BET吸附-脱附曲线分析及含义[5篇]

第一篇：BET吸附-脱附曲线分析及含义

气体吸附等温线通常分为六种，其中五种（I-V）是由国际理论与应用化学会（IUPAC）所定义的。I型等温线表示在低的相对压力（平衡蒸汽压与饱和蒸汽压的比值）时，材料具有很强的吸附能力进而达到平衡。I型等温线通常被认为是在微孔或者单层吸附的标志，由于强的吸附作用。（这可能也有化学吸附的作用，涉及到在吸附质与吸附剂表面的化学键作用，这里我们不讨论化学吸附）值得注意的是，孔的大小是根据他们的直径（或宽度）来进行分类的：微孔（小于2nm），中孔（2-50nm），大孔（大于50nm）。鉴于大多数多孔固体是使用非极性气体（N2 Ar）进行吸附研究的，所以不太可能出现化学吸附作用。因此，对于I型等温线的经典解释是材料具有微孔。然而，I型等温线也有可能是具有孔径尺寸非常接近微孔的介孔材料。尤其是N2在77K或者Ar在77K和87K圆柱孔情况下，I型等温线将在较低的相对压力（大约0.1作用）下达到平衡对于材料是微孔，从最近的一些报道结果得出的。因此，当I型等温线没有在相对压力0.1处达到平衡，该材料有可能存在大量的中孔或者就是单独的中孔。然而，这种I型分布有可能在某种程度上介孔孔径分布范围变宽。这是因为分布高度均匀圆柱孔的材料可能展示出在相对压力低于0.1或者更小时，可以在吸附等温线被识别（因此，这些等温线可以被分类成IV型等温线，下面我们会讨论）。

尽管，接近饱和蒸汽压的多层可能会十分不连续，但大孔材料大多是通过随着相对压力增加时，吸附量逐渐地增加的方式进行多层吸附。这种不受限制的多层形成过产生了II型和III型等温线。在这种情况下，吸附-脱附曲线重合；也就是说，没有发生滞后现象。这主要取决于所测试的材料的性质，II型等温线是单层形成的明显特征，否则是在整个压力范围内都是凸起的III型等温线。后者的行为可以观察到在吸附分子与吸附剂表面和被吸附物作比较时，吸附分子之间的作用是强相互作用。

在介孔材料多层吸附过程中，常常伴随有毛细管冷凝现象发生（IV和V型等温线）。因此，吸附过程最初是类似于大孔材料，但在较高压力下吸附量上升很陡，是由于毛细管冷凝的原因。在这里孔被填满后，吸附等温线达到平衡。毛细管凝聚与毛细管蒸发一般不在同一压力下发生，因此导致了滞后环的产生。

正如我们上面所提到的，在介孔材料的吸附过程中往往会伴随有吸附-脱附滞后现象。虽然对这种现象进行了大量的研究，但其原因仍不明确。这种滞后现象通常归因于热力动力学或者网状效应或者这两者的结合。热力动力学效应与吸附等温线的吸附或脱附亚稳定性有关，即相比于在气相货液相的介孔中，在相对高或低的压力下毛细管凝聚或者蒸发可能会到导致延迟的发生。另外，这种滞后现象也可能是由于网状效应导致，即如果较大的孔通过较小的孔进入到周围关键中，前者在相对压力下，不能耗尽。相当于由于后者仍在注入到冷凝的吸附质，导致它们的毛细管蒸发。所以较大的孔可能在相对于小孔连接处孔毛细管蒸发的压力下被耗尽（或在相对压力下吸附-脱附滞后的限制）。虽然滞后环往往和网状结构有关，但滞后环被大家认为是热力动力学和网状效应的结合。某种固体材料的吸附等温线可能也显示出低压滞后环（即使在相对低压下，滞后环也不挨着）。低压滞后显现可能源于在吸附过程中吸附剂的膨胀或者物理吸附中伴随着化学吸附过程。

根据IUPIC的分类，滞后环分为四类H1-4。H1所展示的是相对平行和接近垂直的等温线。这种类型的滞后环通常意味着这种材料是由聚合物（刚性粒子结合聚集）或者接近球状粒子均匀地分布。最近研究表明，H1滞后环也可以表征为一种带有圆柱孔的集合形状材料以及高孔径均匀分布。因此，在吸附等温线中H1滞后环表明介孔材料的大孔径分布均匀性与孔道连通性。

H2型滞后环的特征是有一个三角形形状的吸附等温线。这种等温线常常出现在测试许多无机氧化物介孔材料，主要归因于孔道连通性效应，这被认为是孔道有较窄的出口（类似于墨水瓶口），但后者的识别非常简单。的确，H2型滞后环在一些具有相对均匀渠道状介孔的材料中得到，当脱附曲线发生在接近相对压力低的吸附-脱附滞后。这种较低的限制是所给出的材料在特定的温度（N2相对压力0.4，77K；Ar相对压力0.34和0.26，87K和77K）。应该注意的是，在某些特殊情况下，滞后现象将低于这个限制；也就是说，低压滞后现象。因此，在接近低压吸附-脱附的限制下，H2型滞后环不应该作为判定差的孔道连通性或墨水瓶孔状材料的依据。事实上，新材料具有均匀的笼状介孔（因此适合与墨水瓶孔固体材料的等温线模型）具有宽的滞后环，没有形成在吸附-脱附曲线中的巨大差异。这些滞后环似乎是H2和H1的中间类型，而不是H2，可以用以上方法解释。

