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無煙煤濾料的吸附平衡線

閱讀：753發布時間：2013-4-18

吸附是與吸附劑和吸附質的性質、吸附劑的表面特性及其他多種條件相關的復雜現象。目前，對單組分氣體的吸附研究比較透徹，其他像混合氣體的同時吸附、液相吸附等的機理尚未充分了解，一此相關的理論在應用上都有一定的局限性。對于物理吸附，當無煙煤濾料吸附劑表面的引力大于氣體分子的熱運動產生的反作用力時，氣體在吸附劑表面發生凝聚。平衡狀態下吸附劑上吸附質的分壓等于氣相中該組分的分壓，氣相分壓下降或溫度上升則被吸附的氣體很容易地從吸附劑表面發生脫附。工業化吸附操作過程中，吸附質的回收、吸附劑的再生利用都是基于這種原理。
在一定條件下，吸附劑與吸附質接觸時，吸附質會在吸附劑上發生凝聚，與此同時，凝聚在吸附劑表面的吸附質也會向氣相中逸出。當兩者的變化速率相等.吸附質在氣固兩相中的濃度不再隨時間發牛變化時，稱這種狀態為吸附平衡狀態。當氣體和固體的性質一定時，平衡吸附量是氣體壓力及溫度的函數q=f（p，T）式中，q為平衡吸附量，kg（吸附質）/kg（吸附劑）或kmol（吸附質） /kg（吸附劑）。
通常情況下，無煙煤濾料吸附量隨溫度的上升而減少，隨壓力的升高而增大。低溫、高壓情況下吸附量大，極低溫情況下吸附ulq顯著增大。在恒定溫度下。吸附劑的平衡吸附量q與吸附質在氣相中的組分分任P的關系曲線稱為吸附等溫線。許多學者提出了描述等溫吸附條件下吸附量與壓力的關系式，稱為等溫吸附方程。具有代表性的等溫吸附方程全要有以下幾種。
1. Freundlich方程：以q表示平衡吸附量，A表示吸附質的分壓，q與p的關系可以衷示為q=kp1/n 式中，k為常數;n為常數，1/n式表明吸附量與吸附質分壓的1/n次方成正比。由于吸附等溫線的斜率隨吸附質分壓的增加有較大變化，該方程往往不能描述整個分壓范圍的平衡關系，特別是在無煙煤濾料低和高壓區域內不能得到滿意的實驗擬合效果。
2. Langmuir方程
  Lxngmui:的研究認為固體表面的原子或分子存在向外的剩余價力，它可以捕捉氣體分子。這種剩余價力的作用范圍與分子直徑相當，因此吸附劑表面只能發生單分子層吸附.該方程推導的基本假定為:a.吸附劑表面性質均一每一個具有剩余價力的表面分子或原子吸附一個氣體分子；b氣體分子在固體表面為單層吸附；c.吸附是動態的，被吸附分子受熱運動影響可以重新回到氣相;d.吸附過程類似于氣體的凝結過程，脫附類似于掖體的蒸發過程。達到吸附平衡時，脫附速度等于吸附速度；e.氣體分子在固體表面的凝結速度正比于該組分的氣相分壓;f.吸附在固體表面的氣體分子之問無作用力。
  設吸附劑表面覆蓋率為0，為吸附劑表面所有吸附點均被吸附質覆蓋時的果殼活性炭吸附量，即飽和吸附IR。氣體的脫附速率與0成正比，可以表示為kaO,氣體的吸附速率與剩余吸附面積〔1-0）和氣體分壓成正比，可以表示為k,p（1-0）。吸附達到平衡時，吸附速率與脫附速率相等，為吸附速率常數;kd為脫附速率常數。當氣相中吸附質分壓較高，接近飽和蒸汽壓時，該方程產生偏差。這是由于這時的吸附質可以在微細的毛細管中冷凝，單分子層吸附的假設不再成立的緣故。
3. BET方程：該方程式是山 Brunauer, Emmett和ler等基于多分子層吸附模型推導出來的。BET理論認為吸附過程取決于范德瓦耳斯力。由于這種力的作用，一層以后，再一層一層吸附下去，只不過逐漸減弱而已。BET可使吸附質在吸附劑表而吸附方程的表示形式為：式中，q為吸附量，kg（吸附質）/kg（吸附劑），qm為吸附劑表面*被吸附質的單分子層覆蓋時的吸附量，kg（吸附質）/kg（吸附劑）;Po為吸附質組分的飽和蒸汽壓，Pa; k1,為常數，其值與溫度、吸附熱和冷凝熱有關。BET方程中有兩個需要通過實驗測定的參數（qm和kb），該方程的適應性較廣，可以描述多種類型的吸附等溫線，但在吸附質分壓很低或很高時會產生較大誤差。

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