2014年国家技术发明奖二等奖。 2100433B

主要完成人：路建美(苏州大学)，徐庆锋(苏州大学)，蒋 军(苏州天立蓝环保科技有限公司)，李 华(苏州大学)，陈冬赟(苏州大学)，李娜君(苏州大学)

（1）操作条件

低温有利于物理吸附，提高温度有利于化学吸附。增大气相主体的压力，从而增大了吸附质的分压，有利于吸附，但压力增大会增加能耗，且操作要求高，故一般不增加设备。气体流速大，压损大并使吸附质和吸附剂接触时间短，不利于吸附，气流速度应控制在一定范围内，对固定床吸附器而言，气流速度控制在0.2～0.6m/s范围内。

（2）吸附剂性质

吸附剂的孔隙率、孔径、颗粒度等影响其比表面面积的大小，因而影响吸附效果。

（3）吸附质的性质与浓度

其临界直径、分子量、沸点和饱和性等影响吸附量。若用同种活性炭吸附结构相似的有机物时，吸附质分子量越大，沸点越高，不饱和性越大，越易被吸附。

用于有机溶剂回收、混合气体分离、废气净化的吸附装置有固定床吸附器、回转床吸附器、移动床吸附器、流化床吸附器等4类。

（1）固定床吸附器

固定床吸附器有多种型式，固定床吸附器结构简单、操作简便、操作弹性大、适用浓度范围广等优点。但对单台吸附器来说，吸附操作是间歇进行的，一般需两台以上的吸附器交替进行吸附和再生操作，才能使吸附过程连续进行。

（2）回转床吸附器

吸附床一般为圆筒形，吸附床绕其轴缓慢回转，隔板和外壳罩固定不动。隔板将回转床吸附器分成2个区。即吸附区、再生区。废气、再生用热空气从装置的一侧进入，然后由另一侧流出。这样回转吸附床在旋转一周中到达吸附区时，进行废气的净化，吸附床层被吸附质饱和而失去吸附活性；到达再生区时，进行床层的再生，使吸附质解吸，吸附剂恢复吸附能力，为吸附床再次投入吸附操作做好准备。这样吸附和再生过程是连续进行的。回转床吸附器适用于废气连续排放、气态污染物的浓度较大、污染物有回收价值而需回收的场合，但只能处理中等气量或小气量。

（3）流动床吸附器

吸附装置上部为吸附段，下部为再生段(包括预热段)，废气从该装置的中部进入，颗粒状吸附剂从装置的上部进入，废气与吸附剂二者呈逆流，每块塔板上的吸附剂呈流化状，并自上而下移动，最后进入再生段，经过热蒸汽间接加热基本达到要求的再生温度，再生用的蒸汽从再生段的下部进入，进行吸附剂的再生，从吸附剂上脱附的吸附质，从再生段中部引出吸附装置，再经冷凝回收吸附质。从再生段下部出来的吸附剂已恢复了吸附能力，用空气沿中心管再送入吸附段进行吸附操作，如此不断循环。流动床吸附器的吸附和再生都在吸附装置中进行，吸附操作是连续的，且气量大小均可适用，缺点是吸附器和吸附剂的磨损大。2100433B

吸附过程根据吸附作用力的性质分为物理吸附和化学吸附两类。

（1）物理吸附

引起物理吸附的作用力是吸附剂和吸附质之间的分子引力，分子引力又称为范德华力，因此物理吸附亦称为范德华吸附。这一类吸附的特征是吸附质与吸附剂不发生化学反应，无选择性，吸附剂本身性质在吸附过程中不变化，吸附过程是可逆的。物理吸附是一种放热过程，释放出的热量称为吸附热。物理吸附的吸附热相当于被吸附气体的升华热，或凝结热，一般为20kJ/mol左右。当系统温度升高或被吸附气体的压力下降时，被吸附气体将从固体表面逸出，这个过程是吸附的逆过程，称为解吸。物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附。多分子层吸附是指吸附剂表面吸附了第一层分子之后，由于表面的气体分子引力还可以吸附第二层吸附质分子，以此类推可继续发生多分子层吸附。低压时，一般为单分子层吸附，当吸附质的气压增大时，吸附层就会变成多分子层。

（2）化学吸附

又称为活性吸附，这类吸附是由于吸附剂表面与吸附质分子问的化学健力引起的，吸附的结果是吸附剂表面生成一种结合物。因此，化学吸附具有较强的选择性，只能吸附参与化学反应的气体组分，例如钨和镍可以化学吸附H₂，而H₂却不能被铝和铜化学吸附。化学吸附的吸附热比物理吸附热大，一般都高于42kJ/mol，相当于化学反应热。化学吸附是不可逆的，而且总是单分子层吸附。

应当指出，物理吸附和化学吸附之间没有严格的界限，往往相伴发生。同一种物质在低温下，可能是进行物理吸附，而在较高温度下，就可能产生化学吸附。在气态污染物的吸附净化过程中，常常是两种吸附综合作用的结果，只是在某种特定条件下，以某一种吸附过程为主而已。