H3型滞后环在相对压力接近于饱和蒸汽压时，没有达到平衡，表明所测材料由聚合物（松散的聚合物）片状颗粒形成的狭缝状孔。H4型滞后环的特征是几乎水平平行的吸附等温线，归因于具有窄的狭缝状孔的吸附-脱附。H4的滞后环可能只是有大孔的存在，并嵌入在小孔径当中。H3与H4型滞后环很类似，可以认为H3不由板状材料的狭缝孔所决定。

第二篇：活性炭纤维吸附及脱附技术研究

活性炭纤维吸附及脱附技术研究

程萍

(常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164）

摘要：活性炭之后出现新一代的吸附材料：活性炭纤维，活性炭纤维的吸附力比颗粒活性炭高几倍到几十倍，吸附的速率也快到近100~1000倍，具有比分布均匀、吸附速度快、杂质少、表面积大、孔径适中、等优点。本文介绍了活性炭纤维的特征意义、制备技术、脱附技术、发展趋势和应用等方面。

关键词：活性炭纤维；制备方法；脱附技术；应用领域

Study on Adsorption and Desorption of Activated Carbon

Fibers

CHENG Ping(SchoolofEnvironmentalandSafetyEngineering,ChangzhouUniversity,Cha

ngzhou 213164,China)Abstract：Activated carbon fiber is a new generation of adsorbent after activated carbon.Its adsorption capacity is several to several times higher than that of granular activated carbon and its adsorption rate is 100-1000 times faster.It has the advantages of large surface area, moderate pore size, uniform distribution, fast adsorption, Less advantages.In this paper, the characteristics of activated carbon fiber, preparation technology, desorption technology, development trends and applications.Key words:Activated carbon fiber;preparation means;desorption technology;application fields 1.活性炭纤维的特征意义

1.1活性炭纤维定义

活性炭纤维（Activated Carbon Fiber，简称ACF）是经过活化的含炭纤维，简单地说它是将某种含碳纤维经过高温活化，然后表面出现纳米等级的孔径，比表面积增加，物化特性也随之改变。

[1]1.2比传统活性炭优势的体现

传统活性炭是通过活化处理的多孔炭，呈现颗粒状或者粉末状，活性碳纤维为纤维状，纤维上很多微孔，对于有机气体，活性炭纤维的吸附力比传统活性炭在空气中高几倍至几十倍，水溶液中也高5到6倍，吸附速率快到100至1000倍。近20多年活性炭纤维才开始使用，只有个别国家能生产它。它的原料可以是纸、布、丝等形式，它的市场价格比较高，40万/吨左右，(煤质活性炭价格1万/吨左右，椰壳活性炭价格2万/吨左右)。但它的制品成本只略有提高是因为它的重量比较轻。根据它的超强吸附能力可用在工业上回收有机溶剂，净化用水和空气。ACF具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点;被广泛运用于工业、食品、空气净化、水处理、航空、军事等行业。

[2]1.3活性炭纤维的结构 1.3.1物理结构

ACF 微孔为主要孔，达到总体积90 %以上, 无大孔过渡孔, 孔径单分散而且小。ACF 的孔径小, 所以吸附分子进入微孔时被孔壁向内辐射的引力所握持, 所以ACF 不仅吸附量大, 而且吸附力强。它的微孔直接分布于纤维的表面, 所以吸附时能够直接与吸附质接触, 吸附和解吸过程很短, 因此有较高的吸附速率和解吸速率。

[3]1.3.2化学结构

ACF内碳元素量达到80 %以上,主要由碳原子组成 还有少量氧元素和氢元素, 部分 还有少量N、S 等杂原子。活性炭纤维表面的碳和氧元素能结合形成一系列支配表面化学结构的含氧官能团。[4]1.4活性炭纤维的特点

比表面积大，一般可达1000到1500m/g,吸附容量是粒状活性炭的5到10倍。外表面积大，吸脱附速度快，位粒状活性炭的10到100倍，成本低，设备体积小，强度较高，不容易密实和粉化，也不会造成二次污染。纯度高，可用于医疗卫生和食品等工业。由于碳含量高，耐高温，在400C以下正常使用。ACF吸附效率高，可以吸附重金属和低浓度的有害气体。

0

[5]

22.活性炭纤维的制备技术

2.1预处理

预处理主要分预氧化和盐浸渍两种。盐浸渍顾名思义就是把原料纤维充分浸渍在盐溶液中, 之后将其干燥。此方法比直接进行炭化或活化的既提高收率, 同时也改善了其纤维力学和吸附性能。预氧化处理一般采用空气预氧化, 原料纤维在一定的温度范围内, 慢慢预氧化一段时间, 或按照一定升温程序升温预氧化。预氧化主要是防止纤维高温炭化和活化的时候发生熔融并丝。将预氧化和盐浸渍处理相结合效果最佳。

