炭浆法提金工艺活性炭的吸附机理
苗丹丹
摘 要：吸收速率是指单位时间内吸收质由气相转移到液相的量。吸收速率的大小决定着吸收操作的生产强度。吸收速率也是吸收设备选型和设备设计的重要依据。为了讨论吸收速率，首先应搞清吸收的机理。
关键词：化工；工艺 ； 吸收机理；吸收速率
吸收速率是指单位时间内吸收质由气相转移到液相的量。吸收速率的大小决定着吸收操作的生产强度。吸收速率也是吸收设备选型和设备设计的重要依据。为了讨论吸收速率，首先应搞清吸收的机理。
1. 吸收过程的机理
1.1分子扩散和涡流扩散
吸收是吸收质从气相向液相转移的传质过程，此过程包括三个步骤：①吸收质从气相主体向气、液两相界面的气相一侧传递，即气相内的传质；②在相界面上吸收质因溶解进入液相；③吸收质再由相界面的液相一侧向液相主体传递，即液相内的传质。
相内（气相内或液相内）传质的基本方式有分子扩散和涡流扩散两种。
分子扩散是当静止的单一相内存在组分的浓度差时而凭借分子的热运动引起的质量传递。工程上遇到的扩散过程大多数是流体处于流动状态，这时当组分垂直通过作层流流动的薄层时，由于组分的移动方向垂直流体的流动方向，因此可以斷定，在这种情况下，组分垂直穿过层流薄层，靠分子扩散才能完成。
在湍流流体中，物质的传递主要依靠流体质点的无规则运动进行传递。湍流流体中的旋涡使流体各部分剧烈混合，从而使物质由高浓度向低浓度转移。这种凭借流体质点的湍动和旋涡进行的质量传递称为涡流扩散。涡流扩散速率比分子扩散速率大得多。
1.2双膜理论
研究吸收过程的机理目的在于对此传质过程的物理机制作恰当的描述，进而建立表达影响吸收速率各主要因素间的定量关系，从而可指导实际操作过程及设备的设计、强化等。
关于吸收机理人们提出过多种理论，但比较简明易懂且在较宽的范围内具有实用价值的是1923年惠特曼提出的双膜理论，其基本论点是：
1.2.1相互接触的气、液两相流体之间存在着稳定的相界面，界面两侧存在着作滞流流动的很薄的气膜和液膜，在气膜和液膜的外部则是作湍流流动的气相和液相主体。在吸收过程中，吸收质首先由气相主体扩散到气膜，再通过气膜扩散到相界面，在界面上吸收质溶解于液体中，然后再通过液膜扩散到液相主体。
1.2.2在相界面上，吸收质的溶解过程是能够瞬时完成的，即界面上气、液两相总是处于平衡，也就是说，吸收质在通过界面时并不受任何阻力的影响。
1.2.3吸收质以分子扩散的方式通过气膜和液膜。由于气相主体和液相主体中流体的充分湍动，吸收质浓度均匀一致，不存在传质阻力。吸收过程的全部阻力集中在界面两侧的气膜和液膜内。吸收速率主要决定于通过此双膜的扩散速率，因此提高气、液两相流体的湍流程度，可以减小气膜和液膜厚度，从而增大吸收速率。
2.吸收速率方程
吸收速率方程是表明吸收速率与吸收的推动力之间关系的数学式。
从以上的讨论中可以看到，吸收过程和传热过程非常相似，因此在考虑吸收速率时，也可以和传热速率作类似的推理。即在传热过程中：
传热速率=传热系数×传热面积×推动力（温度差）。同样，在吸收过程中，吸收速率：吸收系数×传质面积×推动力实践也已证明，吸收速率与气液接触面积、吸收的推动力成正比。
在稳定操作的吸收设备任一部位上（如填料吸收塔的任一截面），气液相界面两侧的气、液两膜中的传质速率是相等的，吸收速率是指单位时间内吸收质由气相转移到液相的量。吸收速率的大小决定着吸收操作的生产强度。吸收速率也是吸收设备选型和设备设计的重要依据。因此任何一膜中的传质速率都能代表该部位上的吸收速率。单独根据气膜或液膜的推动力写出的速率方程称为气膜或液膜吸收速率方程。
参考文献：
[1]王立刚.化学工艺学[J].化工出版社，2008（02）.
[2]刘巍.化学工艺过程中吸收机理[J].河南化工，2005（03）.
