提出了一种新型的化工单元操作-吸附/吸收耦合技术。众所周知，选取适宜的分离剂是特殊分离过程的关键技术。本课题以溶剂（包括有机溶剂和离子液体） MOFs 材料所组成的混合分离剂替代工业上单一的挥发性溶剂，以期充分发挥出MOFs细颗粒材料的优点，从热力学和动力学两方面强化某些气体分离过程（合成气甲醇洗脱碳）。本项目研究了溶剂的分子结构、MOFs材料的微观结构以及它们之间的混合配比对分离性能的影响规律，建立了适合模型分离物系的预测型热力学模型。同时，建立与吸附/吸收耦合操作相匹配的高效导向筛板的气液固三相CFD数学模型，优化高效导向筛板结构参数，并连同预测型热力学模型一起为全塔尺度的平衡级模型、非平衡级模型和平衡级 Murphree 板效率模型输入必要的模型参数。数学模型的计算值与冷模和热态实验结果对比，验证了数学模型的准确性，并作必要的参变性能分析，期望从科学层面构建吸附/吸收耦合单元操作的化学工程基础。 2100433B

提出了一种新型的化工单元操作-吸附/吸收耦合技术。众所周知，选取适宜的分离剂是特殊分离过程的关键技术。本课题拟以溶剂（包括有机溶剂和离子液体） MOFs材料所组成的混合分离剂替代工业上单一的挥发性溶剂，以期充分发挥出MOFs细颗粒材料的优点，从热力学和动力学两方面强化某些气体分离过程（合成气甲醇洗脱碳）。研究溶剂的分子结构、MOFs材料的微观结构以及它们之间的混合配比对分离性能的影响规律，建立适合模型分离物系的预测型热力学模型。同时，建立与吸附/吸收耦合操作相匹配的高效导向筛板的气液固三相CFD数学模型,优化高效导向筛板结构参数，并连同预测型热力学模型一起为全塔尺度的平衡级模型、非平衡级模型和平衡级 Murphree板效率模型输入必要的模型参数。将数学模型的计算值与冷模和热态实验结果对比，验证数学模型的准确性，并作必要的参变性能分析，期望从科学层面构建吸附/吸收耦合单元操作的化学工程基础。

按接触、分离的方式，吸附操作可分为静态间歇吸附法和动态连续吸附法两种 。

废水吸附处理法静态间歇吸附法

把一定数量的吸附剂投入反应池内的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来。反应池有两种类型，一种是搅拌器型，利用搅拌器在整个池内进行快速搅拌，使吸附剂与废水进行接触反应；另一种为泥浆接触型，反应槽构造和循环澄清池的反应室型式相同，在池内保持一定浓度的吸附剂。为了防止吸附剂被处理水带出，影响出水水质，可投加一定量的混凝剂。如果希望通过一次吸附就把污染物的浓度降到所要求的程度，吸附剂的吸附容量就不能充分利用，因此往往采用多次吸附、分离的方法，以减少吸附剂用量。泥浆接触型反应池依流动方式有顺流一级吸附、顺流多级吸附和逆流多级吸附等工艺流程。

废水吸附处理法动态连续吸附法

动态连续吸附法是在流动条件下进行吸附的过程，相当于连续进行多次吸附，即在废水连续通过吸附剂填料层时，吸附去除其中的污染物 。这种方法是在流动条件下进行吸附,相当于连续进行多次吸附,即在废水连续通过吸附剂填料层时，吸附去除其中的污染物。其吸附装置有固定床、膨胀床和移动床等型式。各种吸附装置可单独、并联或串联运行，按水流方向可分为上向流式和下向流式两种，按承受的压力可分为重力式和压力式两种。得到广泛使用的是固定床吸附系统。

（1）固定床吸附系统

固定床吸附系统构造类似快滤池。当吸附剂吸附污染物达到饱和时，把吸附柱中失效的吸附剂全部取出,更换新的或再生的吸附剂。为了充分利用吸附剂的吸附容量，可采用多级串联吸附方式。但多级患联系统会增加投资费用和电能消耗。处理水量较大时，应用两个或更多的固定床并联运行是经济的。在这种情况下，应使各吸附柱更换吸附剂的时间相互错开，从各吸附柱流出的处理水的水质虽然各不相同，但混合后仍可得到合乎要求的出水水质，从而使吸附剂的消耗率降到最低程度。

