脱臭；在环保领域中去除废气、废水中有害的有机物和重金属离子，回收废溶剂等。02任务二 认识吸附分离技术子任务1认识吸附分离装置学习目标：（1）认识常用的吸附剂及其基本特征；（2）认识与了解常用吸附设备的结构、原理、特点；（3）正确选用合适的吸附剂和吸附设备。02任务二 认识吸附分离技术一、认识吸附剂1.常用的吸附剂（1）活性炭活性炭是常用的吸附剂，是由有木炭、坚果壳、煤等含碳原料经碳化与活化制得的一种多孔性含碳物质，具有很强的吸附能力，其吸附性能取决于原始成碳物质以及碳化活化等的操作条件。02任务二 认识吸附分离技术活性炭特点01活性炭特点02活性炭特点03用于完成分离与净化过程中唯一不需要预先除去水蒸气的工艺用吸附剂。活性炭的吸附热及键的强度通常比其他吸附剂低因而被吸附分子解析较为容易，吸附剂再生时能耗也相对较低。由于具有极大的内表面，活性炭比其他吸附剂能吸附更多的非极性、弱极性有机分子，例如在常压和室温条件下被活性炭吸附的甲烷量几乎是同等质量5A分子筛吸附量的2倍。02任务二 认识吸附分离技术活性炭根据其用途可分为适用于气相和液相两种。适用于气相的活性炭，大部分孔径在1～2.5mm。适用于液相的活性炭，大部分孔径接近或大于3mm。活性炭用途很广，可用于有机蒸气的回收，空气或其他气体的脱臭、污水及废气的净化处理，各种气体物料的纯化等。其缺点是它的热稳定性较差，使用温度不能超过473K（200℃）。02任务二 认识吸附分离技术（2）硅胶硅胶是另一中常用吸附剂它是一种坚硬的由无定形的SiO2构成的具有多孔结构的固体颗粒，其分子式为mSiO2·nH2O。制备方法是：用硫酸处理硅酸钠水溶液生成凝胶，所得凝胶在经老化、水洗去盐后，干燥即得。依制造过程条件的不同，可以控制微孔尺寸、孔隙率和比表面积的大小。硅胶主要用于气体干燥、烃类气体回收、废气净化（含有SO2、NOx等）、液体脱水等。一种较理想的干燥吸附剂，在温度293K和相对湿度60％的空气流中，微孔硅胶吸附水的吸湿量为硅胶质量的24％。硅胶吸附水分时，放出大量吸附热硅胶难于吸附非极性物质的蒸气易于吸附极性物质。再生温度为423K左右，也常用作特殊吸附剂或催化剂载体。02任务二 认识吸附分离技术（3）活性氧化铝活性氧化铝又称活性矾土，为一种无定形的多孔结构物，通常由含水氧化铝加热、脱水和活化而得，活性氧化铝对水有很强的吸附能力，主要用于液体与气体的干燥。在一定的操作条件下，它的干燥精度非常高。再生温度又比分子筛低得多。可用活性氧化铝干燥的部分工业气体包括Ar、He、H2、氟利昂、氟氯烷等。对有些无机物具有较好的吸附作用，故常用于碳氢化合物的脱硫以及含氟废气的净化等。另外，活性氧化铝还可用作催化剂载体。02任务二 认识吸附分离技术分子筛的优点：（1）吸附选择性强。由于分子筛孔径大小整齐均一，又是一种离子型吸附剂，因此他能根据分子的大小及极性的不同进行选择性吸附。（2）吸附能力强。分子筛在气体的浓度很低和在较高的温度下仍然具有较强的吸附能力，在相同的温度条件下分子筛的吸附容量较其他吸附剂大。02任务二 认识吸附分离技术02任务二 认识吸附分离技术具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸吸附剂的外型通常为球形和短柱形，也有无定形颗粒，工业用于固定床吸附的颗粒直径一般为1～10mm。