目前，气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的
手段，得到了广泛应用。物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域，而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。
本专题分为基础篇，实验篇和应用篇，旨在以实用为目的，力求避免冗余和数学公式，按实验的思维顺序逐步理清物理吸附相关的疑难点。当然，对于一些比较复杂的问题，我们将会专门出专题文章进行介绍。
1.什么是表面和表面积？
表面是固体与周围环境，特别是液体和气体相互影响的部分；表面的大小即表面积。表面积可以通过颗粒分割（减小粒度）和生成孔隙而增加，也可以通过烧结、熔融和生长而减小。
2.什么是比表面积？
为什么表面积如此重要？比表面积英文为specific surface area指的是单位质量物质所具有的总面积。分外表面积、内表面积两类。国际标准单位为rf /go 表面积是固体与周围环境，特别是液体和气体相互作用的手段和途径。一般有下列三种作用：1）固体-固体之间的作用：表现为自动粘结，流动性（流沙），压塑性等。2）固体-液体之间的作用：表现为浸润，非浸润，吸附能力等。3）固体- 气体之间的作用：表现为吸附，催化能力等。
3.什么是孔？
根据ISO15901中的定义，不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的—
孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）
4.什么是开孔和闭孔？
多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔（__open pore）,包括交联孔、通孔和盲孔。这些孔道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在气体吸附法或压汞法的测定范围内。不与外界连通的孔称为闭孔（close pore）。
开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧结可使开孔变为闭孔。
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5.什么是孔隙度？
孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般用孔径及其分布和总孔体积表征。
6.什么是多孔材料？
多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料可表现为细或粗的粉体、压制体、挤出体、片体或块体等形式。其表征通常包括孔径分布和总孔体积或孔隙度的测定。在某些场合，也需要考察其孔隙形状和流通性，并测定内表面和外表面面积。
7.
真实的表面是什么样的？
立方体和球体是在数学计算上最简单的理想模型。 对于边长为Lem 立方体， 其表面积为6L2cm 2。但在现实情况中，数学中的理想几何形状是根本不存在的， 因为在显微镜下看所有真实表面，它们都是有缺陷，都是凸凹不平的。如果有一 个 超级显微镜”你就能看到表面有多粗糙，这不仅是由于空隙，孔道，台阶和 其它的非理想情况，更是由于原子或分子轨道的分布。 这些表面的不规则性总是 创造出比相应的理论面积更大的真实表面积。
8. 影响表面积的因素有哪些？
影响表面积大小的因素包括颗粒大小（粒径）和颗粒形状（粒形）以及含孔
量。设想一个一米边长的真实立方体被切割成一微米 （10-6m ）的小立方体，这样将 产生1018个颗粒。每个颗粒暴露的面积是6x10-12平方米（m 2）,所有颗粒贡献的总 面积则为6x106 m 2。与未切割材料比较，这种暴露面积的百万倍的增加是超细粉 体具有大表面积的典型。除了粒度以外，颗粒形状也对粉体的表面积有所贡献。 在所有几何形状中，球形具有最小的面积/体积比，但一串原子如果仅沿着链轴 线键合，则会有最大的面积/体积比。所有的颗粒物质都具有几何形状，因而具 有在两个极端之间的表面积。通过比较两个有相同组成和相同质量， 但形状分别 为球形和立方体的颗粒表面积，很容易看到颗粒形状对表面积的影响。计算得出， 在颗粒重量相同的情况下，立方体面积大于球体面积。因为粒径、粒形和孔隙度 的不同，比表面积的范围可以有极大的变化， 但孔的影响往往使粒径和外部形状 因素的影响完全湮没。由密度大约为 3g/cm 3的0.1微米半径球形颗粒组成的粉 末比表面大约为10m 2/g ，而1.0微米半径的类似颗粒比表面会减少 10倍；但 是如果同样的1.0微米半径颗粒含有大量
