《化学制药技术》课件-吸附法处理废气

化学制药技术吸附法处理废气一、吸附过程吸附：发生在固体表面上

固体表面粒子（分子、原子或离子）存在剩余吸引力引起的

固体表面层的粒子在垂直于表面方向上存在着剩余的吸引力，它能吸引

其他固体、液体及气体的粒子（分子、原子或离子），而这些粒子也存

在着力场，两种力场相互作用的结果，粒子便被吸附在固体表面上

固体呈多孔形状（带有延伸小孔和微孔结构），吸附能力将大大提高

分类：物理吸附、化学吸附定义：物理吸附是靠分子间的范德华引力产生特点：①可吸附一切气体②放热过程，释放的热量与相应气体的冷凝热

相近，且吸附量随温度升高而降低，故宜低温吸附③可多层吸附④可逆性，降压或升温可使被吸附的气体解吸

1.物理吸附一、吸附过程⑤吸附量与吸附质的大小、结构及组成有关，故吸附量不同，从而能把气

体中的不同组分分离出来⑥吸附剂与被吸附的气体结合不够稳定吸附质的性质不变⑦吸附剂的吸附量与被吸附气体的压力或浓度成正比⑧吸附量随温度升高而下降特点：一、吸附过程2.化学吸附定义：化学吸附又称活性吸附，靠吸附剂与吸附质之间的化学键产生特点：

①被吸附物质有明显的选择性，只能吸附某些能参与化学反应的气体物质

②放热过程，释放的热量较大，吸附过程的速度随温度升高而增加，

宜在较高温度下吸附

③吸附作用随表面覆盖厚度增加而减少，只能单层吸附一、吸附过程④吸附过程是不可逆的，难以解吸⑤吸附过程中吸附质的性质发生改变①同一物质在较低温度下：物理吸附

在较高温度下：化学吸附②物理吸附常发生在化学吸附之前，当吸附剂逐渐具备足够高的活化

能后，才发生化学吸附，也可能两种吸附同时发生吸附操作时，对物理吸附和化学吸附需要或不需要选择，要在操作中设计恰当的控制条件一、吸附过程按照操作时吸附剂的运动状态，吸附装置分为：固定床沸腾床含有少量污染物的气流通过吸附床层时，其中污染物被吸附剂吸附截留在床层内，净化后的气体排人大气根据设备类型和操作方式，吸附流程：间歇式半连续式连续式二、吸附流程固定床吸附器可用于间歇式吸附流程制药工业产生的废气多为间歇式的，比较适于

例如，吸附剂为细的焦炭颗粒（对焦炭颗粒，直径可以有不同的具体

要求），待吸附废气后即从吸附器卸出，然后吸附器再装人新的焦

炭颗粒进行吸附1.间歇式吸附流程特点：吸附剂达到饱和后，便从吸附装置中移走，不设再生装置流程简单，设置方便适用：间断排出废气的场合二、吸附流程2.半连续式吸附流程半连续式吸附流程：用两个以上的固定床吸附器，气体连续通过床层，当一台

吸附器达饱和时，气体就切换到另一台吸附器进行吸附，

而达到饱和的吸附床则进行再生气体是连续的，每个吸附器是间断运行的：导入水蒸气进行解吸二、吸附流程特点：吸附剂反复使用，增大了单位吸附剂的处理废气量

吸附出的吸附质往往易于回收，可以减少排气中损失的物料量

例如，在制药生产中反应周期长、不断产生有害废气时

适于半连续式吸附流程二、吸附流程3.连续式吸附流程在连续式吸附流程中，废气流和吸附剂都处于连续运转状态，可用回转吸附床或流化床来实现，这种情况在制药工业生产中应用二、吸附流程三、吸附设备定义：吸附层静止不动的装置称为固定吸附床

结构简单，工艺成熟，性能可靠尺寸：床层厚度为0.5—1m，适于处理浓度较低的废气

空塔速度为0.2—0.5m/s应用：吸附周期超过3个月的，可不设置再生系统，较为经济

吸附周期低于3个月的，应设置再生系统1.固定吸附床装置：床层沿其轴以角速度旋转，框架和隔板则固定不动三、吸附设备装置分为三个区：吸附段、再生段和干燥冷却段运转过程：废气从装置端部的人口进人床外侧的相应环形区，