如颗粒太大，会使流体通过床层时分布不均匀，易造成短路及流体返混现象，降低分离效率；如果颗粒小，则床层阻力大，过小时甚至会被流体带出，因此吸附剂颗粒的大小应根据工艺的具体条件适当选择。有良好的热稳定性及化学稳定性。有良好的再生性能吸附剂在吸附后需再生使用，再生效果的好坏是吸附分离技术能否使用的关键，因此工业要求吸附剂再生方法简单，再生活性稳定。大的比表面积单位面积固体表面所吸附的流量非常小，因此要求吸附剂必须有足够大的表面积以弥补这一不足。吸附剂的有效表面积包括颗粒外表面积和内表面积，而内表面积比外表面积大的多，只有具有高度疏松结构和巨大暴露表面的孔性物质，才能提供巨大的比表面积。具有良好的选择性在吸附过程中，要求吸附剂对吸附质有较大的吸附能力，而对于混合物中其他组分的吸附能力较小。吸附容量大吸附容量是指在一定温度、吸附质浓度下，单位质量（或单位体积）吸附剂所能吸附的最大值。吸附容量除与吸附表面积有关外，还与吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性及吸附分子上官能团性质等有关。吸附容量越大，可降低处理单位质量流体所需的吸附剂用量。吸附剂的基本特征02任务二 认识吸附分离技术微孔占得容积一般为0.15～0.9mL/g，微孔表面积占总表面的95％以上。常用吸附剂的比表面积如下：①硅胶：300～800m2/g②活性氧化铝：100～400m2/g③活性炭：500～1500m2/g④分子筛：400～750m2/g02任务二 认识吸附分离技术二、吸附设备常用的吸附层析设备有：搅拌槽、固定床、移动床和流化床。02任务二 认识吸附分离技术1.搅拌槽吸附器搅拌槽主要是用于液体的吸附分离。将要处理的液体与粉末状吸附剂加入搅拌槽内，在良好的搅拌下，固液形成悬浮液，在液固充分接触中吸附质被吸附。可以连接操作，也可以间歇操作，如图所示。02任务二 认识吸附分离技术2.固定床吸附器固定床吸附器中，吸附剂颗粒均匀地堆放在多孔撑板上，流体自下而上或自上而下地通过颗粒床层。固定床吸附器一般使用粒状吸附剂，对床层的高度可取几十厘米到十几米。固定床吸附器结构简单、造价低、吸附剂磨损少、操作方便，可用于从气体中回收溶剂、气体净化和主体分离、气体和液体的脱水以及难分离的有机液体混合物的分离，如图所示。02任务二 认识吸附分离技术3.移动床吸附器移动床吸附器又称超吸附塔，如图所示。它使用硬椰壳或果核制成的活性炭作固体吸附剂。进料气从吸附器的中部进入吸附段的下部，在吸附段中较易吸附的组分被自上而下的吸附剂吸附，顶部的产品只含难吸附的组分。02任务二 认识吸附分离技术4.流化床吸附器流化床吸附分离常用于工业气体中水分脱除、排放废气（如SO2、NO2）等有毒物质脱除和回收溶剂。一般用颗粒坚硬耐磨、物理化学性能良好的吸附剂，如活性氧化铝、活性炭等。流化床吸附器的流化床（沸腾床）内流速高、传质系数大、床层浅、压降低、压力损失小。02任务二 认识吸附分离技术图示为多层逆流接触的流化床吸附装置，它包括吸附剂的再生，图中以硅胶作为吸附剂以除去空气中的水汽。全塔共分为两段，上段为吸附段，下段为再生段，两段中均设有一层筛板，板上为吸附剂簿层。在吸附段，湿空气与硅胶逆流接触，干燥后的空气从顶部流出，硅胶沿板上的逆流管逐板向下流，同时不断地吸附水分。吸足了水分的硅胶从吸附段下端进入再生段，与热空气逆流接触再生，再生后的硅胶用气流提升器送至吸附塔的上部重新使用。02任务二 认识吸附分离技术图示为PURASIVE HR流化床移动床联合装置，可用于从排放的气体中除去少量有机物蒸气。