的孔隙，其比表面可能超过 1000m 2/g 。
这清楚地表明孔对表面积的重要贡献。
9. 在粒度分析仪上计算出的表面积值准确吗？
尽管颗粒形状能被假设为规则的几何形，但是绝大多数的情况下它是不规则
的，只不过目前流行的粒度测量方法是基于 等效球体积”如果试图利用粒度测 量方法（包括激光衍射法、光散射法、电域敏感法、沉降法、透过法、筛分法和 电子显微镜法）测量比表面，由于粒形、表面的不规则及孔隙度的影响，其结果 会比真值严重偏小，甚至相差1000倍以上。因此，由粒径计算表面积只能通过 球形或其它规则几何形状的绝对假设建立一个低限值。 10. 孔的类型有哪些? _____________
工业催化剂或载体作为多孔材料,
是一定的原子（分子）或离子按照晶体结
构规则组成含有微孔的纳米级晶粒； 因
制备化学条件和化学组成的不同，若干晶粒又可聚集为大小不一的微米级颗 粒，然后工业成型成更大的团粒或有不同几何外形的颗粒集合体。 是具有发达孔系的颗粒集合体。一般情况 而
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孔5 不同的制备方法会生成不同
的孔结构。女口，高温烧结或挤压成型的多孔固体 的孔结构是无规则的；而由胶体在充水的初级结构中沉淀、收缩、老化，会产生 特征性的微孔结构（典型例子如水泥和石膏）。
沸石和分子筛具有稳定的晶体结构，它内部的孔是由晶体内的孔道、缝隙或 笼组成的具有均匀尺寸和规则的形状。在沸石内部，笼是由直径 0.4-1 nm 的窗 口相连。一个笼可以看作是一个球形孔。
所以，实际体积中的孔结构都是复杂的，是由不同类型的孔组成的。在分子 水平上看，孔的内表面几乎都是不光滑的。 但是，我们可以从几个基本类型开始 （如图），然后建立它们的各种组合。
最典型的是筒形孔（圆柱孔），它是孔分布计算的一个基础模型。
挤压固化但还未烧结的球形或多面体粒子多是锥形孔（楔形孔，棱锥形空
隙）。 裂隙孔是由粒子间接触或堆砌而形成的空间。
的计算基础。 墨水瓶孔都有孔颈。孔径是较大孔隙的颈口， 形孔与筒形孔的组合。
沸石类的孔隙是稳定的，但被颈口”所控制， 瓶孔的中间状态。
11. 孔宽是如何分类的？ 按照国际纯粹与应用化学协会（IUP AC ）在1985年的定义和
分类，孔宽即
孔直径（对筒形孔）或两个相对孔壁间的距离（对裂隙孔）。因此，
（i ） 微孔（micro pore ）是指内部孔宽小于2nm 的孔；
（ii ）
介孔（meso pore 是宽度介于2nm 到50 nm 的孔； （iii ） 大孔（macropo? 是孔宽大于 50nm 的孔。
2015年，IUPAC 对孔径分类又进行了细分和补充，即
（iv ） 纳米孔（nanopor? :包括微孔、介孔和大孔，但上限仅到
100nm ；
（v ） 超微孔（ultramicro pore ）:孔宽小于0.7 nm 的较窄微孔； （vi ） 极微孔（supermicropor? :孔宽大于0.7nm 的较宽微孔。
12. 比表面和孔径分析方法都有哪些种类？
这些方法包括气体吸附法、压汞法、电子显微镜法（SEM 或TEM ）、小角
X 光散射（SAXS ）和小角中子散射（SANS ）等。2010年，美国分散技术公司
（DT ）和美国康塔仪器公司还联合开发了电声电振法， 比利时Occhio 公司开发 了图像法大孔分析技术。总体来说，每种方法都在孔径分析方面有其应用的局限 性。
这个模型也是溶涨和凝聚现象 因此墨水瓶孔也可以看成是球 它可以被看作是筒形孔和墨水 St 笳 3L Coii4cjl
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纵观各种孔径表征的不同方法，气体吸附法是最普遍的方法，因为其孔径测量范围从0.35nm?到100nm以上，涵盖了全部微孔和介孔，甚至延伸到大孔。另外，气体吸附技术相对于其它方法，容易操作，成本较低。如果气体吸附法结合压汞法，则
孔径分析范围就可以覆盖从大约0.35nm到1mm的范围。气体吸
附法也是测量所有表面的最佳方法，包括不规则的表面和开孔内部的面积。
13.什么是吸附？它与吸收有什么区别？
固体表面的气体与液体有在固体表面自动聚集，以求降低表面能的趋势。这
种固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象，称为固体的表面吸（adsorption）。整个固体表面吸附周围气体分子的过程称为气体吸附。事实证明，监测气体吸附过程能够得到丰富的关于固体特征的有用信息。
