吸附式干燥机的基础知识

添加时间:2019-10-08 08:59:24

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吸附式干燥机是行业常用的干燥设备,在理解其工作原理之前有必要学习一下基础知识。



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什么是吸附?


吸附是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。

具有吸附性的物质叫做吸附剂,被吸附的物质叫吸附质。吸附作用可分为物理吸附和化学吸附。



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吸附作用是如何发生的?


一切固体都具有不同程度的将其周围介质的分子、原子或离子吸附到自己表面的能力。

从热力学观点来说,固体表面之所以能够吸附其它介质,是因为固体表面具有过剩的能量——物理上称作“表面自由焓”,它具有吸附其它物质达到降低自身表面能量的趋势。


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物理吸附


物理吸附是以分子间作用力相吸引的,吸附热少。如活性炭对许多气体的吸附属于这一类,被吸附的气体很容易解脱出来,而不发生性质上的变化。所以物理吸附是可逆过程。

我们要学习的压缩空气吸附式干燥机,发生的吸附过程就是物理吸附。


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化学吸附


化学吸附则以类似于化学键的力相互吸引,其吸附热较大。例如,许多催化剂对气体的吸附如镍对氢气(H2) 吸附属于这一类。被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能解脱,而且在性状上有变化。所以化学吸附大都是不可逆过程。同一物质,可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附,或者两者同时进行。


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吸附剂


常见的吸附剂有活性炭,硅胶,活性氧化铝,硅藻土等。电解质溶液中生成的许多沉淀,如氢氧化铝,氢氧化铁,氯化银等也具有吸附能力,它们能吸附电解质溶液中的许多离子。



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吸附影响因素


吸附性能的大小随吸附剂的性质,吸附剂的比表面积的大小,吸附质的性质和浓度的大小,及温度的高低等而定,由于吸附发生在物体的表面上,所以吸附剂比表面积愈大,吸附的能力愈强。

活性炭吸附属于物理吸附其巨大的表面积和复杂的孔隙结构使比表面积变大,所以吸附能力很强。

一定的吸附剂,在吸附质的浓度和压强一定时,温度越高,吸附能力越弱,所以低温对吸附作用有利,当温度一定时,吸附质的浓度压强越大,吸附能力越强。


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物理吸附有什么特点?


物理吸附有如下特点:

①、固体吸附周围气体分子是通过“范德华力”起的作用,吸附过程中彼此间不发生电子的转移和化学键的生成与破坏,吸引力小,所以被吸附的分子容易从固体表面脱附;

②、所有的吸附过程都是放热反应,由于范德华引力较小,物理吸附中放出的“吸附热”较小;

③、物理吸附的速度较快,“吸附质”与“吸附剂”一经接触就会发生吸附,容易达到“吸附平衡”;

④、物理吸附是分子间引力所引起的物理现象,没有选择性,也就是说,任何固体都可以吸附任何种类的气体,仅在于吸附量的不同而已;

⑤、物理吸附与凝聚有关,必然只有在低于或接近吸附物质的沸点时才能发生。


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什么是范德华力?


“范德华力”是存在于中性分子或原子间的一种弱的电性吸引力。它比一般化学键的能量小得多,也没有方向性和饱和性。它不是化学键,但它影响物质的性质,中性分子和气体原子就是靠范德华引力吸附在固体表面和凝聚成液态的。


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吸附与吸收有什么不同?


吸附作用仅仅发生在物质两相(如固-气 液-气)的交界面上,它是一种表面物理现象。吸附剂在吸附了吸附质分子后,通过“再生活化”处理,可以恢复到吸附作用发生前的表面活性(即恢复到原先具有的“表面自由焓”)。

如果被吸附的物质深入扩展到吸附剂颗粒的整个体积内,这种现象称为“吸收”。因此吸收是一种深度吸附,在多数情况下,吸附剂“吸收”了吸附质后是很难甚至不可能恢复到原先表面活性的。

例如可用苛性钠、苛性钾或某些盐类物质来吸收压缩空气中的水分使其干燥,这些物质吸收水分后会发生水解作用,不能“再生”恢复到原来的性能, 潮解式空气干燥机应用的就是这个原理)


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什么是吸附平衡?


从微观上看,在吸附过程中同时发生着“吸附”与“脱附”两个过程,吸附质由气相主体积聚在吸附剂界面的过程为“吸附”,而已吸附的气体分子重返气相则称为“脱附”。

在吸附作用刚开始时,吸附量远远大于脱附量,随着吸附作用的继续进行,吸附量与脱附量渐渐接近,当在同一时间里吸附量与脱附量相等时,就达到动态的“吸附平衡”状态。


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吸附量与什么有关?


任何吸附剂的吸附过程都是在一定的温度与压力条件下建立的,当温度与压力条件变化后,这种平衡关系就被打破而建立一种新的平衡关系,并对应一个新的吸附量。所以吸附剂在吸附过程中对吸附质的吸附量与工作时的温度和压力有关。


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什么是残余吸附量?


残余吸附量又称残余负荷。是指在一定的再生条件下,吸附剂中残存的吸附质的量。在吸附干燥时指的是未脱附的残存水分量。

在压缩空气吸附干燥器中,吸附剂的残余吸附量(残存含水量)在其他条件不变下,与再生气体中的水分含量(水分压)及再生温度有关。另外,由于吸附剂性质不同,在同一再生温度下,不同吸附剂残存水分量也是不同的。

例如,硅胶在较低温度下可以完全脱附,活性氧化铝次之,分子筛的再生温度最高。



应用

在生产和科学研究上,常利用吸附和解吸作用来干燥某种气体或分离,提纯物质。吸附作用可以使反应物在吸附剂表面浓集,因而提高化学反应速度。同时由于吸附作用,反应物分子内部的化学键被减弱,从而降低了反应的活化能,使化学反应速度加快。因此吸附剂在某些化学反应中可作催化剂。


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