其上部为吸附段，下部为再生段。进料气向上逐板通过沸腾的活性炭颗粒层，除去有机物蒸气后，从顶部排出，活性炭通过板上溢流管逐板向下流，最后进入下部再生段。在再生段内设的加热管使活性炭升温。再生段为移动床，活性炭整体向下移动，与自下而上的蒸汽逆流接触进行再生，再生后的活性炭颗粒用气流提升器送至气的上部，重新进入吸附段进行操作。02任务二 认识吸附分离技术工业中常用的吸附剂有哪些？各自的特点是什么？02任务二 认识吸附分离技术子任务2认识吸附工艺流程学习目标：（1）认识与了解各种吸附分离工艺流程及工作原理；（2）分析吸附分离过程特点，（3）掌握吸附分离过程中的正确操作、提高事故的判断与处理能力。02任务二 认识吸附分离技术一、认识吸附分离工艺流程吸附分离工艺过程通常由两个主要部分构成：首先使流体与吸附剂接触，吸附质被吸附剂吸附后，与流体中不被吸附的组分分离，此过程为吸附操作。然后将吸附质从吸附剂中解吸，并使吸附剂重新获得吸附能力，这一过程称为吸附剂的再生操作。若吸附剂不需再生，这一过程改为吸附剂的更新，介绍工业常用的吸附分离工艺。02任务二 认识吸附分离技术1.固定床吸附固定床采用的是固定床吸附剂，固定床吸附剂多为圆柱形立式设备，吸附剂颗粒均匀地堆放在多孔支撑板上成为固定吸附剂床层。流体自上而下或自下而上通过吸附剂床层进行吸附分离，固定床吸附操作再生时可用产品的一部分作为再生用气体，根据过程的具体情况也可以用其他介质再生。例如用活性炭去除空气中的有机溶剂蒸气时，常用水蒸气再生，再生气冷凝成液体再分离。02任务二 认识吸附分离技术（1）工作原理吸附过程如图所示吸附质初始浓度为C0的流体连续流经装有吸附剂的床层。一段时间后部分床层吸附剂达到吸附平衡失去吸附能力，而部分床层则建立了浓度分布及形成吸附波。02任务二 认识吸附分离技术随着时间的推移，吸附波向床层出口方向移动，并在某一时间tb，床层出口端流出物中出现吸附质，当时间达到tb时，流出物中吸附质的浓度达到允许的最大浓度cb，此点称为吸附质的破点，达到破点的时间tb称为透过时间，cb为破点浓度；当吸附过程继续进行时，吸附波逐渐移动到床层口；当时间为te时，床层吸附剂全部达到吸附平衡，吸附剂失去吸附能力，必须再生或进行更换。从ti到te的时间周期与床层中吸附区或传质区的长度相对应，它与吸附过程机理有关。02任务二 认识吸附分离技术透过曲线图中的曲线称为吸附透过曲线。该曲线易于测定，因此常用来反映床层内吸附负荷曲线的形状，而且可以较准确地求出破点。影响透过曲线的因素很多，有吸附剂与吸附质的性质、温度、压力、浓度、pH值、移动相流速、流速分布等参数，还有设备尺寸大小、吸附剂装填方法等。02任务二 认识吸附分离技术（2）固定床吸附流程双器流程为使吸附操作连续进行，至少需要两个吸附器循环使用。如图所示的A、B两个吸附器，A正进行吸附时，B进行再生。当A达到破点时，B再生完毕，进入下一个周期，即B进行吸附，A进行再生，如此循环进行连续操作。02任务二 认识吸附分离技术串联流程如果体系吸附率较慢，采用上述的双器流程时，流体只在一个吸附器中进行吸附，到达破点时，很大一部分吸附剂未达到饱和，利用率较低。这种情况宜采用两个或两个以上吸附器串联使用，构成图所示的串联流程。如图所示，流体先进入A，再进入B进行吸附，C进行再生。当从B流出的流体达到破点时，则A转入再生，C转入吸附，此时流体先进人B再进入C进行吸附，如此循环往复。