当吸附物质分子穿透表面层，进入松散固体的结构中，这个过程叫吸收（absorption）。有时，区分吸附和吸收之间的差别是困难的，甚至是不可能的，这样，更方便或更广泛使用的术语吸着（sorptio n）就包含了吸附和吸收这两种现象，以及由此导出的术语：吸着剂（sorbe nt），吸着物（sorbate）和吸着物质或吸着性（sorptive）。
当吸附（adsorption）用于表示过程时，其对应的的逆过程是脱附（解吸，
desorption）。在脱附过程中，由于分子热运动，能量大的分子可以挣脱掉束缚力而脱离表面，吸附量逐渐减小。名词吸附”和脱附”后来作为形容词，表示用实验
测定吸附量的走向研究，即吸附曲线（或点）或脱附曲线（或点）。当吸附曲线和
脱附曲线不重合时，会产生吸附回滞（Adsorption hysteresis。
14.吸附的本质是什么？
一切物质都是由分子组成的，而原子构成了分子的基础。气态的原子和分子可以自由地运动。相反，固态时原子由于相邻原子间的静电引力而处于固定的位置。
但固体最外层（或表面）的原子比内层原子周围具有更少的相邻原子。这种最外层
原子的受力失衡导致了表面能的产生。固体表面上的原子与液体一样，受力都是不
均匀的，但是它不像液体表面分子可以移动，而是定位的。因此，大多数固体比液
体具有更高的表面能。为了弥补这种静电引力不平衡，表面原子就会吸附周围空气
中的气体分子。
当一个颗粒被切割成超细粉体时，因表面积迅速增加，而导致极高的表面能，
从而导致颗粒间（固-固作用）发生团聚或聚集以降低表面能。
15.什么是吸附剂、吸附质、吸附物质和吸附空间？
在一般情况下，吸附被定义为在一个界面的附近富集分子，原子或离子的现
象。在气/固系统的情况下，吸附发生在邻近固体表面的结构上。发生吸附的固体材
料称为吸附剂（adsorben）;处于被吸附状态的物质称为吸附质（adsorbate ；处于流
动相中，但与吸附质组成相同的物质称为（被）吸附物质（吸附空间
adsor ptive）。是指由吸附质所占空间。吸附过程是物理吸附或化学吸附。
吸附系统是由三个区域组成的：固体，气体和吸附空间（例如，吸附层）。吸附空间的内容量就是吸附量（the amount adsorbed。吸附量依赖于体积、质量和吸附空间。
16.什么是物理吸附和化学吸附？
气体分子在固体表面的吸附机理极为复杂，其中包含物理吸附和化学吸附。
由分子间作用力（范德华力）产生的吸附称为物理吸附。物理吸附是一个普遍的现象，它存在于被带入并接触吸附气体（吸附物质）的固体（吸附剂）表面。所涉及的分子间作用力都是相同类型的，例如能导致实际气体的缺陷和蒸汽的凝聚。除了吸引色散力和近距离的排斥力外，由于吸附剂和吸附物质的特定几何形状和外层电子性质，通常还会发生特定分子间的相互作用（例如，极化、场-偶极、场梯度的四极矩）。
任何分子间都有作用力，所以物理吸附无选择性，活化能小，吸附易，脱附也容易。它可以是单分子层吸附和多分子层吸附。
由分子间形成化学键而产生的吸附称为化学吸附；它有选择性，活化能大，吸附难，脱附也难，往往需要较高的温度。化学吸附一定是单分子层吸附。
实际吸附可能同时存在物理吸附与化学吸附；先物理吸附后再化学吸附。吸附量可以用标准大气压下单位质量的样品（吸附剂）上吸附物质（吸附质）的体积量度，可以用ml/g或cc/g@STP表示。
在低温下以发生物理吸附为主,?而可能的化学吸附发生在高温下（发生了特异性反应）.全过程涉及高真空，低温，高温，高精度真空量度，阀门按事先设定的程序自动开关等问题。
17.介孔材料的物理吸附过程是怎样的？
根据IUPAC于2015年发布的报告，发生在介孔材料上的物理吸附都有以下三个左右的不同阶段：
1）单分子层吸附（monolayer multilayer ）:所有的被吸附分子都与吸附剂的表面层接触。
2）多层吸附（multilayer adsorption ）:吸附空间容纳了一层以上的分子，使得并非所有的吸附分子都与吸附剂表面直接接触。在介孔中，多层吸附后紧跟着会发生在孔道中的凝聚。
3）毛细管（或孔）凝聚现象（Cap illary（or pore） con de nsatio n ）：即一种气体在压力p小于其饱和压力p o的情况下，在孔道中冷凝成液体状的相态。毛细管凝聚反映了在一个有限的体积系统中发生的气-液相变。术语毛细管（或孔）凝聚”不能用于描述微孔填充过程，因为在微孔中不涉及气-液之间的相变。
18.什么是气体吸附等温线？
如果绝对温度，压力和气体（吸附质）和表面（吸附剂）的作用能不变，则在一个特定表面的吸附量是不变的。因为固体表面对气体的吸附量是温度、压力
和亲和力或作用能的函数，所以我们在恒定温度下，就可以用平衡压力对单位重量吸附剂的吸附量作图。这种在恒定温度下，吸附量对压力变化的曲线就是特定气-固界面的吸附等温线。
19.如何利用气体吸附原理分析比表面？
