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1、第19卷第4期南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.19No.41997年10月JOURNALOFNANJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYOct.1997化工數(shù)據(jù)凹土及凹土吸附干燥劑的吸附性能金葉玲馬正飛姚虎卿(南京化工大學(xué)化學(xué)工程系,南京,210009)摘要用流動(dòng)重量法測(cè)定了凹土(ATê)及凹土吸附干燥劑(ATMê)對(duì)水的吸附平衡和吸附動(dòng)力學(xué)性能。二樣品的吸附等溫線皆屬類型ê,它們是水以不同吸附方式迭加的結(jié)果,經(jīng)分解可用Langmuir和BET方程擬合。吸附動(dòng)力學(xué)曲線可用單孔模型Crank
2、方程很好地?cái)M合。關(guān)鍵詞凹凸棒石粘土吸附平衡吸附動(dòng)力學(xué)中圖號(hào)TQ424124雖然關(guān)于分子篩的吸附平衡和吸附動(dòng)力學(xué)的研究已比較成熟,但有關(guān)凹凸棒石粘土(簡(jiǎn)稱凹土)在這一方面的研究很少見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。本文以盱眙產(chǎn)優(yōu)質(zhì)凹土(ATê)及由其制得的新型吸附干燥劑(ATMê)進(jìn)行了系統(tǒng)的吸附水的吸附性能研究,為ATê和ATMê的進(jìn)一步研究和工業(yè)化應(yīng)用提供了理論依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1實(shí)驗(yàn)部分[1]實(shí)驗(yàn)采用流動(dòng)重量法動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,吸附平衡曲線、吸、脫附動(dòng)力學(xué)曲線皆由該裝置測(cè)得。載氣:H2,吸附體系:H22H2O飽和蒸汽。吸附劑:ATê、A
3、TMê球形顆粒53～4mm。2結(jié)果和討論211吸附平衡21111吸附平衡曲線由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的ATê和ATMê的吸附等溫線如圖1所示。由圖看出,按Brunauer對(duì)吸附等溫線的分類,ATê、ATMê的吸附等溫線皆屬于類型ê。平衡吸附量均隨溫度升高而降低,ATMê吸附等溫線受溫度影響較大,說(shuō)明ATMê對(duì)溫度較敏感。由于添加了吸水性強(qiáng)的添加劑,所以ATMê的平衡吸附量比ATê提高了近1倍。收稿日期:199720122758南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)第19卷(a)ATê(120℃,230℃,340℃)(b)ATMê(120℃,230
4、℃,340℃)圖1不同溫度下ATê、ATMê對(duì)水的吸附平衡等溫線Fig.1TheadsorptionisotherinofwateronATê、ATMêatdifferenttemperature21112吸附等溫線的擬合由ATê、ATMê的成分和結(jié)構(gòu)可知,ATê和ATMê吸附水具有3種性質(zhì),即物理附著水、結(jié)晶水和結(jié)合水,因此實(shí)驗(yàn)測(cè)得的吸附等溫線是3種吸附水綜合影響的結(jié)果,其中結(jié)晶水[2]和結(jié)合水應(yīng)屬擬化學(xué)吸附水。據(jù)此,本研究用Langmuir和BET模型的迭加對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合,擬合模型:kbqmc?c0kb′q
5、m′c?c0q=+(1)1+kbc?c0[1-c?c0][1+(kb′-1)c?c0]30℃ATMê吸附平衡數(shù)據(jù)擬合結(jié)果為:2.149c?c00.978c?c0q=+(2)1+14.8c?c0(1-c?c0)(1+3.35c?c0)擬合參數(shù)如表1所示。將擬合結(jié)果(2)作于圖2,可見(jiàn)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合。將式(2)中Langmuir擬合部分作于圖2得曲線③。表130℃ATMê吸附平衡擬合參數(shù)Table1ThefittingparameterofadsorptionisothermofwinteronATMêat30℃模
6、型參數(shù)平衡吸附量擬合誤差?(cm3?g)gH%2O?gATMêkb=14.8qm=0.1454.67kb′=36.5qm′=0.02680.53為了進(jìn)一步考察水在吸附劑表面的吸附機(jī)理,本研究同○脫附平衡實(shí)驗(yàn)值×吸附平衡實(shí)驗(yàn)值□脫附平衡與③的差值時(shí)測(cè)定了30℃ATMê的脫附等溫線并示于圖2中。脫附等①吸附平衡擬合曲線溫線與吸附等溫線并不重合,在整個(gè)相對(duì)蒸汽壓力范圍內(nèi),③吸附平衡擬合結(jié)果Langmui部分(擬都有滯后現(xiàn)象存在化學(xué)吸附等溫線),但脫附等溫線與擬合得到的Langmuir圖230℃ATMê對(duì)水的吸附和脫部
7、分的差值(如圖2中的□)和吸附等溫線相吻合,而在x>附等溫線0.35區(qū)域則與吸附等溫線形成一閉合的滯后回路。這一現(xiàn)Fig.2TheadsorptionanddesorptionisothermofwateronATMêat象與文獻(xiàn)[2]研究水在氧化鋁上的吸附行為一致,即脫附等30℃溫線與吸附等溫線的差值是由擬化學(xué)吸附和毛細(xì)冷凝所致,第4期金葉玲等:凹土及凹土吸附干燥劑的吸附性能59[3]閉合的滯后回路反映毛細(xì)冷凝的程度。因此,這是典型的在完成單分子層吸附后,再形成多分子層及毛細(xì)冷凝,當(dāng)水蒸汽濃度接近飽和蒸汽壓時(shí)
8、,吸附量迅速增加的吸附過(guò)程。由擬合結(jié)果和以上分析表明,實(shí)驗(yàn)測(cè)定的吸附平衡實(shí)際上是擬化學(xué)吸附、物理吸附和毛細(xì)冷凝的共同結(jié)果,其吸附等溫線完全可以分解為擬化學(xué)吸附等溫線和物理吸附等溫線,它們都可以用簡(jiǎn)單的理想模型來(lái)擬合且吻合較好,Langmuir式適合擬化學(xué)吸附,BET式適合物理吸附。212吸附動(dòng)力學(xué)圖3為水蒸汽體積百分濃度212%(a)ATê(b)ATMê時(shí),20℃、30℃、50℃下水在