02任务二 认识吸附分离技术并联流程当处理的流体量很大时，往往需要很大的吸附器，此时可以采用几个吸附器并联使用的流程。如图所示，图中A、B并联吸附，C进行再生，下个阶段是A再生，B、C并联吸附，再下个阶段是A、C并联吸附，B再生，依此类推。02任务二 认识吸附分离技术固定床吸附器优点：结构简单、造价低、吸附剂磨损少，应用广泛。缺点：间歇操作，操作必须周期性变化，因而操作复杂，设备庞大。适用于小型、分散、间歇性的污染源治理。02任务二 认识吸附分离技术2.模拟移动床吸附模拟移动床是目前液体吸附分离中广泛采用的工艺设备。模拟移动床吸附分离的基本原理与移动床相似。图所示为液相移动床吸附塔的工作原理。设料液只含A、B两个组分，用固体吸附剂和液体解吸剂D来分离料液。固体吸附剂在塔内自上而下移动，至塔底出去后，经塔外提升器提升至塔顶循环入塔。液体用循环泵压送，自下而上流动，与固体吸附剂逆流接触。02任务二 认识吸附分离技术整个吸附塔按不同物料的进出口位置，分成四个作用不同的区域：ad段——A吸附区，bc段——B解吸区，cd段——A解吸区，da段——D的部分解吸区。被吸附剂吸附的物料称为吸附相，塔内为被吸附的液体物料称为吸余相。02任务二 认识吸附分离技术在A吸附区，向下移动的吸附剂把进料A+B液体中的A吸附，同时把吸附剂内已吸附的部分解吸剂D置换出来。在该区顶部将进料中的组分B和解吸剂D构成的吸余液B+D部分循环，部分排出。在B解吸区，从此区顶部下降的含A+B+D的吸附剂，与从此区底部上升的含有A+D的液体物料接触，因A比B有更强的吸附力。故B被解吸出来，下降的吸附剂中只含有A+D。A解吸区的作用是将A全部从吸附剂表面解吸出来。解吸剂D自此区底部进入塔内，与本区顶部下降的含A+D的吸附剂逆流接触，解吸剂D把A组分完全解吸出来，从该区顶部放出吸余液A+D。02任务二 认识吸附分离技术吸附分离的模拟移动床操作示意图，固体吸附剂在床层内固定不动，而通过旋转阀的控制将各段相应的溶液进出口连续地向上移动，这种情况与进出口位置不动、保持固体吸附剂自上而下地移动的结果是一样的。在实际操作中，塔上一般开24个等距离的口，同接于一个24通旋转阀上，在同一时间旋转阀接通4个口，其余均封闭。如图中6、12、18、24四个口分别接通吸余液B+D出口、原料液A+B进口、吸收液A+D出口、解吸剂D进口，经一定时间后，旋转阀向前旋转，则出口又变为5、11、17、23，以此类推，当进出口升到1后又转回到24，从而循环操作。02任务二 认识吸附分离技术3.变压吸附变压吸附是一种广泛应用于混合气体分离精制的吸附工艺。（1）工作原理在同一温度下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压上升而增加；在同一吸附质分压下，吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度上升而减小。也就是说加压降温有利于吸附质的吸附，降压升温有利于吸附质的解吸或吸附质的再生。按照吸附剂的再生方法将吸附分离循环过程分为两类。如图所示，当吸附组的分压为PE并维持恒定，温度由T1上升至T2时，吸附容量沿垂线AC变化，A点和C点的吸附量之差(qA-qC)为组分的解吸量，这种利用温度变化进行吸附和解吸的过程称为变温吸附；若吸附剂床层的温度为T1且维持恒定，吸附组分的分压由PE降至PB，则过程沿吸附等温线T1进行，AB线两端吸附量之差(qA-qB)为每经加压吸附和减压解吸循环的组分分离量。