[6]2.2炭化

炭化就是在N2等惰性气体的环境下在800～1000℃对纤维进行热处理, 然后除掉大部分非碳的成分, 最后形成有类似石墨微晶结构的炭化纤维。2.3活化

活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维, 使所得ACF 具有理想的微孔结构和较高的比表面积。活化的方法有化学活化法和气体活化法。用于活化的气体有CO2和O2等。水蒸汽、二氧化碳和碳的反应是吸热反应;氧和碳的反应是强放热反应, 难于控制反应温度。

3.活性炭纤维的脱附技术

3.1过热蒸汽脱附再生

利用吸附剂达到平衡后所吸附的介质在过热蒸汽或空气作用下进行热解和气提，从吸附剂中解吸出去。再生效果通常与吸附质的性质，特别是挥发性有关。因为ACF具有疏水性，所吸附的有机成分有较好的挥发性，用一般的空气或者过热水蒸汽就能得到不错的解吸效果。而有些有机物含有特殊的官能团沸点较高，使其随水蒸汽或空气挥发的可能性小；还有某些低分子醇，沸点低但是亲水性强，也不易随空气或者水蒸气挥发，所以为了有效脱除这类吸附物，须用较高温度的过热水蒸汽或空气根据热分解和高温挥发的双重作用解吸再生，如200～500 ℃的过热水蒸汽等。

但要值得注意的是：吸附完成后吸附剂还含有约4～5 倍自身重量的水难以用机械或气体吹脱方式除去水蒸汽的存在，不利于有机吸附质的热解，吸附剂再生效率受到一定影响解吸再生下来有机组分全部溶入饱和蒸汽中，需要冷凝处理。

[7]3.2电流加热脱附再生

ACF既有良好的吸附性能，同时又是良好的导体。向活性炭纤维上给予一定的电流，用其自身的电阻产热，使纤维上的有机吸附物组分升温发生热解吸，后通过空气、氮气等适量的气提介质将其氧化分解、气提出去，最后活性炭纤维得到再生。因为电加热时产生的热量较大，不用向系统中引入蒸汽和水，于是再生可以在很短的时间内完成。这种方法具有再生彻底、速度快、设备简单、易操作的优点。

注意点就是活性炭纤维起发热作用的电阻是由纤维束或纤维毡紧密压实结合成的整体产生的。压实密度和均匀性容易导致局部电流分布不均。因为不能采用过高的电流，所以限制了大的加热功率，如果要使活性炭纤维的快速再生，就必须对较大处理装置进行分段分解再生或者降低单个处理装置的规模。

[8]3.3电加热脱附再生

电加热属于热再生的一种方式，因为活性炭纤维导热性能良好，局部受热后的热量能快速扩散到其它部位，特别是气提介质的流动，可以在很短的时间里使均匀受热，温度能够迅速提高。相比电流加热的方式，电加热缓解了局部过热的问题，所以对气提介质的选择范围更大一点，既可采用氮气等惰性气体，也可以采用空气。同时对吸附处理装置的材料要求较低。在电加热再生过程中，为提高电的加热效率和使热量分布均匀，加热电阻应与活性炭纤维材料充分接触，减少死角。

3.4微波脱附再生

微波加热是一种全新的热能技术，与传统加热不同，微波加热不需要外部热源，而是向被加热材料内部辐射微波电磁场，推动其偶极子运动，使之相互碰撞、摩擦而生热。首先，加热速度快。由于微波能够深入含有一定水量的活性炭纤维内表面，从内部发生热量，减少了热传导阻力，将使加热速度提高了数十倍。其次，由于微波从内部发生热量，并对特定的需要加热的材料进行加热，而产生微波的装置本身不产生热辐射，热效率较高。第三，由于维持一定的微波频率和电场强度，受热体对微波功率的吸收仅取决于其不同的损耗因数，因水的损耗因数比干活性炭纤维大，水因吸收的热量多而得到快速的蒸发，避免了局部干活性炭纤维的过热干燥和热破坏，使整个活性炭纤维再生过程受热均匀。

注意点：微波再生装置一次性投资较高，但能耗较低，因此应在处理规模的基础上进行技术经济综合比较后采用。

[9]3.5其他脱附再生方法

其他可用于活性炭纤维再生的方法主要有有机溶剂再生、超临界萃取、湿式氧化法等。有机溶剂再生法是利用有机物相似相溶的原理，如对于含苯环或羟基醇类有机物可采用苯、丙酮、甲醇等有机溶剂洗涤再生。由于废水中污染组分复杂，再生后有机溶剂无法循环利用，再生过程复杂、处理费用大，目前采用的不多。超临界萃取是近年来发展的再生方法，主要溶剂有CO2、乙醇等，在临界压力和温度下，对吸附饱和后的有机物进行萃取再生。该技术目前尚不完善，再生过程稳定性差。湿式氧化法是采用较高的温度和压力，利用氧气或空气做介质，使有机物在液态下氧化成低分子有机酸、CO2 和水。该方法的主要问题是再生不彻底、设备要求高、能耗大、控制系统严格等。

