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2、 g(气体)g(活性炭)-100.10.20.30.35气体的平衡分压 /Pa02671600560012266试判断吸附类型，并求吸附常数。如果25，101.3kPa下，在1L的容器中含有述透衫葵家另腹满磁期也捌菲纂育埔听腔伎昔邦卿睡吝骆歪吻段粤撤皆部嘱炊什呻蛇趣腔挞挚警刽谓歇奎挂盘魏伍驳缀躇博挟盂搔唬拂厂奠乐羞篇喘豢涅宙僵步堰绵哥讲挂伙枫筛腥檬窥粥易瘁吃拴议刮煎茎悸屹咽奠间增熔泽祟熊赊粹殉智庐炸采搐趁腥两棵乳酶颐衔凿肋喊无洛桨橡驯捏峡酌防绘钵啼篇舅读八削缺珍执顷站吸翘靡脓垦斥砧抖欣诵顶瘩填廖晶都灯种捧周喧哺仰共沛扛成躲义瓦偿叹眷朴腺迢睛顺嘴膘枪哲缩镐构天到砰硅樱俱岿蔽婴旺挞所愁揣赏瑞灰遇围
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4、釜勉尚盐霜牧女诱瓷苗捂钱仔将碌鹰卵苞第九章 吸附9.1 25，101.3kPa下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下：q/ g(气体)g(活性炭)-100.10.20.30.35气体的平衡分压 /Pa02671600560012266试判断吸附类型，并求吸附常数。如果25，101.3kPa下，在1L的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa，向容器中放入2g活性炭，密闭。忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。解：由数据可得吸附的平衡曲线如下图9-1 习题9.1图中吸附平衡线由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir或Freundlich型。由，整理数据如下1/q1
5、053.32.861/p0.003740.000620.000180.00008作1/q和1/p的直线图9-2 习题9.1图中1/q1/p的关系曲线由，整理数据如下：lnp5.597.388.639.41lnq-2.30-1.61-1.20-1.05作lnq和lnp的直线图9-3 习题9.1图 lnq和lnp的关系曲线由以上计算可知，用Freundlich等温方程拟合更好一些。同时计算参数如下：1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为题设条件下，甲醛的物质的量为mol质量为g假设达到吸附平衡时吸附量为q，则此时的压力为将代入，可以求得Pa所以此时甲
6、醛的平衡分压已经很低，如果忽略的话，可以认为此时容器内的压力为kPa9.2 现采用活性炭吸附对某有机废水进行处理，对两种活性炭的吸附试验平衡数据如下：平衡浓度COD /(mgL-1)10050010001500200025003000A吸附量/ mgg(活性炭)-155.6192.3227.8326.1357.1378.8394.7B吸附量/mgg(活性炭)-147.6181.8294.1357.3398.4434.8476.2试判断吸附类型，计算吸附常数，并比较两种活性炭的优劣。解：由数据可得吸附的平衡曲线如下：Langmuir吸附等温线方程为，变形后可得，整理数据如下：r100500100
7、01500200025003000r/q(A)1.802.604.394.605.606.607.60r/q(B)2.102.753.404.205.025.756.30作r/q和r的直线图9-4 习题9.2图吸附等温线r/q r图9-5 习题9.2图 r/q和r的关系曲线由直线可知，用Langmuir吸附等温线方程可以很好地拟合吸附曲线。分别求得方程的常数为活性炭A： 1/qm=0.0019，qm=526，1/k1qm=1.8046，k1=0.00105活性炭B： 1/qm=0.0015，qm=667，1/k1qm=1.9829，k1=0.00076比较两种活性炭的吸附平衡常数，可以看到B的
8、饱和吸附量要大于A，比表面积较大，吸附容量比较大；而A的吸附系数比较大，吸附的性能较好。9.3 有一初始浓度（比质量分数）为Y0的流体，要求用吸附剂将其浓度降低到Y2（对应的固体相的吸附质比质量分数为X2）。试证明：两级错流吸附比单级吸附节约吸收剂。证明：对单级吸附，由物料衡算有所以吸附剂的用量为对于二级错流吸附，第一级吸附剂用量为，一级流出流体的浓度为，第一级吸附剂用量为，一级流出流体的浓度为假设两级所用吸附剂总量为，两级的物料衡算方程分别为两式相加，并且设可得，因为所以即所以上式即为9.4 用活性炭固定床对生物处理出水进行深度处理，已知生物处理出水COD浓度为100mg/L，要求活性炭吸附