这种利用压力变化进行的分离操作称为变压吸附。如果要使吸附和解吸过程吸附剂吸附容量的差值增加，可以同时采用降压和加压的方法进行解吸再生，沿AD线两端的吸附容量差值变化，则为联合解吸再生。02任务二 认识吸附分离技术02任务二 认识吸附分离技术在实际的变压吸附分离操作中组分的吸附热量都很大。吸附过程是放热反应,随着组分的解吸，变压吸附的工作点从E移向F点，吸附时从F点返回E点，沿EF线进行，每经加压吸附和减压解吸循环的组分分离量为(qE-qF)。因此，要使吸附和解吸过程吸附剂的吸附量差值加大，对所选用的吸附剂除对各组分的选择性要大以外，其吸附等温的斜率变化也要显著，并尽可能使其压力的变化加大，以增加其吸附量的变化值。为此，可采用升高压力或抽真空的方法操作。02任务二 认识吸附分离技术（2）变压吸附的工业流程双塔流程以分离空气制取富氧为例。吸附剂采用SA分子筛，在室温下操作，如图所示。吸附塔1在进行吸附操作，吸附塔2在清洗并减压解吸，部分的富氧以逆流方向通入吸附塔2，以除去上一次循环已吸附的氮，这种简单流程可制得中等浓度的富氧。02任务二 认识吸附分离技术改进双塔流程：当吸附塔渐渐为吸附质饱和，在尚未达到透过点以前停止操作。用死空间内的气体逆向降压，把已吸附在床层内的组分解吸清洗出去，然后进一步抽真空至解吸的真空度，解吸完毕后再升压至操作压力，再进行下一循环操作。升压、吸附、降压、解吸构成一个操作循环。02任务二 认识吸附分离技术四塔流程四塔变压吸附流程是工业上常用的流程。四塔变压吸附循环有多种，一般是每个床层都要依次经过吸附、均压、并流降压、逆流降压、清洗和升压等阶段。除了四塔流程外，工业上根据装置规模增大和吸附压力上升，还相应采用了5塔、6塔、8塔、10塔、12塔流程等。变压吸附操作不需要加热和冷却设备，只需要改变压力即可进行吸附-解吸过程，循环周期短，吸附剂利用率高，设备体积小，操作范围广，气体处理量大，分离纯度高。02任务二 认识吸附分离技术4.其他吸附分离方法（1）流化床吸附。流化床吸附器内的操作如图所示，含有吸附质的流体以较高的速度通过床层，使吸附剂呈流态化。流体由吸附段下端进入，由下而上流动，净化后的流体由上部排出。吸附剂由上端进入，逐层下降，吸附了吸附质的吸附剂由下部排出进入再生段。在再生段，用加热吸附剂或用其他方法使吸附质解吸（图中使用的是气体置换与吹脱），再生后的吸附剂返回到吸附段循环使用。流化床吸附的优点是能连续操作、处理能力大、设备紧凑。缺点是构造复杂、能耗高、吸附剂的容器磨损严重。02任务二 认识吸附分离技术如图所示为连续流化床吸附工艺流程。02任务二 认识吸附分离技术蜂窝转轮吸附蜂窝转轮吸附器是利用纤维活性炭吸附、解吸速度快的特点，用一层波纹纸和一层平纸卷制成的。转轮以0.05～0.1r/min的速度缓慢转动，废气沿轴向通过。转轮的大部分供吸附用，小部分供解吸用。吸附区内废气以3m/s的速度通过蜂窝通道，解吸区内反向通向热空气解吸，解吸出的是较高浓度的气体，通过这样的装置使废气得到了较大程度的浓缩，浓缩后的废气再进行催化燃烧，燃烧产生的热空气又去进行解吸，如图所示。蜂窝转轮吸附器能连续操作，设备紧凑，节省能量。适于处理大气量、低浓度的有机废气。02任务二 认识吸附分离技术（3）回转床吸附。