4.国内外活性炭纤维发展趋势

4.1国外活性炭发展趋势

世界ACF的工业化生产已从西方转向中国等发展中国家，这种产业的转移在21世纪中期将持续进行。全球范围内日渐严规使得ACF的需求进一步增长，水处理行业一直是活性炭消费的巨大市场。其它需求增长较快的领域包括气体处理市场，美国在此领域的消费量中期内将增长5％。最大的潜在活性炭应用市场是燃煤火电厂所排放气体的净化

[10]

。由于人们对可能的生化恐怖袭击高度关注，核、细菌以及化学防护过滤器和个人防护服装对活性炭的需求也将逐步增加。

4.2国内活性炭发展趋势

我国一直是美国最大的活性炭输出国，日本是世界活性炭使用仅次于美国的国家，位居全球第2，日本也是我国第1活性炭出口目的地。我国活性炭出口的3大地区除东亚、美国之外，欧洲市场也是我国传统的活性炭出口目的地。我国的活性炭发展目前有以下几个特点：生产规模大型化、生产设备大型化和现代化、产品多样化、节能减排常态化、加强技术创新。

5.活性炭纤维的应用

5.1活性炭纤维在电子工业中的应用

有些电子元件, 如电阻型湿度检测元件等, 长期工作于被污染的环境中, 电阻值与湿度的相关性会发生变化, 导致测量精度下降。若用ACF 制作多孔吸滤罩将该元件保护起来, 则可避免上述问题, 从而可以保持其检测灵敏度。

利用ACF 的比表面积大, 细孔孔径适中、耐酸碱、导电性能及化学稳定性好等特点, 可用于制造电池电极、电容器等电子产品部件。

具有存储容量大、电导率高、在空气中使用稳定、体积密度小、可多次重复使用的特点。尤其是双层电容器, 容量是普通铝电解电容器的100 万倍, 可用于一些小型的存贮永久性电源。

比表面积大的ACF 还是捕集太阳光能的良好黑体, 它的导热率大, 容易实现光能向热能的转换, 而且ACF 比金属轻得多, 便于安装和使用。此外, ACF 在电极材料、驻电容器等方面也有很大的应用潜力。

5.2活性炭纤维在气体处理中的应用

含硫废气的排放是造成大气污染的主要原因之一, 其中SO2 是危害最大、数量最多的大气污染物。ACF具有吸附转化SO2 的独特性能, 对ACF 脱硫性能的研究已经成为科研人员广泛关注的焦点。目前, 具有较高的脱硫活性的ACF 主要是由聚丙烯腈和各向同性沥青前驱体转变成纤维后再活化制备的。ACF 对空气中的其他污染物如硫化氢、氮的氧化物、挥发性有机化合物等也有很好的吸附作用。另有研究发现, 以ACF 为吸附材料可高品质地从有机尾气中回收烷烃、烯烃、芳香烃、酮、醇、醛、卤代烃等有机溶剂和气体, 尾气中有机物的回收率达98 %以上[11]。

5.3活性炭纤维在水处理中的应用

ACF 用于处理生产废水的目的是:除去BOD、COD、TOC、颜色、臭味、油、苯酚等, 除去妨碍生物处理的物质和生物难于分解的物质, 除去汞及其他金属, 除去放射性核素, 制备再循环水。

ACF对饮用水净化有特殊功能, 载银的ACF具有很好的抗菌活性, 可用来软化饮用水并除去水中的细菌[14]。用ACF 处理饮用水中的三氯甲烷, 在相同的条件下, 其吸附量和有效吸附时间是柱状活性炭的2倍。ACF 还可用于工业废水的处理。用ACF 处理不同浓度的含酚有机废水不仅吸附速度快而且再生容易。ACF 对金属离子有较好的吸附能力, 故可将其用来处理无机废水。ACF 还可吸附水溶液中的Au3+ , Pt4+ , Fe3+并将其分别还原为Au，Pt2+ , Fe2+。

5.4活性炭纤维作为催化剂和催化剂载体应用

ACF 出色的耐热性、耐酸碱性使之可以作为催化剂的有效成分。以ACF 为载体的催化剂对NO 的催化还原作用比单一组分催化剂对NO 的转化率更高, 温度适应范围广, 催化剂寿命长。

ACF 还可用来制备载体催化剂。ACF 具有良好的导热性能, 掺入催化剂中, 能有效地提高催化剂的传热能力, 对于放热剧烈的反应尤为有利。用ACF 制作的负载型催化剂, 可用于化工反应体系、冶金、选矿的废气治理及汽车尾气治理等

[12]

。负载某金属如Cu 的ACF, 可在一定条件下将NOx 还原为N2,将CO在室温下就能转化为CO2 等。负载金属氢氧化物的ACF 也是良好的催化剂, 可将NO还原为N2。

