吸附技术及其应用
陈蕾;唐妹娟
【摘 要】本文从吸附技术出发,论述了它的重要性.简述了气、液相的吸附特征及吸附剂的应用.对活性炭生物膜作为吸附新技术的应用也作了简介.吸附技术的应用领域已渗透到各行各业中去,本文从吸附技术的应用原理出发,指出人们将在处理工程技术中得到事半功倍的效果. 【期刊名称】《化工设计通讯》 【年(卷),期】2002(028)003 【总页数】4页(P56-59)
【关键词】吸附技术;吸附理论;吸附剂;活性炭;活性炭生物膜 【作 者】陈蕾;唐妹娟
【作者单位】长岭炼油厂工程处,岳阳市,414000;长岭炼油厂工程处,岳阳市,414000 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术
第 28 卷第 3 期 2002 年 9 月 化工设计通讯Vol.28N。.3 Sep.2α】2
ChemicalEngineeringDesignCommunications 内 陈蕾： 1988 年毕业于湖 南大学给排水专业，工程 师，现从事施工监理工 陈蕾唐妹娟作。（长岭炼汹厂工程处·岳阳市 ·414则）摘 要 本文从眼附技术出发，论述了它的重要性。简述了气、波相的眼附特征及服附刑的应用。对洁性丧生物院作为眼附新技术的应用也作了简
介。眼附技术的应用领域已渗透到各行各illl申去，本文从眼附技术的应用原理出发，指出人们将在处理工程技术申得到事半归宿的奴果。关键词吸附技术吸附理论股附剂洁性使洁性段生物院0 概述吸附技术作为流体分离的技术日益受到广泛 的重视。蒸馆技术是常用的一种分离手段，但并 不是所有的工况均适用于蒸馆［ I ］。例如温度条件 在深冷或温度高于 523 K 时；压力低于 2 KPa 或高 于5MPa ；蒸馆时产生不必要的副反应；产量很小； 腐蚀问题；沉淀问题；塔器可能产生爆炸。除此以 外，对于分离性能不佳，相对挥发性低以及共沸生 成物体系；进料成分中一组组分沸点范围重复另 一组组分范围而必需净化等，这些情况通过吸附 技术却较为容易解决。1 吸附理论［ 2]关于气相吸附特性曲线，可根据卡兰尼（ Pola nyi）的吸附势理论求得。按这一理论，吸附空间 的容积 Wc(mol/g）由下列程式给出：收稿日期： 2002-04-17We ＝ αUWe=J(d ( 1)(2) c: = RTln e_旦（ 3)ρ 式中： α摩尔吸附量（ mol/g);v 凝聚蒸汽的摩尔比容（ mol/mol);€ 吸附势（ 4.2J/mol);R气体常数； T吸收温度（ K);p。饱和蒸汽压；p 吸附平衡压。马尼斯（ Manes ）等在液相吸附中应用卡兰尼 吸附势理论，研究出气相吸附时，气体在吸附剂表 面液化；而在液相吸附时溶质在溶液中析出。液 相吸附势由下式给出：c:=RTln 号 ω式中： Cs 、 C 分别是溶质的饱和溶解度和吸附平衡浓度。~ 第28卷第 3 期2002 年 9 月化工设计通讯Vol.28N。.3Sep.2α】2ChemicalEngineeringDesignCommunications 内陈蕾： 1988 年毕业于湖南大学给排水专业，工程师，现从事施工监理工陈蕾摘要本文从眼附技术出发，论述了它的重要性。简述了气、波相的眼附特征及服附刑的应用。0概述吸附技术作为流体分离的技术日益受到广泛的重视。蒸馆技术是常用的一种分离手段，但并不是所有的工况均适用于蒸馆［ I ］。例如温度条件在深冷或温度高于 523 K 时；压力低于 2 KPa 或高于MPa ；蒸馆时产生不必要的副反应；产量很小；腐蚀问题；沉淀问题；塔器可能产生爆炸。除此以外，对于分离性能不佳，相对挥发性低以及