回转床吸附器如图所示，回转吸附器结构为回转床圆鼓上按径向以放射状分成若干吸附室，各室均装满吸附剂，吸附床层做成环状，通过回转连续进行吸附和解吸，吸附时，待净化废气从鼓外环室进入各吸附室，净化后的气体从鼓心引出。再生时，吹扫蒸汽自鼓心引入吸附室，将吸附质吹扫出。回转床解决了吸附剂的磨损问题，且结构紧凑，使用方便，但各工作区之间的串气较难避免。02任务二 认识吸附分离技术（4）参数泵。参数泵是利用两组分在流体与吸附剂相分配不同的性质，循环变更热力学参数（如温度、压力等），使组分交替地吸附、解吸，同时配合流体上下交替地同步运动，使两组分分别在吸附柱的两端浓集，从而实现两组分的分离的。如图所示是以温度为变更参数的参数泵原理示意。吸附器内装有吸附剂，进料为含组分A、B的混合液，对于所选用的吸附剂，A为易吸附组分，B为难吸附组分。吸附器的顶端与底端各与一个泵（包括储槽）相连，吸附器外加套与温度调节系统相连接。02任务二 认识吸附分离技术（5）搅拌槽接触吸附。将料液与吸附剂加入搅拌槽中，通过搅拌使固体吸附剂悬浮与液体均匀接触，液体中的吸附质被吸附，为使液体与吸附剂充分接触，增大接触面积，要求使用细颗粒的吸附剂，通常粒径应小于1mm，同时要有良好的搅拌，这种操作主要应用于除去污水中的少量溶解性的大分子，如带色物质等。由于被吸附的吸附质多为大分子物质，解吸困难，故用过的吸附剂一般不再生而是弃去。搅拌槽接触吸附多为间歇操作，有时也可连续操作。02任务二 认识吸附分离技术二、分析吸附分离过程1.吸附现象当气体混合物或液体混合物与某些固体接触时，在固体的表面，气体和液体分子会不同程度地变浓变稠，这种固体表面对流体分子的吸着现象称为吸附，其中固体物质称为吸附剂，而被吸附的物质称为吸附质。02任务二 认识吸附分离技术选择性广泛应用广，分离效果好.适用于低浓度混合物的分离或气体液体深度提纯处理量小对溶质的作用小，吸附剂的再生方便.吸附分离的特点02任务二 认识吸附分离技术3.吸附分类根据吸附质和吸附剂之间的吸附力的不同。可将吸附操作过程分为物理吸附与化学吸附两大类。02任务二 认识吸附分离技术变温吸附变压吸附溶剂置换吸附物理吸附02任务二 认识吸附分离技术（2）化学吸附化学吸附是吸附质与吸附剂分子之间化学键作用的结果。化学吸附的两种分之间结合力比物理吸附大得多，吸附放热量大，吸附过程往往不可逆。化学吸附在化学催化反应中有重要作用，但在分离过程中应用较少，这里主要讨论物理吸附。02任务二 认识吸附分离技术4.吸附平衡在一定温度和压力下，当气体或液体与固体吸附剂有足够接触时间，吸附剂吸附气体或液体分子的量与从吸附剂中解吸的量相等时，气相与液相中吸附质的浓度不再发生变化，这时达到平衡状态称为吸附平衡。吸附平衡量q是吸附过程的极限量，单位质量吸附剂的平衡吸附量受到许多因素的影响，如吸附剂的化学组成和表面结构、吸附质在流体中的浓度、操作温度、压力等。02任务二 认识吸附分离技术（1）气相吸附平衡吸附平衡关系可以用不同的方式表示，通常用等温下单位质量吸附剂的吸附容量q与气相中吸附质中的分压关系来表示，即q=f（p），表示q与p之间关系的曲线称为吸附等温线。由于吸附剂与吸附质分子间作用力的不同，形成了不同形状的吸附等温线。02任务二 认识吸附分离技术图示的是活性炭对三种物质在不同温度下的吸附等温线，由图可知，对于同一种物质，如丙酮，在同一平衡分压下，平衡吸附量随着温度升高而降低。所以，工业生产中常用升温的方法使吸附剂脱附再生。