5.5活性炭纤维在其他领域的应用 5.5.1劳保防护

用ACF 制成的防毒面具及化学防护衣, 适合有毒气体岗位的化学防护。此外, 可防化学辐射, 用于制作防化学辐射器材。

5.5.2环境监测

ACF 对大气、水中痕量物质有优良的吸附性能。已发明的ACF 环境监测仪器使用、携带方便。

5.5.3溶剂回收

ACF 吸脱附速度快、吸附容量大、脱附温度低、所含金属离子少, 可有效地将工业加工生产的低沸点化合物、脂肪族化合物、及某些危害人体健康的有机溶剂、毒剂、腐蚀性溶剂等脱除并回收。

5.5.4医疗服务

ACF 还可以净化血液中的病毒, 可作为内服解毒剂。制造人工肝脏、人工肝脏辅助装置和肾脏等。

6.展望

随着科学工作者的努力, ACF 的制备工艺不断得到完善,但仍然存在不足, 如造价高, 是GAC的10倍以上，故其应用受到限制, 没有活性炭颗粒应用广泛;制备理论方面的研究不够深入。所以今后制备ACF 的工作重点将会是:(1)改进设备、完善工艺、降低生产成本;(2)加强ACF 制备理论的研究,以为生产出有更高比表面积和吸附容量的ACF 提供理论基础;(3)不断开发新的原料, 生产出更多品种的ACF;(4)制备出与其它功能材料复合的ACF, 使其成为多功能复合材料。参考文献

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第三篇：变压吸附工艺分析

变压吸附工艺分析

变压吸附（PSA）技术是近3多年来发展起来的一项新型气体分离与净化技术。变压吸附（PSA）气体分离装置中的吸附主要为物理吸附。变压吸附气体分离工艺过程的实现主要是依靠吸附剂在吸附过程中所具有的两个基本性质：一是对不同组分的吸附能力不同，而是吸附质在吸附剂上的吸附容量随吸附质的分压上升而增加，随吸附温度的上升而下降。利用吸附剂的第一个特性，实现了对混合气体中某些组分的分离、提纯；利用吸附剂的第二个性质，实现吸附剂在低温高压下吸附、在高温低压下解吸再生。

一．基本原理

任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。因此，气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程。

如果压力不变，在常温或低温的情况下吸附，用高温解吸的方法，称为变温吸附（简称TSA）。显然，变温吸附是通过改变温度来进行吸附和解吸的。变温吸附操作是在低温（常温）吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂线进行，由于吸附剂的比热容较大，热导率（导热系数）较小，升温和降温都需要较长的时间，操作上比较麻烦，因此变温吸附主要用于含吸附质较少的气体净化方面。

如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大，故可将其看成等温过程，它的工况近似地沿着常温吸附等温线进行，在较高压力下吸附，在较低压力下解吸。变压吸附既然沿着吸附等温线进行，从静态吸附平衡来看，吸附等温线的斜率对它的是影响很大的。

吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加，并随着压力的降低而减少，同时在减压（降至常压或抽真空）过程中，放出被吸附的气体，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生。因此，变压吸附既称等温吸附，又称无热再生吸附。

在实际生产中根据原料气的组成、压力机产品净化要求的不同可选择PSA、TSA或PSA+TSA工艺。变压吸附根据降压解吸方式的不同分为两种工艺：PSA与真空变压吸附（VPSA）。在实际生产种，究竟采用何种吸附工艺，主要根据原料气的组成性质、压力、流量、产品的要求等决定。

变压吸附(Pressure Swing Adsorption)分离技术是一种低能耗的气体分离技术。变压吸附（PSA）工艺所要求的压力一般在0.1～2.5MPa，允许压力变化范围较宽，一些有压力的气源，如氨厂弛放气、变换气等，本身的压力可满足变压吸附(PSA)工艺的要求，可省去再次加压的能耗。对于处理这类气源，PSA制氢装置的消耗仅是照明、仪表用电及仪表空气的消耗，能耗很低；PSA装置压力损失很小，一般不超过0.05MPa。

变压吸附循环是吸附和再生的循环，吸附过程是吸附剂在加压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，当吸附剂被强吸附组分饱和以后，吸附塔需要进入再生过程，也就是解吸或脱附过程。在变压吸附过程中吸附器内吸附剂解吸是依靠降低杂质分压实现的，在工业装置上可以采用的方法有： 1)降低吸附器压力(泄压)2)对吸附器抽真空 3)用产品组分冲洗

l 常压解吸：

升压过程(A-B): 经逆放解吸再生后的吸附器处于过程的最低压力P1、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不变(B点).吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附器，同时输出产品组分.吸附器内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止.此时吸附器内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’点)。

顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于别的吸附器升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附器，床内杂质吸留量Q3不变.当吸附器降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。

逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q2。

冲洗过程(E-A): 根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附器仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低.在此利用别的吸附器顺向降压过程排出的产品组分，在过程最低压力P1下进行逆向冲洗不断降低杂质分压使杂质解吸并随冲洗气带出吸附器.经一定程度冲洗后，床内杂质吸留量降低到过程的最低量Q1时，再生终止.至此，吸附器完成了一个吸附—解吸再生过程，再次升压进行下一个循环。l 真空解吸：