流体通过床层到床内侧环形区，装置的一端流出

当床层转动通过径向隔板时，床层的一个单元从

吸附段流到再生段，另一单元从再生段流到干燥冷却段，

第三单元则流到吸附段

床层不断饱和、再生，干燥冷却，然后转人另一吸附循环三、吸附设备2.流化床过程：

①废气从吸附段的下部进入，

使每块塔板上的吸附剂形成流化床，

经充分吸附净化后从上部排出。

②吸附剂从吸附段上部加入，经每层流化床的溢流堰流下，最后进人再生段内

解吸。再生后的吸附剂再用气流输送到吸附段上部，重复使用组成：吸附段、再生段三、吸附设备1.吸附剂要求四、吸附剂及其再生①比表面积大：包括颗粒的外表面与内表面

内表面大，吸附主要发生在与外界相通的孔

穴的内表面上

孔穴越多，内表面越大，吸附性能越好②选择性好：吸附剂对某些物质显示优先吸附的能力称为吸附剂的选择性

吸附剂的选择性愈好，愈有利于混合气体的分离③具有一定的粒度、较好的机械强度、较好的化学稳定性和热稳定性：

颗粒愈小，表面积愈大，但颗粒过小会形成较大阻力，增加动力消耗

⑤使用寿命长，来源广泛，制造容易，价格低廉④吸附容量大：

吸附容量：指在一定温度及一定吸附质浓度下，单位质量或单位体积的吸

附剂所能吸附的最大量

相关性：表面积、孔隙大小、孔径分布、分子极性及分子的官能

团性质四、吸附剂及其再生2.工业常用吸附剂活性炭、硅胶、分子筛、吸附树脂、活性氧化铝、沸石、白土及硅藻土等特点：性能稳定、抗腐蚀应用：吸附回收

有机废气及多种无机废气

例如脱除废气中的NOX和SOX常用活性炭条件：温度不超过200℃①活性炭：由骨头、煤、椰壳、木材等含碳物质经炭化后，再用水蒸气和试剂

进行活化处理而制得四、吸附剂及其再生案例：四、吸附剂及其再生③分子筛：人工合成沸石，为微孔型具有立方晶体的硅酸盐

特点：吸附选择性高、吸附能力强②硅胶：由无品形氧化硅经硫酸、盐酸或酸性盐与硅酸溶液作用而制得

水洗后在115—130℃以下干燥至含湿量为5％—7％时制成硅胶

特点：它亲水性较好应用：处理含湿量高的气体进行干燥脱水，或脱除其他有害气体④吸附树脂：高分子的高缩聚物，如聚苯乙烯、聚丙烯酯

分类：有带功能团的和不带功能团的，有极性的和非极性的特点：良好的物理化学性能

应用：在工业和环境工程的各个领域四、吸附剂及其再生3.吸附剂再生方法物理吸附：采用水蒸气、惰性气体或热气流吹脱，吹脱温度为100—150℃，

称作加热解吸化学吸附：700一1000℃下进行再活化，再活化一般会使吸附剂损失约5％优点：给热系数大，加热迅速，解吸完全

用水蒸气加热解吸后的产物易分层分离缺点：吸附剂的热导率一般较小，冷却缓慢，再生周期较长①加热解吸再生：吸附剂的吸附容量在等压下随温度升高而降低的特点，

在低温下吸附，然后提高温度，在加热下吹扫脱附。

又称作变温吸附四、吸附剂及其再生②降压或真空解吸：利用吸附容量在恒温下随压力的降低而降低的特点，在加

压下吸附，在降压或真空下解吸，或采用无吸附性的吹洗

气也可达到解吸的目的，这种循环操作称为变压吸附

变压吸附无需加热与冷却床层，故又称无热再生法特点：再生时间短，循环周期短，吸附剂用量少，吸附器尺寸小③微生物再生：筛选和驯化特殊的嗜氧细菌，利用它的胞外降解或氧化有机吸附质，

使之转化为小分子化合物，或者C02、H20，以达到再生吸附流程四、吸附剂及其再生④置换再生法：对某些热敏性物质，如不饱和烃，较高温度下容易聚合，故可

采用亲和力较强的试剂进行置换再生，即用解吸剂置换，使吸

附质脱附，此法又称变浓脱附特点：脱附出来的吸附质与解吸剂，蒸馏的方法加以分离

注意：选择解吸剂时，沸点与吸附质组分的沸点相差较大四、吸附剂及其再生⑥化学再生：向床层通人某种物质，使其吸附质发生化学反应生成不易被吸附

的物质而解吸下来