碳分子篩變壓吸附提純氮?dú)?實(shí)驗(yàn)報(bào)告

變壓吸附實(shí)驗(yàn)

 

利用多孔固體物質(zhì)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(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)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(zhì)附著于固體表面，也可通過化學(xué)鍵合力的作用吸引物質(zhì)附著于固體表面，前者稱為物理吸附，后者稱為化學(xué)吸附。一個(gè)完整的吸附分離過程通常是由吸附與鰩吸(脫附)循環(huán)操作構(gòu)成，由于現(xiàn)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(diào)節(jié)操

作壓力(加壓吸附、減壓解吸)完成吸附與解吸的操作循環(huán)，變溫吸附則是通過調(diào)節(jié)溫度(降溫吸附升溫解吸)完成循環(huán)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(xué)吸附過程。本實(shí)驗(yàn)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?dú)夂脱鯕?，達(dá)到提純氮?dú)獾哪康?。?shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

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(1)了解和掌握連續(xù)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?dú)獾幕驹?

 (4) 了解和掌握吸附床穿透曲線的測(cè)定方法和目的。

實(shí)驗(yàn)原理

        物質(zhì)在吸附劑(固體)表面的吸附必須經(jīng)過兩個(gè)過程:一是通過分子擴(kuò)散到達(dá)固體表面，二是通過范德華力或化學(xué)鍵合力的作用吸附于固體表面。因此，要利用吸附實(shí)現(xiàn)混合物的分離，被分離組分必須在分子擴(kuò)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(kuò)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(jié)合力差異不大，因此，從熱力學(xué)(吸收平衡)角度看,碳分子篩對(duì)N2和02的吸附并無(wú)選擇性，難于使兩者分離。然而，從動(dòng)力學(xué)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(nèi)的擴(kuò)散速度存在明顯差異，如: 35°C時(shí)，02的擴(kuò)散速度為2.0X106 ,，02的速度比N2快30倍，因此當(dāng)空氣與碳分子篩接觸時(shí)，02 將優(yōu)先吸附于碳分子篩而從空氣中分離出來(lái)，使得空氣中的N2得以純。由于該吸附分離過程是一個(gè)速率控制的過程，因此，吸附時(shí)間的控制(即吸附-解吸循環(huán)速率的控制)非常重要。當(dāng)吸附劑用量、吸附壓力、氣體流速一定時(shí)，適宜的吸附時(shí)間可通過測(cè)定吸附柱的穿透曲線來(lái)確定。

;所謂穿透曲線就是出口流體中被吸附物質(zhì)(即吸附質(zhì))的濃度隨時(shí)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(zhì)的出口濃度變化室s形曲線在曲線的下拐點(diǎn)(a點(diǎn))之前，吸附質(zhì)的濃度基本不變(控制在要求的濃度之下)，此時(shí)，出口產(chǎn)品是合格的。越過下拐點(diǎn)之后，吸附質(zhì)的濃度隨時(shí)間增加，到達(dá)上拐點(diǎn)(b點(diǎn))后趨于進(jìn)口濃度此時(shí)，床層已趨于飽和，通常將下拐點(diǎn)(a點(diǎn))稱為穿透點(diǎn)，上拐點(diǎn)ζb點(diǎn))稱為飽和點(diǎn)。通常將出口濃度達(dá)到進(jìn)口濃度的95%的點(diǎn)確定為飽和點(diǎn),而穿透點(diǎn)的濃度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求來(lái)定，- -般略高于目標(biāo)(t0) 可以確定吸附裝置的最佳吸附操作時(shí)間和吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附量，而動(dòng)態(tài)吸附容量是吸附裝置設(shè)計(jì)放大的重要依據(jù)。動(dòng)態(tài)吸附容量的定義為:從吸附開始直至穿透點(diǎn)(a點(diǎn))的時(shí)段內(nèi)，單位重量的吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附量(即:吸附質(zhì)的質(zhì)量/吸附劑質(zhì)量或體積)

 

化工實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)

實(shí)驗(yàn)室消防知識(shí)與安全用電

1.實(shí)驗(yàn)室消防:實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)品引起的火災(zāi)。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(guī)模的火源;大規(guī)?；鹪矗捎貌蝗夹怨腆w粉末撲滅。

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

(3)泡沫火火器:買驗(yàn)至多使用手提式泡沫滅火器。外殼用薄鋼板制成，內(nèi)有一個(gè)盛有硫酸鋁的玻璃膽，膽外裝用碳酸氫鈉和發(fā)泡劑(甘草精)。使用時(shí)把滅火器倒置，馬上有化學(xué)反應(yīng)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(shí)驗(yàn)室的一般火災(zāi)，但由于泡沫導(dǎo)電，故不能用于撲救電器設(shè)備和電線的火災(zāi)。

( 4 )其它滅火器材

①四氯化碳滅火器，適用于撲滅電器設(shè)備火災(zāi);

②二氧化碳滅火器， 使用時(shí)能降低空氣中含氧量，因此要注意防止現(xiàn)場(chǎng)人員窒息;

③干粉滅火劑， 可撲滅易燃液體、氣體、帶電設(shè)備引起的火災(zāi);

④滅火劑，適用于撲救油類、電器類、精密儀器等火災(zāi)。: 

安全用電常識(shí)

電對(duì)人的傷害可分為內(nèi)傷與外傷兩種，可單獨(dú)發(fā)生，也可同時(shí)發(fā)生。

 

(1)電傷危險(xiǎn)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(qiáng)度的大小、觸電時(shí)間以及人體電等因素有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室常 用電壓為220~ -380V、頻率為50Hz的交流電,人體的心臟每跳動(dòng)一次大約有0.1~0.2s的間歇時(shí)間，此時(shí)對(duì)電流最敏感，因此當(dāng)電流流過人體脊柱和心臟時(shí)危極大。人體電阻分為皮膚電阻(潮濕時(shí)約為2000，干燥時(shí)約為5000 )和體內(nèi)電阻150m500》隨著注上升高，入體電阻相應(yīng)降低。

觸電時(shí)因?yàn)槠つw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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