共沸生成物体系；进料成分中一组组分沸点范围重复另一组组分范围而必需净化等，这些情况通过吸附技术却较为容易解决。关于气相吸附特性曲线，可根据卡兰尼（ Polanyi）的吸附势理论求得。按这一理论，吸附空间的容积 Wc(mol/g）由下列程式给出：We＝αU We = J(d ( 1) (2) R 气体常数；T 吸收温度（ K);马尼斯（ Manes ）等在液相吸附中应用卡兰尼吸附势理论，研究出气相吸附时，气体在吸附剂表面液化；而在液相吸附时溶质在溶液中析出。液相吸附势由下式给出：RTln 号ω第 3 期 陈蕾：吸附技术及其应用57 由上述式 (3 ）及式（ 4 ）可知，吸附势与饱和蒸 汽压及吸附平衡压有关；与溶质的饱和溶解度和 吸附平衡浓度有关。2吸附剂柯尔森等人介绍了 5 种普通吸附剂，主要是 广泛应用于工业化的吸附剂，它们是活性炭、硅胶、活性氧化铝、分子筛及离子交换树脂。商品吸 附剂的平均数据为 3 × 105 m2 /kg ，也有高达 3 × 106 m2/kg。广义的吸附剂类型有 9 种，不同的吸附剂其 特性、工业用途也不一样，并各有其优缺点。现将 这9种吸附剂的资料列于《吸附剂的特性及用途》（表 1)[1 ］ 。表 l 吸附剂的特性及用途吸附剂特性工业用途优点缺点活性炭疏水性表面，有利于吸附 去除水或气流中有机窍染 价廉的疏水性吸附剂，污 由于堵塞而造成再生困空气或水中有机物物染控制工作的功能多难，再生时有时会着火碳分子筛用不同的超徽位扩散为分 在空气中提取氮气从 N2 中吸附 02 仅有的吸 除了用于空气分离还未用(CMS) 离基础附)l!J于其他方面硅胶高容量亲水性吸附剂主要用于气流干燥，有时 比沸石分子筛（ ZMS）有更 从气体中去除痕f量水分不用于气体中经类脱除高的容量如沸石分子筛有效沸石分子筛亲水性表面，极性，规则通 脱水，空气分离，几何分离 可以基于极性和几何特性 比其他吸附剂的总容量要(ZMS) 道及其他两种分离机理低活性铝商容量亲水位吸附剂主要用于气流干燥比 ZMS 容量大 从气体中除去痕迹分子不及 ZMS硅酸盐疏水性表面，与活性炭的 从气流中脱除有机物 比活性炭更易燃烧 比活性炭价昂吸附性质相同聚合物吸附剂－般的笨乙烯／二乙烯基 从气流
中脱除有机物 不如r.!it生炭那样易堵g 比活性炭更贵笨共聚物不可逆吸附)lij气流的组分在表团的反应 从气流中除去低浓度 去除痕迹污染是优良的 只有每天去除小于 JOO kg 有选锋性H2S,S~ 等生物吸附剂多孔载体上的活性活泥从气流中去除有机物从表 1 的吸附剂的特征及用途可知，活性炭是价廉物美的吸附剂，用途广泛 。全世界主要吸附剂活性炭年销售额的份额也 是最高的，见表 2《全世界主要吸附剂 20 年销售 额》。表 2 全世界主要吸附剂的年销售额［I]序号吸附剂名称JiJr 占份额% 活性炭69 2 沸石［分子筛18 3 4.9 4 4.7 5 其它3.4 才合算不需再生脱除率转其他吸附)l!J要低被安排在整个工艺过程的最后阶段或倒数第二阶段； b ）活性炭处理将更多和其它处理方法配合使用，以充分发挥活性炭的作用；c）为了节省能量来提高经济效果，降低吸附 单元操作中的费用及运转费是重要因素； d）使用吸附技术时，应经济地进行废气、废 液的处理，但在设计时应考虑到吸附过程中不要 产生二次公害及废弃物质；e）应用吸附技术时，要预先考虑好吸附剂的 再生问题，即必须选择包括再生的综合性吸附体 因此，活性炭吸附技术应用原理也有了新发 系；展，并提出 7 个问题 。f）活性炭的新用途正在陆续地发现，适应新a）活性炭的吸附技术方面，活性炭处理往往 用途的吸附技术正在不断出现；3期陈蕾：吸附技术及其应用由上述式 (3 ）及式（ 4 ）可知，吸附势与饱和蒸汽压及吸附平衡压有关；与溶质的饱和溶解度和吸附平衡浓度有关。柯尔森等人介绍了 5 种普通吸附剂，主要是广泛应用于工业化的吸附剂，它们是活性炭、硅胶、活性氧化铝、分子筛及离子交换树脂。商品吸附剂的平均数据为 3 × 105 m2 /kg ，也有高达 3 × 106m2/kg。广义的吸附剂类型有 9 种，不同的吸附剂其特性、工业用途也不一样，并各有其优缺点。现将这（表1)[1 ］ 。表l吸附剂的特性及用途从N2中吸附 02 仅有的吸 除了用于空气分离还未用比ZMS 容量大从气体中除去痕迹分子不及ZMS全世界主要吸附剂活性炭年销售额的份额也是最高的，见表 2《全世界主要吸附剂 20 年销售额》。2全世界主要吸附剂的年销售额
