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文章出处:高达环保发表时间:2017-07-31 08:34:46【 】
  环保公司对废气处理吸附的平衡概述对等温下的吸附相平衡,由于各学者对描述吸附相平衡现象采用了不同的假设和模型,因而推到出各种等温式。

  1. 亨利(Henry)方程

  当气相压力很低,吸附剂表面最多只有10%被吸附质分子所覆盖时,吸附量Q与气体中溶质的浓度C呈线性关系

  Q=H·C 式1

  式中 H——亨利系数

  2. 朗格缪尔(Langmuir)方程

  朗格缪尔在研究低压气体在金属上面的吸附时,发现了一些规律,提出了朗格缪尔吸附理论。这个理论假定:

  (1) 吸附仅是单分子层;

  (2) 气体分子在吸附剂表面上吸附与脱附呈动态平衡;

  (3) 吸附剂表面性质是均一的,被吸附的分子之间相互不受影响;

  (4) 气体的吸附速率与该气体在气相中的分压成正比。

  根据上述假设,可推导出朗格缪尔等温式:

  θ=ар/(1+ар) 式2

  式中 θ——被吸附分子覆盖的百分数;

  а——吸附系数,是吸附作用的平衡常数;

  р——气相分压。

  朗格缪尔等温式的另一种形式:

  V=Vmар/(1+ap) 式3

  式中 Vm——单分子层覆盖满(θ=1)时的吸附量;

  V——在气相分压p的吸附量。

  在压力很低,或者吸附很弱时,ар<<1,上式3,根据上式可变为

  V=Vmар 式4

  式4类似于亨利定律方程,其中аVm相当于恒力系数H。

  环保公司对废气处理吸附的平衡概述由朗格缪尔等温得到的结果与许多实验现象相符合,能够解释许多实验结果,因此,朗格缪尔等温式目前仍是常用的、基本的等温式。但在许多体系中朗格缪尔等温式不能在比较大的θ范围内符合。

  3. 弗伦德利希(Freundlich)方程

  Q=x/m=kp1/n 式5

  式中 q——固体吸附气体的量,kg/kg吸附剂;

  P——平衡时气体分压;

  k,n——经验常数。在一定温度下,对一定习题而言是常数,k和n随温度变化而变化;

  m——吸附剂重量,kg;

  x——被吸附气体的重量,kg。

  对式5两边取对数,得

  Logq=logk+1/nlogp 式6

  以logq对logp作图可得一直线。直线斜率1/n若在0.1~0.5之间,吸附剂容易进行,,若大于2则难以进行。

  弗伦德利希等温式只是一个经验式,它所适用的θ范围比格朗缪尔等温式要大些。弗伦德利希等温式常常用于低浓度气体的吸附,例如用活性炭脱除低浓度的醋酸蒸汽时常用此方程。另外,也常用语位置组成物质的吸附,如有机务或矿物油的脱色。此时,可通过试验确定常数k与n值。CO在活性炭中的吸附也能较好地符合弗伦德利等温式。

  4. B·E·T方程

  B·E·T理论是在朗格缪尔理论的基础上加以发展的。它除了接受朗格缪尔理论的几条假设,即吸附与脱附在吸附剂表面达到动态平衡,固体表面是均匀的,被吸附分子不受其他分子影响等以外,还认为在吸附剂表面吸附了一层分子以后,由于范德华力的作用还可以吸附多层分子。当然,第一层的吸附与以后各层的吸附有本质的不同。前者是气体分子与固体表面直接发生联系,而第二层以后各层则是相同分子之间的相互作用;第一层的吸附热也与以后各层不尽相同,而第二层以后各层的吸附热都相同,接近于气体的凝聚热。在吸附过程中,不等上一层饱和就可以进行下一层吸附,个吸附层之间存在着动态平衡。

  环保公司对废气处理吸附的平衡概述当吸附达平衡后,气体的吸附量V等于各层吸附总量的综合。可以证明,在等温时有如下关系:

  V=VmCp/{(po-p){1+(C-1)p/po}} 式7

  式中 V——压力为p时的吸附总量;

  Vm——吸附剂表面为单分子层铺满时的吸附量;

  po——实际温度下气体的饱和蒸汽压;

  C——与气体有关系的常数。

  为了使用方便,式7还可以改写为

  P/V(po-p)=1/VmC+(C-1)p/VmCpo 式8

  5. 巴兰尼(Polanyi)吸附势理论

  环保公司对废气处理吸附的平衡概述巴兰尼理论认为吸附剂表面被等势面所包围,在吸附剂表面被等势面所包围,在吸附剂表面上,吸附势ξ达到最大,而在空间某一距离处吸附势ξ等于零。吸附势表现了吸附剂表面上的吸引力场。每一等势面与吸附剂表面之间所包围的容积,称为吸附空间体积ψi,吸附剂表面与吸附势减少到零(ξi=0)时,组成的容积则为极限吸附空间。吸附势与吸附空间的关系曲线称为吸附特性曲线。更具吸附势理论,吸附势ξ与温度无关,仅为吸附空间的函数,且随吸附质不同而不同。两种不同物质在相等的吸附容量下,其吸附势比例为常数(affinity coefficient)。即:

  ξ1/ξ2=ξ3/ξ4…..βa

  恒温下,理想气体的吸附势科表示为

  ξ=RTln(po/p)

  式中 p——被吸附物质分压;

  Po——被吸附物质的饱和蒸汽压。

  因而,利用βa可以从一种吸附质的吸附等温线求取另一种吸附质的吸附等温线。表1为一些物质在活性炭上被吸附时的βa值(以苯的βa值为基准)。

  被吸附组分βa被吸附组分βa

  甲醇0.40醋酸0.97

  溴甲烷0.57苯1.00

  乙醇0.61环己烷1.03

  蚁酸0.61四氯化碳1.05

  二硫化碳0.70乙醚1.09

  氯乙烯0.76正—戊烷1.12

  丙烷0.78甲苯1.25

  氯仿0.86硝基三氯甲烷(氟化苦)1.28

  丙酮0.88正—己烷1.35

  正—丁烷0.90正—庚烷1.59

  氯甲烷0.56氨0.28

  二氯甲烷0.66氮气0.33

  四氯乙烯0.59氪0.37

  六氟丙烯0.76氙0.50

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