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第十章吸附法净化气态污染物 10.1常压和30℃下,用活性炭吸附回收某厂废气中的丙酮蒸气,废气中丙酮含量为11.6%(体积计),若其吸附等温线符合朗格缪尔方程(A=0.80,B=0.25×10-3)试求:(1)活性炭的饱和吸附量;(2)若废气量为1000m3/h(操作状态),要吸附其中丙酮的99%需要多少kg活性炭?(3)用饱和蒸气脱附,直至离开的气流中丙酮含量降至0.16%(体积计),丙酮的回收率是多少? 解:①由题意,其朗格缪尔方程式为: = 则活性炭的饱和吸附量为0.8g丙酮/g活性炭 ②需要吸附的丙酮量为 =4.62×58 =268kg/h 活性炭需要量为: ③丙酮入气含量为11.6%,出口含量为1.6%, 则其回收率为 =98.6% 10.2在308K等温条件下,总压Po=1.013×105Pa,用活性炭吸附含有丙酮蒸气(空气中)的吸附平衡实验数据如下: 对比压力P/Po0.0150.040.050.100.200.300.400.600.85吸附容量[g(丙酮)/g(炭)]0.2350.410.470.570.670.710.740.770.80试绘出等温吸附线,并判断等温吸附类型。可用那种理论解释?并求出描述该吸附过程数学方程中的A、B值。 解:平衡实验数据如下: P/103Pa1.524.055.0710.1320.2630.3940.5260.7886.11XT0.2350.410.470.570.670.710.740.770.80依题所给平衡数据,绘出等温吸附线。 10.2图 由图形可知符合朗氏等温线,即可用朗氏方程式描述。 任取曲线上两点q(4.05×103、0.41)和s(40.52×103、0.74)求朗氏等温吸附方程式XT=中的A、B值。将朗氏方程变换成下列形式,并代入两点数值。 A=XT+(XT/P)(1/B) A=0.41+(0.41/4.05×103)(1/B)① A=0.74+(0.74/40.52×103)(1/B)② 解上述方程得:A=0.81B=0.25×10-3 10.3下表是lg活性炭在0℃及不同分压下吸附氮气毫升数(标准状态)。试按表中数据作出朗格谬尔等温吸附线,并确定活性炭吸附剂单分子层铺盖满时,所吸附氮气的体积VM及吸附系数B。 P/Pa523.961730.523058.414534.287496.70V/ml0.9873.0435.0827.04710.31解:朗氏等温吸附方程为: = 计算式中及P的值列入下表: P/V530.86568.69601.81643.43727.13P523.961730.523058.414534.287496.70根据以上实验数据作图得: 斜率1/Vm=0.025截矩1/Bvm=522.5 求得B=20900Vm=40.09ml 10.4某CCL4车间产生CCL4蒸汽,车间内CCL4敞露面积5m2,车间内风速0.7m/s,试求室温下CCL4蒸汽的产生量。 解:G=(5.38+4.1u) (已知F=5m2M=154u=0.7m/s且查表10—4得A=33914 B=8.004) 解:根据log =- =- =2.06 则: CCL4蒸汽产生量:G=(5.38+4.1×0.7)×114.8×5× =59.77kg/h 10.5用活性氧化铝作吸附剂的固定床吸附器,床层直径1.1m,处理气量为0.245m3/s,吸附剂为柱形,直径dp3mm,柱高4.2m,填充空隙率ε为0.55,气体吸附温度为20℃,试计算气体通过吸附床压降为多少? 解:查得20℃,101.325kPa下空气密度1.2kg/m3,动力粘度为1.8×10-5Pd·S,此时气速 u==0.258m/s代入式(10.30) =220.24 ∴△P=220.24×4.2=924.99Pa 10.6已知某一固体吸附剂在吸附剂试料量0.7233g,试验温度313K下,吸附N2时得到的BET方程式为: = 试求该吸附剂的比表面积。 解:由BET方程得出Vm=0.722 又已知σ=13.8×10-10No =6.023×1023 吸附剂比表面积Sb= = =3.7×1010m2/g 10.7有一处理油漆溶剂的活性炭吸附罐,装填厚度为0.8m,活性炭对溶剂的净活性为13%,填充密度为436kg/m3,吸附罐的死层为0.16m,气体流速为0.2m/s;气体含溶剂浓度为700mg/m3,试问该吸附器的保护作用时间为多长? 解:设1m3气体质量为wkg Yo= Gs=0.2W 则YoGs=0.2×700×10-6 吸附床的穿透时间: = =4.05×105×0.8 =3.23×105s τo=KZo=4.05×105×0.16=0.65×105s τ=τb-τo=(3.23-0.65