［I]JiJr占份额%段；b）活性炭处理将更多和其它处理方法配合）为了节省能量来提高经济效果，降低吸附单元操作中的费用及运转费是重要因素；d）使用吸附技术时，应经济地进行废气、废液的处理，但在设计时应考虑到吸附过程中不要产生二次公害及废弃物质；）应用吸附技术时，要预先考虑好吸附剂的再生问题，即必须选择包括再生的综合性吸附体因此，活性炭吸附技术应用原理也有了新发 系；第 28 卷g）不同特征的 9 种吸附剂组合的复合吸附 剂，不断地研制出来，以适应各种用途的需要。 移动床，炭层高度 3.6 ，吸附过滤速度 10 m/h ，可使废水中含酣量由 0.072 3 mg/1 降至 0.013 3 mg/1。 活性炭的再生采用外热式转炉再生，再生时 活性炭损失量不大于 2% 。其他方面的应用［6]活性恢除了在水处理方面的应用，在其他领域也极其广泛。概述如下：）食品精制； h ）制药工业中的脱色精制、用于内服药及外用药； c ）化学工业中用于触媒载体，防毒面具等；d）冶金工业用于贵金属回收；）农业上活性炭用未吸收一定量乙烯，吸附土壤中的毒素等；f）净化大气，防止大气污染等 。58 活性炭吸附技术的应用3.3 活性炭的新品种一活性炭生物膜 4 活性炭吸附技术应用极为广泛，本文着重对水处理方面技术进行论述。 活性炭脱除水溶性油 长岭炼油厂有一部分水溶性油的废水，建造了 1 套包括隔油、浮选、生化处理、砂滤及活性炭吸附塔。吸附塔塔径 4.4 m ，总、高 9m 的园柱锥底 碳钢塔，炭层有效高度为 6m ，内装新华 8 号炭 50 t，废水流速为 10 m/h。 处理废水量 150 t/h ，活性炭用国转式再生炉再生。处理后的指标如下：进水含油量小于 10 mg/1,出水含油 0.1 - 0.2mg/1 ，对废水中的酣、氧化物、 COD 和硫化物均有一定的去除效果。活性炭除脱油功能外，对脱除其他有机物均 有明显效果，详见（表 3 ） 《 活性炭处理水质比较 表》。3.1 在饮用水、工厂排水等处理中，可使用活性炭生物膜 。由于活性炭表面是多孔性的，它不仅吸附、浓 缩了水中所含营养物，而且在粗糙凹处具有遮挡 住水流的剪断力作用，所以有利于微生物繁殖 。 活性表面生成的微生物群落，能分解排水中
的有 机物；对一种高强度工业废水也可进行生物物理 处理，即将高级粉状活性炭加入一种加菌淤渣系 中，可除去废水中的 COD 、 BOD 、 颜色、臭味和氮； 当BOD 、 COD 均小于 100 x10-6 的废水中，也可在 颗粒活性炭的参加条件下，用需氧生物膜进行生活性炭处理水质比较水质指标 迸水出水 3 91,No.10,Oct.1995:56 句 57业出版社， 1984: 1305 序号 nu ’ A 吨，占码、 dA 叶 ζJζU 呵 Ioonynutkq， ， “。 3A 吨，、 d 瓦 U 叮 IoonynutA。 ， －2345678911111111112222222222333 湖宵化学’忑业议计院 2001 年，究成项目咨询清单，项目名称 巴陵石化 中老合资安乡金大地衡阳三化股份有限公司 湖南竟宇科技发展有限公司 邵阳市海纳兴业化工公司 湖南省岳阳化工股份有限公司 湖南省煤炭坝能源有限公司 湖南南天实业有限公司 南岭化工厂衡阳三化股份有限公司湘泉集团 湘江氮肥厂 湖南永州市节能设备厂湖南建长石化股份有限公司 麓谷生物技术有限公司 冷水江市中原经贸实业总公司 湖南金健药业有限责任公司 湖南南光药业有限公司 湖南天健药业有限公司 中美合资湖南麓山天然植物有限公司湖南洞庭药业股份有限公司 湖南宏生堂制药有限公司 湖南天健制药有限公司 湖南芙蓉联合制药厂 湖南正虹科技发展有限公司 湖南正虹科技发展有限公司 灌县千诺拉油脂有限公司 湖南天王食品有限公司 湖南湘泉集团 永顺县城自来水扩建工程永顺县城拉圾处理工程 核工业中南地质局 301 大队产品及规模100 