碳分子筛变压吸附提纯氮气,实验报告

变压吸附实验

 

利用多孔固体物质的选择性吸附分离和净化气体或液体混合物的过程称为

吸附分离。吸附过程得以实现的基础是固体表面过剩能的存在，这种过剩能可通过范德华力的作用吸引物质附着于固体表面，也可通过化学键合力的作用吸引物质附着于固体表面，前者称为物理吸附，后者称为化学吸附。一个完整的吸附分离过程通常是由吸附与鳐吸(脱附)循环操作构成，由于现吸附和解吸操作的工程手段不同，过程分变压吸附和变温吸附，变压吸附是通过调节操

作压力(加压吸附、减压解吸)完成吸附与解吸的操作循环，变温吸附则是通过调节温度(降温吸附升温解吸)完成循环操作。变压吸附主要用于物理吸附过程，变温吸附主要用于化学吸附过程。本实验以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，通过变压吸附的方法分离空气中的氮气和氧气，达到提纯氮气的目的。实验目的

​

(1)了解和掌握连续变压吸附过程的基本原理和流程:

 (2) 了解和掌握影响变压吸附效果的主要因素;

(3)了解和掌握碳分子筛变压吸附提纯氮气的基本原理:

 (4) 了解和掌握吸附床穿透曲线的测定方法和目的。

实验原理

        物质在吸附剂(固体)表面的吸附必须经过两个过程:一是通过分子扩散到达固体表面，二是通过范德华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。因此，要利用吸附实现混合物的分离，被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。

          碳分子筛吸附分离空气中N2和02就是基于两者在扩散速率上的差异。N2和02都是非极性分子，分子直径十分接近(02为0.28nm, N2 为0.3nm )，由于两者的物性相近，与碳分子筛表面的结合力差异不大，因此，从热力学(吸收平衡)角度看,碳分子筛对N2和02的吸附并无选择性，难于使两者分离。然而，从动力学角度看，由于碳分子筛是一种速率分离型吸附剂，N2和02在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异，如: 35°C时，02的扩散速度为2.0X106 ,，02的速度比N2快30倍，因此当空气与碳分子筛接触时，02 将优先吸附于碳分子筛而从空气中分离出来，使得空气中的N2得以纯。由于该吸附分离过程是一个速率控制的过程，因此，吸附时间的控制(即吸附-解吸循环速率的控制)非常重要。当吸附剂用量、吸附压力、气体流速一定时，适宜的吸附时间可通过测定吸附柱的穿透曲线来确定。

;所谓穿透曲线就是出口流体中被吸附物质(即吸附质)的浓度随时间的委化曲线。典型的穿透曲线如下图所宗，由图可见吸府质的出口浓度变化室s形曲线在曲线的下拐点(a点)之前，吸附质的浓度基本不变(控制在要求的浓度之下)，此时，出口产品是合格的。越过下拐点之后，吸附质的浓度随时间增加，到达上拐点(b点)后趋于进口浓度此时，床层已趋于饱和，通常将下拐点(a点)称为穿透点，上拐点ζb点)称为饱和点。通常将出口浓度达到进口浓度的95%的点确定为饱和点,而穿透点的浓度应根据产品质量要求来定，- -般略高于目标(t0) 可以确定吸附装置的最佳吸附操作时间和吸附剂的动态吸附量，而动态吸附容量是吸附装置设计放大的重要依据。动态吸附容量的定义为:从吸附开始直至穿透点(a点)的时段内，单位重量的吸附剂对吸附质的吸附量(即:吸附质的质量/吸附剂质量或体积)

 

化工实验基本知识

实验室消防知识与安全用电

1.实验室消防:实验室常用的消防器材包括以下几种

(1)灭火砂箱:用于扑灭易燃

液体和其他不能用水灭火的危险品引起的火灾。砂子能隔断空气并起到降温作用而灭火，但砂中不能混有可燃性杂物,并且要保持干燥。由于砂箱中存砂有限,故只能扑灭局部小规模的火源;大规模火源，可用不燃性固体粉末扑灭。

(2)石棉布、毛毡或湿布:用于扑灭火源区域不大的火灾，也是扑灭衣服着火的常用方法，通过隔绝空气来达到灭火的目的。

(3)泡沫火火器:买验至多使用手提式泡沫灭火器。外壳用薄钢板制成，内有一个盛有硫酸铝的玻璃胆，胆外装用碳酸氢钠和发泡剂(甘草精)。使用时把灭火器倒置，马上有化学反应生成含泡沫，泡沫黏附在燃烧物体的表面，形成与空气隔绝的薄层而灭火。适用于扑灭实验室的一般火灾，但由于泡沫导电，故不能用于扑救电器设备和电线的火灾。

( 4 )其它灭火器材

①四氯化碳灭火器，适用于扑灭电器设备火灾;

②二氧化碳灭火器， 使用时能降低空气中含氧量，因此要注意防止现场人员窒息;

③干粉灭火剂， 可扑灭易燃液体、气体、带电设备引起的火灾;

④灭火剂，适用于扑救油类、电器类、精密仪器等火灾。: 

安全用电常识

电对人的伤害可分为内伤与外伤两种，可单独发生，也可同时发生。

 

(1)电伤危险因素:电流通过人体某一部分即为触电。触电是最直接的电气事故，常常是致命的。其伤害程度与电流强度的大小、触电时间以及人体电等因素有关。实验室常 用电压为220~ -380V、频率为50Hz的交流电,人体的心脏每跳动一次大约有0.1~0.2s的间歇时间，此时对电流最敏感，因此当电流流过人体脊柱和心脏时危极大。人体电阻分为皮肤电阻(潮湿时约为2000，干燥时约为5000 )和体内电阻150m500》随着注上升高，入体电阻相应降低。

触电时因为皮肤破裂而使人体电阻骤然降低，通过人体的电流随之大而危及人的生命。

 

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