吸附速度

更新时间:2023-11-17 22:26

吸附速度是指单位时间内单位重量的吸附剂所吸附的量。是衡量吸附处理过程中吸附效果的主要指标之一。吸附速度越快,则达到吸附平衡的时间越短,吸附设备越小。吸附速度主要由吸附质颗粒的外部扩散(膜扩散)速度和内部扩散速度来控制,与吸附剂和吸附质的颗粒大小、表面积、结构有关,也与溶液的搅动程度、温度等因素有关。

简介

利用质量传递微分方程 ,根据多孔颗粒的边界条件建立了理论模型,推导出了多孔颗粒的吸附速度方程,并以水工质对为例,对其正确性进行了验证;同时,从机理上确定了传质系数 K与相关的各参数之间的函数关系,求出了该方程中的参数ε的函数表达式。由于吸附的情况是多种多样的,很难 用一个简单的理论来描述,因而许多理论模型被陆续提出。同时,人们也对复杂的多孔颗粒动态吸附过程给出了许多不同的解释。

吸附速度的理论分析

吸附剂在流体中吸附物质的速度,可以分为以下3种,其中最慢的起控制作用吸附剂周围流体界膜内组分物质的迁移速度;吸附剂颗粒内被吸附组分的扩散速度;吸附剂内部表面上的吸附反应速度。试样为球形颗粒,半径为R;颗粒外表面压力P在扩散过程中保持不变;颗粒内部温度T分布均匀,且在扩散过程中保持不变;扩散过程遵循 Arrhenius 关系,扩散系数在某 一瞬时沿径向保持不变;颗粒内部无化学反应;扩散在停滞介质中进行,即吸附剂不动;颗粒内部的多孔结构是均匀的,吸附质的浓度仅沿径向变化,且外表面的吸附质的浓度保持不变;扩散开始时,颗粒内部的吸附质浓度分布均匀。

吸附速度理论模型的推广

对多孔吸附颗粒在非稳态情况下的传质速度进行求解。当非平衡吸附过程进行的比较缓慢时,可以对吸附过程作如下的近似处理的曲线为一任意制冷过程中,当量半径为R的吸附剂所含吸附质的变化曲线。在时刻1的状态参数分别为:温度7、压力P吸附量。若计算步长为△r,在前一步长点吸附质在吸附剂内的比率为。则假想以点1为原点,将过程1-2之间的曲线放大便可得到一个模型图。当△r足够小时,作为近似处理,可以认为点2由点1经等温过程得到的。并假设在点1处,颗粒内浓度分布均匀。这样,可以对吸附过程进行求解。

对吸附速度的理解

利用质量传递微分方程,通过理论推导得出了吸附速度方程的一般式,同时,从机理上确定了传质系数K与相关的各参数之间的函数关系,吸附速度方程中的参数e并非常数。利用近似的方法得出了方程中参数ε的简单函数表达式,从而为实际系统模拟中进行吸附速度的准确计算奠定了基础。当非平衡吸附过程进行的比较缓慢时,可以利用该e的简单函数表达式,对吸附过程的吸附速度进行求解。

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