（2）移动床吸附装置

移动床吸附装置是逆流运行方法的一种改进装置。移动床有吸附剂连续移动和间歇移动两种型式。通常所说的移动床是指间歇移动吸附装置。移动床具有装置小、占地面积少、费用低、出水水质稳定等优点，但装置复杂，运行管理不方便，须定期开启、关闭阀门，各类阀门磨损较快。此外，移动床不能频繁地反冲洗，进水应设置预处理设备，以保证进水中悬浮固体在10毫克/升以下。

吸附法的每个单元操作通常包括三个步骤。

（1）使废水和固体吸附剂接触，废水中的污染物被吸附剂吸附；

（2）将吸附有污染物的吸附剂与废水分离；

（3）最后进行吸附剂的再生或更新。

化学工程包括单元操作、化学反应工程、传递过程、化工热力学、化工系统工程、过程动态学及控制等方面。

化学工程单元操作

构成多种化工产品生产的物理过程都可归纳为有限的几种基本过程，如流体输送、换热（加热和冷却）、蒸馏、吸收、蒸发、萃取、结晶、干燥等。这些基本过程称为单元操作。对单元操作的研究，得到具有共性的结果，可以用来指导各类产品的生产和化工设备的设计。在20世纪初，对化学工程的认识虽只限于单元操作，但却开拓了一个崭新的领域和出现了一些从事崭新职业的化学工程师。这些化学工程师不同于以往的化工生产工作者，他们经历过化学工程这一专门学科的训练，故有能力使化工生产过程和设备设计、制造和操作控制更为合理。直到今天，各个单元操作的研究还是有着极为重要的理论意义和应用价值，而且是为了适应新的技术要求，一些新的单元操作不断出现并逐步充实进来。

化学工程化学反应工程

化学反应是化工生产的核心部分，它决定着产品的收率，对生产成本有着重要影响。尽管如此，在早期因其复杂性而阻碍了对它的系统研究。直到20世纪中叶，在单元操作和传递过程研究成果的基础上，在各种反应过程中，如氧化、还原、硝化、磺化等发现了若干具有共性的问题，如反应器内的返混、反应相内传质和传热、反应相外传质和传热、反应器的稳定性等。对于这些问题的研究，以及它们对反应动力学的各种效应的研究，构成了一个新的学科分支即化学反应工程，从而使化学工程的内容和方法得到了充实和发展。

化学工程传递过程

是单元操作和反应工程的共同基础。在各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程不外乎三种传递：动量传递、热量传递和质量传递。例如，以动量传递为基础的流体输送、反应器中的气流分布；以热量传递为基础的换热操作 , 聚合釜中聚合热的移出 ; 以质量传递为基础的吸收操作，反应物和产物在催化剂内部的扩散等。有些过程有两种或两种以上的传递现象同时存在 , 如气体增减湿等。作为化学工程的学科分支 , 传递过程着重研究上述三种传递的速率及相互关系，连贯起一些本质类同但表现形式各异的现象。

化学工程化工热力学

是单元操作和反应工程的理论基础，研究传递过程的方向和极限，提供过程分析和设计所需的有关基础数据。因此，化学工程的学科分支也可以分两个层次：单元操作和反应工程较多地直接面向工业实际，传递过程和化工热力学较多地从基础研究角度，支持前两个分支。通过这两个层次使理论和实际得以密切结合。

化学工程其他问题

随着生产规模的扩大和资源、能源的大量耗用，使得早先并不显得很重要的问题逐渐突出起来。例如能量利用问题，设计和操作优化问题，在大型生产中都十分重要。由于化工过程中，各个过程单元相互影响，相互制约，因此很有必要将化工过程看作一个综合系统，并建立起整体优化的概念。于是系统工程这一学科在化学工程中得到了迅速的发展，也取得了明显的效果，形成了化工系统工程。它是系统工程方法与单元操作和化学反应工程这两个学科分支相结合的产物。为了保持操作的合理和优化，过程动态特性和控制方法也是化学工程的重要内容。