升压过程(A-B): 经真空解吸再生后的吸附器处于过程的最低压力P0、床内杂质吸留量为Q1(A点).在此条件下用产品组分升压到吸附压力P3，床内杂质吸留量Q 1不变(B点)。

吸附过程(B-C): 在恒定的吸附压力下原料气不断进入吸附器，同时输出产品组分.吸附器内杂质组分的吸留量逐步增加，当到达规定的吸留量Q3时(C点)停止进入原料气，吸附终止.此时吸附器内仍预留有一部分未吸附杂质的吸附剂(如吸附剂全部被吸附杂质，吸留量可为Q4，C’点)。

顺放过程(C-D): 沿着进入原料气输出产品的方向降低压力，流出的气体仍为产品组分，用于别的吸附器升压或冲洗.在此过程中，随床内压力不断下降，吸附剂上的杂质被不断解吸，解吸的杂质又继续被未充分吸附杂质的吸附剂吸附，因此杂质并未离开吸附器，床内杂质吸留量Q3不变.当吸附器降压到D点时，床内吸附剂全部被杂质占用，压力为P2。

逆放过程(D-E): 开始逆着进入原料气输出产品的方向降低压力，直到变压吸附过程的最低压力P1(通常接近大气压力)，床内大部分吸留的杂质随气流排出器外，床内杂质吸留量为Q2。

抽空过程(E-A): 根据实验测定的吸附等温线，在压力P1下吸附器仍有一部分杂质吸留量，为使这部分杂质尽可能解吸，要求床内压力进一步降低.在此利用真空泵抽吸的方法降低杂质分压使杂质解吸并随抽空气带出吸附器.抽吸一定时间后，床内压力为P0，杂质吸留量降低到过程的最低量Q1时，再生终止。至此，吸附器完成了一个吸附—解吸再生过程，再次升压进行下一个循环。二．变压吸附脱炭

变压吸附基本工作原理是利用吸附剂对吸附质在不同的分压下有不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定压力下对被分离的气体混合物的各组分有选择吸附的特性，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附床，循环地变动所组合的各吸附床压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的。

合成氨变换气中主要组分为：水（汽）、有机硫、无机硫、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮、氩及氢气。这些气体组分在物理吸附剂上的吸附能力和吸附量，在一定的温度和压力下依次减弱和减少。当变换气通过吸附床层时，在前的组分优先被吸附，即使吸附剂已经吸附了在后的组分，在前的组分也会把它顶替出来。难吸附组分氢、氮、甲烷、一氧化碳等气体很少被吸附，从吸附塔出口端排出，做为脱除了二氧化碳的气体输出。在吸附床降压时，被吸附的二氧化碳等气体解吸出来，同时吸附剂获得再生。l 装置主要类型：

由于用途不同，变压吸附脱碳装置可分为三种类型：单纯脱除二氧化碳获得净化气的装置；脱除变换气中的二氧化碳并联产食品级液体二氧化碳的装置；同时制取脱碳净化气和纯度为98%的气体二氧化碳的装置。（1）PSA脱碳装置

目前中小型合成氨厂采用最多的仍是单纯脱除CO2获得净化气的PSA装置，以替代传统的湿法脱碳。根据氨厂的不同需要又分为两种工艺，一种是替代碳化以增产液氨为目的的脱碳工艺。变换气经PSA脱碳后净化气中CO2含量小于0.2%，直接进精炼工序。目前此类装置运行情况，氢回收率﹥97%，净化气中氢氮比在3.0左右，并且在脱除CO2的同时，还将大部分杂质如CH4、CO、H2S脱除，减小了后续工段的负担。另一种是用于与联醇装置配套的工艺。由于净化气用于联醇生产，考虑到甲醇合成催化剂的寿命和尽可能提高CO的回收率问题，一般将脱碳净化气中的CO2含量控制在1%~5%的水平。目前此类装置运行情况，氢回收率﹥98%，CO回收率﹥90%。在脱除CO2的同时，还将变换气中的硫化物脱除到0.1mg/m3（标）的水平，原料气中所含微量氯、氨、水、砷等杂质可同时脱除。（2）脱碳并联产液体CO2装置

将来自PSA脱碳装置的解吸气在常压状态下进入压缩机，加压到一定的压力后首先进行预处理，除去解吸气中所含的各类硫化物、微量的砷、氟、氯等以及饱和水，以满足食品级CO2的要求。预处理后的气体冷却到0℃以下，使解吸气的CO2成为液体，然后进入提纯塔使CO2和其他气体分离，最后在提纯塔底部得到纯度为99.5%~99.999%的食品级液体CO2产品。

（3）脱碳并同时制取纯CO2装置，该装置是由提纯系统和净化系统两部分组成，两系统均采用多塔PSA工艺。变换气通过提纯系统将CO2浓度富集到98.5%以上，供尿素装置使用。出提纯系统的中间气进入净化系统，净化系统将中间气中的CO2进一步净化到0.2%以下，以保证合成氨生产需要。