kt/a 环己酣装置制氢工序改扩建2.5 万 t/a 合成氨 ι600t/a 垒季戊四醇工程 液化石油气汽车改装及加气站 30万山西玛西系列控释专用肥 800 t/d 日尿素节能增产技改 5 000 t/a 新型高硅耐磨铸钢工程 400 t/h 新型高效除草剂 CH59020 技改工程 联产甲基异丁基酬，二异丁基酣产品生产线 I 600t/a 高品位双季戊四醇技改万归纳米级碳酸钙工程 生产经营发展规划 超导传热环保型节能锅炉 特种催化材料产业化 MT 精品生产线 医用蛋白缝合线及猢狸综合开发输液用塑料生产线 搬迁工程 新建固体制剂车间和原料药车间搬迁技术改造年产 5则万支水针 。 3 亿片剂 GMP 改造 当归等中药标准提取物产业化 异地改造工程异地 GMP 改造 饲料项目 养殖项目 1.5 万 t/a 低芥酸高级营养油技改湘莲系列食品饮料8 万 t/a 酒糟技改 6万 t/a 自来水搬迁基地应有的重视。例如，活性炭纤维板用于气体净化，解决环保工程中脱除有害气体。正因为如此，吸附技术也为广大工程技术人员所重视并应用到各自的生产实践中去。587 4彭天杰．工业污染治理技术手册．成都：四川科学技术出版社， 1985 :275 、301陈耀宗．建筑给水排水手册．北京：中国建筑工业出版社， 1992:GeorgeE Keller·Adsorption:Building Upona SolidFoundation·C.E.币南京林产工业学院编，林产化学工业手册下册．北京：中国林P.Vol 91,No.10,Oct.1995:56 句 57nu’A吨，占码、dA叶ζJζU呵Ioonynutkq，“。3A吨，、瓦U叮IoonynutA－巴陵石化中老合资安乡金大地湖南竟宇科技发展有限公司邵阳市海纳兴业化工公司湖南省岳阳化工股份有限公司湖南省煤炭坝能源有限公司湖南南天实业有限公司南岭化工厂湘泉集团湘江氮肥厂湖南永州市节能设备厂湖南建长石化股份有限公司麓谷生物技术有限公司冷水江市中原经贸实业总公司湖南金健药业有限责任公司湖南南光药业有限公司湖南天健药业有限公司中美合资湖南麓山天然植物有限公司湖南洞庭药业股份有限公司湖南宏生堂制药有限公司湖南天健制药有限公司湖南芙蓉联合制药厂湖南正虹科技发展有限公司灌县千诺拉油脂有限公司湖南天王食品有限公司湖南湘泉集团永顺县城自来水扩建工程永顺县城拉圾处理工程核工业中南地质局 301 大队2.5万t/a合成氨ι600t/a 垒季戊四醇工程液化石油气汽车改装及加气站30万山西玛西系列控释专用肥800 t/d 日尿素节能增产技改5 000 t/a 新型高硅耐磨铸钢工程400 t/h 新型高效除草剂 CH59020 技改工程联产甲基异丁基酬，二异丁基酣产品生产线I 600t/a 高品位双季戊四醇技改万归纳米级碳酸钙工程生产经营发展规划超导传热环保型节能锅炉特种催化材料产业化MT 精品生产线医用蛋白缝合线及猢狸综合开发输液用塑料生产线搬迁工程新建固体制剂车间和原料药车间年产 5则万支水针 。 3 亿片剂 GMP 改造当归等中药标准提取物产业化异地改造工程异地 GMP 改造饲料项目养殖项目1.5低芥酸高级营养油技改8酒糟技改6自来水 【文献来源】https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_chemical-engineering-design-communications_thesis/0201247333540.html 【相关文献】 1.气相吸附平衡的推算——吸附势理论和微孔吸附容积充填理论 [J], 高德霖，张琪，孙小玉 2.吸附脱汞技术的研究进展 [J], 童德军，荀波 3.天然气吸附储存技术 [J], 陈庆文，陈庆敏，郑艳彬 4.吸附式天然气储运技术的研究进展 [J], 刘洋，胡以怀 5.吸附式天然气储运技术的研究进展 [J], 刘洋，胡以怀 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容