吸附的传质过程

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吸附质在吸附剂上的吸附过程十分复杂。以气相吸附质在吸附剂上的吸附过程为例，吸附质从气体主流到吸附剂颗粒内部的传递过程分为两个阶段：
第一阶段是从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜到颗粒的表面，称为外部传递过程或外扩散。
第二阶段是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部，称为孔内部传递过程或内扩散。

图1-2吸附质在吸附剂上的扩散示意图
这两个阶段是按先后顺序进行的，在吸附时气体先通过气膜到达颗粒表面，然后才能向颗粒内扩散，脱附时则逆向进行。内扩散过程有几种不同情况参见图1-2。
气体分子到达颗粒表面时，一部分会被外表面所吸附。而被吸附的分子有可能沿着颗粒内的孔壁向深入扩散，称为表面扩散。一部分气体分子还可能在颗粒内的孔中深入扩散，称孔扩散。
在孔扩散的途中气体分子又可能与孔壁表面碰撞而被吸附。所以，内扩散是既有平行又有顺序的吸附过程，它的过程模式可表达为：
可见，吸附传递过程由三个部分姐成，即外扩散、内扩散和表面吸附。吸附过程的总速率取决于最慢阶段的速率。
扩散过程在吸附中占有重要地位。由于分子热运动，在没有外力作用下扩散过程能自发地产生。按照费克定律。时间t内扩散穿过表面F的物质数量G与浓度梯度(dc/dn—单位扩散路程长度上的浓度变化)成正比。浓度梯度决定了过程的推动力。
——式中 为扩散系数，负号表示扩散是朝尝试低的方向进行。
扩散系数随扩散物质的性质而异，通常以实验方法测定，从有关手册中也可查得。
随着吸附的进行，气体中吸附质的浓度逐渐减少，并逐渐趋于平衡。在单位时间内被单位体积(或质量)吸附剂所吸附的物质量换汇为吸附速度。
按吸附动力学原理，吸附速度可用下式表示：
式中 —吸附速度的数学表达式；
—吸附质在气体中的含量；
—与吸附剂所吸附的物量成平衡的气体浓度；
—从气流到吸附剂表面的质量传递系数，也称总传质系数。
以扩散方式到达吸附剂表面的物量由费克定律确定，显然，该物量应等于按吸附动力学方程所求得的吸附质的量：
对于物理吸附，由于表面吸附的速度极快，几乎是瞬间完成，故它的影响可以忽略不计。于是吸附传递的动力学过程是由外扩散和内扩散所决定。 表示外扩散过程的传质系数， 表示内扩散过程的传质系数，则总传质系数与外、内扩散系数有下列关系：
传质系数与许多变量，如吸附剂种类、被吸附的气体组成以及吸附工况等性质有关。这种复杂的关系不可能由一个通式表示，因此在大多数情况下，传质系数是根据每种不同的情况以实验方法求得的。

ambit117

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chenhaijunsjy

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hanpingsiping

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