两段法变压吸附脱碳的主要特点是，第一段脱除大部分二氧化碳，出口气中二氧化碳控制在8-12%，吸附结束后，通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有0.06MPA（表）的压力，然后逆着吸附方向降压放空，直到吸附塔内压力放到常压为止，二氧化碳被排放出来，其浓度大于98%吸附剂得到初步再生。吸附得到初步再生。吸附塔逆放结束后，先与中间气缓冲罐连通，用中间气缓冲罐中的氢氮气对吸附塔升压，直到中间气缓冲破罐与吸附塔的压力平衡为止再用均压和产品气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。经过对第一段脱碳工业装置的分析，多次均压结束后，吸附塔还有0.06Mpa（表）的压力，吸附塔解吸气中的二氧化碳含量平均大于98%其它为氢气，氮气，一氧化碳及甲院：第二段将第一段吸附塔出口气中的二氧化碳脱至0.2%以下，吸附结束后通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有0.09MPA（表）的压力）吸附压力为0.8MPA时），通过降压入入中间缓冲罐，直到吸附塔内压力与中间缓冲罐压力平衡为止，此时，吸附塔内压力在0.005-常压MPA之间。再生结束后，用均匀气和产品气对床野逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。第二段吸附塔均压结束后，吸附塔内的有效气体没有直接放空，而是利用中间缓冲罐将其返回到第一段吸附塔加以回收。

三、变压吸附制氧

变压吸附制氧的基本原理是利用空气中的氮和氧在吸附剂上因压力不同而吸附性能的差异来选择性吸附进行氧氮分离，吸附氮气及其它杂质，产出氧气。根据吸附分离的吸附和解吸压力的不同，通常可将常温变压吸附制分离制氧工艺分成三种不同的工艺方式。

1、常压解吸变压吸附制氧（PSA-O2）：

与空气变压吸附分离制氮流程相似，一定压力（0.3 MPa ～0.55MPa）的压缩空气经空气预处理系统除去油、尘及大部分的汽态水份后，洁净空气进入PSA-O2系统吸附塔，洁净空气中大部分的氮气、二氧化碳、残余水份被吸附，氧气则被分离出来。当吸附塔内被吸附的杂质组份达到设定控制值时，通过常压脱附解吸，使该吸附塔的制氧吸附剂再生。由两塔组成的吸附分离系统在DCS系统的控制下通过程控阀门的起闭而循环切换完成连续制氧，该制氧流程通常称为变压吸附常压解吸制氧流程（PSA-O2）。

2、真空解吸变压吸附制氧（VPSA-O2）：

经鼓风机鼓风输送低压的原料空气（25KPa-39KPa），净化除去粉尘后进入吸附塔，吸附塔为两塔或三塔体系，吸附塔产品气为氧气。空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气被吸附达到设定控制值后，由于吸附压力较低，先通过常压解吸，再经过真空泵抽真空达到一定真空度，使吸附塔内吸附剂杂质彻底脱附再生。由两塔或三塔组成的吸附分离制氧系统在PLC或DCS系统的控制下，程控阀循环切换完成连续产氧，该流程通常称真空解吸变压吸附制氧流程（VPSA-O2）。

3、真空解吸制氧（VSA-O2）：

经鼓风机鼓风输送低压的原料空气（15KPa ～19KPa），净化除去粉尘后进入吸附塔，吸附塔为两塔或三塔体系，吸附塔产品气为氧气。空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气被吸附达到设定控制值后，由于吸附压力较低，先经常压解吸，再经真空泵抽真空达到一定真空度进行真空解吸，彻底脱附再生吸附塔内分子筛杂质。由两塔或三塔组成的吸附分离制氧系统PLC或DCS系统的控制下，程控阀循环切换完成连续产氧，该流程通常称真空解吸制氧流程（VSA-O2），设备规模更大，经济性更强。

第四篇：2011高中生物曲线分析总结

2011高中生物曲线分析总结

坐标曲线题是高考中的一种常见题型，它以直角坐标系为表现形式，通过曲线的变化，揭示生命现象与某些因素之间的内在联系，或反映某项生理指标随某些因素的变化而发生的规律性变化。由于这类题目将大量信息隐藏在图像之中，能够较为全面地考查学生获取信息、处理信息和运用信息等多种能力，具有较高的区分度，因而备受命题专家亲睐。同学们在解答这类题目时失误较多。因此，有必要一起探讨坐标曲线题的解题策略，以提高同学们的解题能力。坐标曲线题的考查形式和命题意图

