碳分子篩變壓吸附提純氮氣,實驗報告

變壓吸附實驗

 

利用多孔固體物質的選擇性吸附分離和凈化氣體或液體混合物的過程稱為

吸附分離。吸附過程得以實現的基礎是固體表面過剩能的存在，這種過剩能可通過范德華力的作用吸引物質附著于固體表面，也可通過化學鍵合力的作用吸引物質附著于固體表面，前者稱為物理吸附，后者稱為化學吸附。一個完整的吸附分離過程通常是由吸附與鰩吸(脫附)循環操作構成，由于現吸附和解吸操作的工程手段不同，過程分變壓吸附和變溫吸附，變壓吸附是通過調節操

作壓力(加壓吸附、減壓解吸)完成吸附與解吸的操作循環，變溫吸附則是通過調節溫度(降溫吸附升溫解吸)完成循環操作。變壓吸附主要用于物理吸附過程，變溫吸附主要用于化學吸附過程。本實驗以空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，通過變壓吸附的方法分離空氣中的氮氣和氧氣，達到提純氮氣的目的。實驗目的

?

(1)了解和掌握連續變壓吸附過程的基本原理和流程:

 (2) 了解和掌握影響變壓吸附效果的主要因素;

(3)了解和掌握碳分子篩變壓吸附提純氮氣的基本原理:

 (4) 了解和掌握吸附床穿透曲線的測定方法和目的。

實驗原理

        物質在吸附劑(固體)表面的吸附必須經過兩個過程:一是通過分子擴散到達固體表面，二是通過范德華力或化學鍵合力的作用吸附于固體表面。因此，要利用吸附實現混合物的分離，被分離組分必須在分子擴散速率或表面吸附能力上存在明顯差異。

          碳分子篩吸附分離空氣中N2和02就是基于兩者在擴散速率上的差異。N2和02都是非極性分子，分子直徑十分接近(02為0.28nm, N2 為0.3nm )，由于兩者的物性相近，與碳分子篩表面的結合力差異不大，因此，從熱力學(吸收平衡)角度看,碳分子篩對N2和02的吸附并無選擇性，難于使兩者分離。然而，從動力學角度看，由于碳分子篩是一種速率分離型吸附劑，N2和02在碳分子篩微孔內的擴散速度存在明顯差異，如: 35°C時，02的擴散速度為2.0X106 ,，02的速度比N2快30倍，因此當空氣與碳分子篩接觸時，02 將優先吸附于碳分子篩而從空氣中分離出來，使得空氣中的N2得以純。由于該吸附分離過程是一個速率控制的過程，因此，吸附時間的控制(即吸附-解吸循環速率的控制)非常重要。當吸附劑用量、吸附壓力、氣體流速一定時，適宜的吸附時間可通過測定吸附柱的穿透曲線來確定。

;所謂穿透曲線就是出口流體中被吸附物質(即吸附質)的濃度隨時間的委化曲線。典型的穿透曲線如下圖所宗，由圖可見吸府質的出口濃度變化室s形曲線在曲線的下拐點(a點)之前，吸附質的濃度基本不變(控制在要求的濃度之下)，此時，出口產品是合格的。越過下拐點之后，吸附質的濃度隨時間增加，到達上拐點(b點)后趨于進口濃度此時，床層已趨于飽和，通常將下拐點(a點)稱為穿透點，上拐點ζb點)稱為飽和點。通常將出口濃度達到進口濃度的95%的點確定為飽和點,而穿透點的濃度應根據產品質量要求來定，- -般略高于目標(t0) 可以確定吸附裝置的最佳吸附操作時間和吸附劑的動態吸附量，而動態吸附容量是吸附裝置設計放大的重要依據。動態吸附容量的定義為:從吸附開始直至穿透點(a點)的時段內，單位重量的吸附劑對吸附質的吸附量(即:吸附質的質量/吸附劑質量或體積)

 

化工實驗基本知識

實驗室消防知識與安全用電

1.實驗室消防:實驗室常用的消防器材包括以下幾種

(1)滅火砂箱:用于撲滅易燃

液體和其他不能用水滅火的危險品引起的火災。砂子能隔斷空氣并起到降溫作用而滅火，但砂中不能混有可燃性雜物,并且要保持干燥。由于砂箱中存砂有限,故只能撲滅局部小規模的火源;大規模火源，可用不燃性固體粉末撲滅。

(2)石棉布、毛氈或濕布:用于撲滅火源區域不大的火災，也是撲滅衣服著火的常用方法，通過隔絕空氣來達到滅火的目的。

(3)泡沫火火器:買驗至多使用手提式泡沫滅火器。外殼用薄鋼板制成，內有一個盛有硫酸鋁的玻璃膽，膽外裝用碳酸氫鈉和發泡劑(甘草精)。使用時把滅火器倒置，馬上有化學反應生成含泡沫，泡沫黏附在燃燒物體的表面，形成與空氣隔絕的薄層而滅火。適用于撲滅實驗室的一般火災，但由于泡沫導電，故不能用于撲救電器設備和電線的火災。

( 4 )其它滅火器材

①四氯化碳滅火器，適用于撲滅電器設備火災;

②二氧化碳滅火器， 使用時能降低空氣中含氧量，因此要注意防止現場人員窒息;

③干粉滅火劑， 可撲滅易燃液體、氣體、帶電設備引起的火災;

④滅火劑，適用于撲救油類、電器類、精密儀器等火災。: 

安全用電常識

電對人的傷害可分為內傷與外傷兩種，可單獨發生，也可同時發生。

 

(1)電傷危險因素:電流通過人體某一部分即為觸電。觸電是最直接的電氣事故，常常是致命的。其傷害程度與電流強度的大小、觸電時間以及人體電等因素有關。實驗室常 用電壓為220~ -380V、頻率為50Hz的交流電,人體的心臟每跳動一次大約有0.1~0.2s的間歇時間，此時對電流最敏感，因此當電流流過人體脊柱和心臟時危極大。人體電阻分為皮膚電阻(潮濕時約為2000，干燥時約為5000 )和體內電阻150m500》隨著注上升高，入體電阻相應降低。

觸電時因為皮膚破裂而使人體電阻驟然降低，通過人體的電流隨之大而危及人的生命。

 

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