同样，在一定温度下，随着气体压力的增高平衡吸附量增加，因此工业生产中也常改变压力使吸附剂脱附再生。从图还可以看出，不同的气体在相同条件下吸附程度差异较大，如在100℃和相同气体平衡分压下，苯的平衡吸附量比丙酮平衡吸附量大得多。一般分子量较大而露点温度较高的气体吸附平衡量较大，其次，化学性质的差异也影响平衡吸附量。02任务二 认识吸附分离技术吸附剂在使用过程中经反复吸附与解析，其微孔和表面结构会发生变化，其吸附性能也将发生变化，有时会出现吸附得到的吸附等温线与脱附得到的解吸等温线在一定区间内不能重合的现象，称为吸附的滞留现象。如图所示，如果出现滞留现象，则在相同的平衡吸附量下，吸附平衡压力一定高于脱附的平衡压力。02任务二 认识吸附分离技术（2）液相吸附平衡液相吸附的机理比气相吸附法复杂得多，这是因为溶剂的种类影响吸附剂对溶质（吸附质）的吸附，因为溶质在不同的溶剂中，吸附剂对溶剂也有一定的吸附作用，不同的溶剂，吸附剂对溶剂的吸附量也是不同的，这种吸附必然影响吸附剂对溶质的吸附量。一般来说，吸附剂对溶质的吸附量随温度升高而降低，溶质的浓度越大，其吸附量也越大。02任务二 认识吸附分离技术5.吸附速率（1）吸附机理如图所示，吸附质被吸附剂吸附的过程可分为以下三步。①外部扩散。吸附质从流体主体通过对流扩散和分子扩散到达吸附剂颗粒的外表面。质量传递速率主要取决于吸附质在吸附剂表面滞留膜中的分子扩散速率。②内部扩散。吸附质从吸附剂颗粒的外表面处通过微孔扩散进入颗粒内表面。③吸附质被吸附剂吸附在颗粒的内、外表面上。扩散过程往往较慢，吸附通常是瞬间完成的，所以吸收速率则由扩散速度控制。若外部扩散速率比内部小得多，则吸附速率由外部扩散控制，反之则扩散速率为内部扩散控制。02任务二 认识吸附分离技术（2）吸附速率当含有吸附质的流体与吸附剂接触时，吸附质将被吸附剂吸附，吸附质在单位时间单位质量吸附剂上被吸附的量称为吸附速率。吸附速率是吸附过程设计与生产操作的重要参数。吸附速率与吸附剂、吸附质及其混合物的物化性质有关，与温度、压力、两相接触状况等操作条件也有关。02任务二 认识吸附分离技术对于一定吸附系统，在操作条件一定的情况下，吸附速率的变化过程为：吸附过程开始时，吸附质在流体中浓度高，在吸附剂上的浓度低，传质推动力大，所以吸附速率高。随着过程的进行，流体中吸附质浓度逐渐降低，吸附剂上吸附质含量不断增高，传质推动力随之降低，吸附速率慢慢下降。经过足够长的时间，吸附达到动态平衡，净吸附速率为零。02任务二 认识吸附分离技术一种新型的吸附材料，它具有很大的比表面积，丰富的微孔直接暴露在纤维的表面。同时活性炭纤维有含氧官能团，对有机物蒸气具有很大的吸附容量，且吸附速率和解吸速率比其他吸附剂大得多。一种特殊的吸附剂，吸附过程中，微生物细胞起着主要作用。生物吸附剂的制备是将微生物通过一定的方式固定在载体上。研究发现，细菌、真菌、藻类等微生物能够吸附重金属，国外已有用微生物制成生物吸附剂处理水中重金属的专利。有对价廉易得的农副产品进行处理得到的新型吸附剂，如用一定的引发剂对交联淀粉进行接枝共聚。吸附过程的强化与展望其他新型吸附剂生物吸附剂活性碳纤维02任务二 认识吸附分离技术吸附剂的研究方向：一是开发性能好、选择性强的优质吸附剂；二是研制价格低，充分利用废物制作的吸附剂。另外提高吸附和解吸速率的研究也不断深入，以满足各种需求。

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