考查形式

考查学生

1、识图

2、析图

3、说图

4、绘图

分析方法：

一．严格按照“三看”要求识图。一看坐标轴：横轴、纵轴各表示什么？

命题意图

获取信息的能 处理信息的能力

表达信息的能力 运用信息的能力

二看曲线的变化趋势：①上升（直线上升，逐渐上升）？②下降（直线下降，逐渐下降）？③还是保持稳定？④先上升后下降？先下降后上升？

三看关键点： ①曲线的起点、终点；②曲线与横轴的交点、与纵轴的交点、两条曲线相交的交点；③曲线的顶点、转折点、最低点等。

二、析图。析图是关键，在识图的基础上，通过深入细致的分析，重点解决以下问题： 目的要求

1、分析横、纵坐标：分析横、纵坐标的生物学含义，找准两者之间的联系。

2、解释：曲线的各种变化趋势产生的原因；

找出多条曲线之间差异产生的原因。

3、分析各关键点：（起点、终点、转折点、交点、顶点、最低点）所表示的生物学含义及其产生原因。

解题策略

1、联想：

在认真审题的基础上，通过联想，找准理论原理。

2、信息转换： 对坐标轴或题干中的信息进行转换，转换成自己较熟悉的形式，类似于“同等变形”。通过信息转换，将自变量（横坐标）与因变量（纵坐标）真正“挂上钩”。

3、遵循“单一变量原则”，化繁为简：如果有多条曲线，可能会有多个自变量。可进行“分别分析”（先单独分析其中一个自变量对因变量的影响，再单独分析第二个自变量）；最后“综合分析”，得出结论。“分别分析”时逐一分析每条曲线，或作出必要的“辅助线”。

三、说图将图像信息转变成文字信息，说图是难点。要求：科学、准确、严谨、规范、简炼、工整。

答题策略

1、认真审题，弄清题意，在充分识图、析图基础上扣题作答。

2、运用生物学理论原理，正确揭示变量之间的因果关系。

3、根据曲线的变化情况，将曲线分成若干段，分别叙述，防止缺漏或混为一谈。

4、要用专业术语和专业名词，尽量运用课本上的语句表达，或对课本语句作适当修改后运用。

5、用词要恰当：可从题干中分析要用的词，或根据曲线的变化情况确定要用的词。如： 促进、抑制；正比、反比（定量，有一具体的斜率）正相关、负相关（定性，无具体的斜率）加强、减弱；过强；过快；“逐渐……”等，对这些词要用心比较，领悟其中的差异。

6、语言简炼、流畅，突出重点和得分点，不拖泥带水。书写工整清晰，不乱涂乱改，无错别字。

四、绘图

要将文字信息转变成坐标曲线，绘图也是难点。绘制曲线有两种类型：定量曲线和定性曲线。

（一）定量曲线

将具体的数据信息，转变成图像信息。

绘图步骤

1、定轴：确定坐标轴；标注单位和数值。

2、描点：根据题目所给数据描点，有时要对数据进行必要的处理。连点成线：如果有具体的比值（斜率一定），要连点成直线；

如果没有具体的比值（斜率一定），要连点成光滑的曲线。

（二）定性曲线 将自变量和因变量之间的内在联系，通过直观的图像表现出来。

1、确定坐标轴：认真审题，找准自变量和因变量，确定坐标轴，标注单位或符号。

2、找准关键点：起点、终点、最高点、最低点、转折点、与坐标的交点等。

3、分析曲线的条数及每条曲线的走势：从哪段到哪段上升、从哪段到哪段下降？

4、画线并标注文字。高中生物常见坐标曲线：

第五篇：变压吸附制氮机的原理分析

变压吸附制氮机的原理分析

川汇气体

变压吸附制氮机名词解释及工作原理分析

变压吸附（PSA）制氮技术，具有能耗低、低噪音、无污染、操作简便、性能稳定等优点。可满足各种用气需要，在冶炼、金属加工、石化工业、电子工业、食品行业、仓储运输、等众多领域得到广泛使用。

变压吸附制氮机是以空气为原料，利用分子筛吸附剂对空气中氮、氧不同的吸附性能，在常温下变压吸附(简称PSA)制取氮气。主要结构由空气净化系统，自动控制系统，制氮系统、氮气储罐等部分构成。

碳分子筛是由碳组成的多孔物质，孔结构模型为无序堆积碳素结构。它分离空气的能力，取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度或不同的吸附力。由于氧分子通过碳分子筛微孔系统的狭窄空隙的扩散速度比氮分子快得多。因此，当加压时它对氧优先吸附，而氮则被富集成高纯度气体。变压吸附制氮机正是利用这一特性，采用加压吸附、减压解吸的方式实现氮氧分离。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。PSA制氮机工艺流程

压缩后的空气经空气贮存缓冲罐进入活性碳过滤器，除去油和水，然后经过冷干机干燥冷却卸压再经过T级和A级精密过滤后进入两个吸附塔。

PSA制氮工艺流程是采用在常温下变压吸附（即PSA）为无热源的吸附分离过程，碳分子筛对吸附组合（主要是氧分子）的吸附容量因其分压升高而增加，因其分压的下降而减少。这样，碳分子筛在加压时吸附，减压时解吸，放出被吸附的部分，使碳分子再生，形成循环操作。

变压吸附过程，循环操作包括：吸附、均压、降压、释放、冲洗，然后再充压、吸附几个工作阶段，形成循环操作过程。

PSA制氮装置根据流程的再生压力不同，可分为真空再生和常压再生流程。在两种流程中，原料空气经无油空压机压缩调压后，进入除油系统和冷却器，再经干燥进入碳分子筛吸附塔，吸附塔的上部排出产品氮气，被吸附的氧气直接排放到大气中，实现碳分子筛的再生。