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吸附adsorption

时间：2020-03-01 来源：网络 浏览：
广义地讲，指固体表面对气体或液体的吸着现象。固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。根据吸附质与吸附剂表面分子间结合力的性质，可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附由吸附质与吸附剂分子间引力所引起，结合力较弱，吸附热比较小，容易脱附，如活性炭对气体的吸附。化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化学键所引起，犹如化学反应，吸附常是不可逆的，吸附热通常较大，如气相催化加氢中镍催化剂对氢的吸附。在化工生产中，吸附专指用固体吸附剂处理流体混合物，将其中所含的一种或几种组分吸附在固体表面上，从而使混合物组分分离，是一种属于传质分离过程的单元操作，所涉及的主要是物理吸附。吸附分离广泛应用于化工、石油、食品、轻工和环境保护等部门。
　　原理 　当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后，系统达到平衡，吸附质的平衡吸附量（单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量），首先取决于吸附剂的化学组成和物理结构，同时与系统的温度和压力以及该组分和其他组分的浓度或分压有关。对于只含一种吸附质的混合物，在一定温度下吸附质的平衡吸附量与其浓度或分压间的函数关系的图线，称为吸附等温线。对于压力不太高的气体混合物，惰性组分对吸附等温线基本无影响；而液体混合物的溶剂通常对吸附等温线有影响。同一体系的吸附等温线随温度而改变。温度愈高，平衡吸附量愈小。当混合物中含有几种吸附质时，各组分的平衡吸附量不同，被吸附的各组分浓度之比，一般不同于原混合物组成，即分离因子（见传质分离过程）不等于1。吸附剂的选择性愈好，愈有利于吸附分离。
　　分离只含一种吸附质的混合物时，过程最为简单。当原料中吸附质含量很低，而平衡吸附量又相当大时，混合物与吸附剂一次接触就可使吸附质完全被吸附。吸附剂经脱附再生后循环使用，并同时得到吸附质产品。但是工业上经常遇到的一些情况，是混合物料中含有几种吸附质，或是吸附剂的选择性不高，平衡吸附量不大，若混合物与吸附剂仅进行一次接触就不能满足分离要求，或吸附剂用量太大时，须用多级的或微分接触的传质设备。
　　操作评价 　评价吸附分离的指标有：①吸附质的回收率（当吸附质是有价值的物料时）或吸附质的净化率（当吸附质是有害杂质时）；②设备的操作强度，即单位设备体积所能处理的混合气体或溶液的流量；③能量消耗，包括输送物料和吸附剂的能耗，脱附时升温的热能消耗等。吸附剂的平衡吸附量和吸附选择性对吸附操作的上述指标都有决定性的影响，选用平衡吸附量大、吸附选择性高的吸附剂可以显著改善过程的经济性。此外，吸附剂的用量以及操作的温度和压力，对上述指标有重要影响，必须谨慎决定。
　　设备 　有以下类型：①吸附槽。用于吸附操作的搅拌槽，如在吸附槽中用活性白土精制油品或糖液。②固定床吸附设备。用于吸附操作的固定床传质设备，应用最广。③流化床吸附设备。吸附剂于流态化状态下进行吸附，如用流化床从硝酸厂尾气中脱除氮的氧化物。当要求吸附质回收率较高时，可采用多层流态化设备。流化床吸附容易连续操作，但物料返混及吸附剂磨损严重。④移动床吸附柱。又称超吸附柱，用于吸附中的移动床传质设备，曾用于分离烯烃的中间工厂。
　　应用 　吸附操作中，吸附质在流体中的平衡浓度通常很小，吸附分离可以进行得十分完全。但由于固体吸附剂在输送、计量和控制等方面比较困难，所以仅宜于用来分离吸附质浓度很低的流体混合物。此外，也可以作为其他传质分离操作的补充，以达到组分十分完全分离的目的。对于组分挥发度很接近的料液，当精馏难以实现分离时，用吸附分离可能会经济些。目前，工业上的主要用途有：①气体和液体的深度干燥；②食品、药品、有机石油产品的脱色、脱臭；③有机异构物（如混合二甲苯）的分离；④空气分离以制取富氧空气；⑤从废水或废气中除去有害的物质等。随着新型高效吸附剂的研究和工艺过程的开发，吸附操作必将愈来愈广泛地应用于各工业生产部门。
　　  
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