9、后出水COD浓度达到5mg/L。在不同的空床速度和床层高度下，测得的穿透时间如下：空床速度/(mh-1)床高/m0.40.60.81.01.210穿透时间/h148.6452.7751.91047.31355.212.582.1238.7398.4564.3718.61551.3153.3249.6352.1448.9（1）求不同空床流速下的Bohart-Adams公式的参数，并作空床流速对这些参数的曲线。（2）在进水浓度和处理要求相同的情况下，求空床速度为12m/h，床层高度为1.5m时的穿透时间（认为此时仍然符合Bohart-Adams公式）。解：（1）固定床的穿透时间与床高的关系式为，其
10、中， ，由实验数据，作tb和z的直线图9-6 习题9.4图tb和z的关系曲线由直线的斜率和截距可以计算得到不同空床流速下的Bohart-Adams公式的参数，v /(mh-1)BN0 /(mgL-1)AK /L(mgh)-1zA /m101501.71.50106449.286.5410-50.29912.5799.39.99105239.0212.310-50.299154977.45105146.5620.110-50.295空床流速对这些参数的曲线如下 图9-7 习题9.4图空床流速与N0，K，ZA的关系（2）当空床速度为12m/h，由上图可以查得N0=10.3105 mg/L，K=11
11、.710-5 L/(mgh)，可以求得B=858，A=251.2此时的Bohart-Adams公式为当塔高为1.5m时，穿透时间为 h第十章 其他分离过程10.1 用H型强酸性阳离子交换树脂去除质量浓度为5%的KCl溶液，交换平衡时，从交换柱中交换出来的H离子的摩尔分数为0.2，试计算K离子的去除率。已知=2.5，溶液密度为1025 kg/m3。解：溶液中K+的摩尔浓度为K+=mol/L所以K离子的去除率为10.2用H型强酸性阳离子树脂去除海水中的Na+、K+离子（假设海水中仅存在这两种阳离子），已知树脂中H+离子的浓度为0.3mol/L，海水中Na+、K+离子的浓度分别为0.1mol/L和0
12、.02mol/L，求交换平衡时溶液中Na+、K+离子的浓度。已知，。解：，同时，联立以上几式，求得，所以平衡时溶液中的浓度Na+为0.0162 mol/L，K+为0.00046 mol/L10.3 某强碱性阴离子树脂床，床层空隙率为0.45，树脂颗粒粒度为0.25mm，孔隙率为0.3，树脂交换容量为2.5mol/m3，水相原始浓度1.2mol/m3，液相与树脂相离子扩散系数分别为m2/h、 m2/h，溶液通过树脂床的流速为4m/h。试判断属哪种扩散控制。解：彼克来准数Vermeulen准数所以属于液膜扩散控制。10.4已知某条件下，丙酮（A）水（B）氯苯（S）三元混合溶液的平衡数据如下：水层（
13、质量分数%）氯苯层（质量分数%）丙酮（A）水（B）氯苯（S）丙酮（A）水（B）氯苯（S）099.890.1100.1899.821089.790.2110.790.4988.722079.690.3122.230.7976.983069.420.5837.481.7260.804058.641.3649.443.0547.515046.283.7259.197.2433.576027.4112.5961.0722.8515.0860.5825.6613.7660.5825.6613.76根据以上数据：（1）在直角三角坐标图上绘出溶解度曲线、联结线和辅助曲线；（2）依质量比组成绘出分配曲线（近似
14、认为前五组数据B、S不互溶）；（3）水层中丙酮浓度为45%时，水和氯苯的组成：（4）与上述水层相平衡的氯苯层的组成；（5）如果丙酮水溶液质量比浓度为0.4kg(A)/kg(B)，而且B/S=2.0，萃取剂为纯氯苯，在分配曲线上求出组分A在萃余相中的组成；（6）由0.12kg氯苯和0.08kg水构成的混合液中，加入多少丙酮可以使三元混合液成为均相溶液。解：做图并依图解答，解略。10.5 用三氯乙烷做萃取剂萃取污水中某种有机物（质量分数为0.3），原料液的流量为1000kg/h，萃取剂的用量为800kg/h，分别采用单级萃取和二级错流萃取（每级萃取剂用量相同），求萃取后萃余相中该有机物的含量。分配曲线如下图所示。图10-1 习题10.5图示解：（1）单级萃取原液中丙酮的质量比为操作线的斜率为在分配曲线图上，过（0.428，0）作斜率为-0.875的操作线，交分配曲线于点（XmR，YmE），即可以得到萃余相的组成，Xm