固体多孔材料的单位重量的表面积（即比表面积）是重要的物理参数。真实表面包括不规则的表面和孔的内部表面。它们的面积无法从颗粒大小的信息中计算出来，但却可以通过在原子水平上吸附某种不活动的或惰性气体来确定。气体的吸附量，不仅仅是暴露表面总量的函数，还是（i）温度，（ii）气体压力，以及（iii）气体和固体之间发生反应强度的函数。因为多数气体和固体之间相互作用微弱，为使其发生相当的吸附，使其吸附量足以覆盖整个表面，必须将表面充分冷却到气体的沸点温度。随着气体压力的提高，表面吸附量会以一种非线型方式增加。但是，当气体以一个原子厚度全部覆盖表面后（单分子层气体），对冷气体的吸附并没有停止！随着相对压力的提高，超量的气体被吸附从而构成多分子层”进而可能进一步液化而填满整个孔道。
为了达到上述目的，首先要把样品进行真空脱气，对样品表面进行清洁；如果用氮气作为分子探针（尺子），需要随后将样品连同样品管称重后放入液氮中（-273C），有控制地通入已由压力传感器计量的氮气，记录样品的吸附量。该过程相当复杂和漫长。在取得不同压力下样品饱和吸附量的数据后，再通过由样品性质决定的经验公式（模型）计算出所需要的结果。
打一个不完全恰当的比方：要测量一间屋子的面积，但是除了有许多篮球并没有合适的尺子，而篮球的直径和截面积是已知的。于是，在测量屋子的面积之前，首先要将屋子中放置的家具搬出去，然后往屋里扔篮球，扔进来的数目是可以控制并计算出来的，等篮球铺满了屋子，我们将篮球的截面积乘以扔进来的篮球数就能估算出该房间的面积。同理，接着扔篮球，直至这个房间都被篮球充满直到房顶，我们就能推断出这个房间的空间大小。物理吸附仪就是为了实现这整个过程而设计的。
1．什么叫吸附？ 答：当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面原子剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。 2．气体分离的原理是什么？ 当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的引力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。 伴随吸附过程所释放的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。 3．什么叫化学吸附？什么叫物理吸附？ 化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。 物理吸附：也称范德华（van der Waais）吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。物理吸附通常分为变温吸附和变压吸附。 4．变压吸附属化学吸附或物理吸附？ 分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。 5．变压吸附常用吸附剂有哪几种？他们各自的作用是什么？ 变压吸附常用的吸附剂有：硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，很大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。 硅胶是一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，分子式为SiO2.nH2O，为一种亲水性的极性吸附剂。它是用[wiki]硫酸[/wiki]处理硅酸钠的水溶液，生成凝胶，并将其水洗除去硫酸钠后经干燥，便得到玻璃状的硅胶，它主要用于干燥、气体混合物及[wiki]石油[/wiki]组分的分离等。工业上用的硅胶分成粗孔和细孔两种。粗孔硅胶在相对湿度饱和的条件下，吸附量可达吸附剂重量的８０％以上，而在低湿度条件下，吸附量大大低于细孔硅胶。 活性氧化铝是由铝的水合物加热脱水制成，它的性质取决于最初[wiki]氢[/wiki]氧化物的结构状态，一般都不是纯粹的Al2O3,而是部分水合无定形的多孔结构物质，其中不仅有无定形的凝胶，还有氢氧化物的晶体。由于它的毛细孔通道表面具有较高的活性，故又称活性氧化铝。它对水有较强的亲和力，是一种对微量水深度干燥用的吸附剂。在一定操作条件下，它的干燥深度可达[wiki]露点[/wiki]-７０℃以下。 活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700～1200℃温度范围内进行反应使其活化。活性炭含有很多毛细孔构造，所以具有优异的吸附能力。因而它用途遍及水处理、脱色、气体吸附等各个方面。
奥氏气体分析仪操作规程 1、目的 指导操作员工对煤气成分进行化验分析 2、化验仪器 （1）接触式吸收管，氢氧化钾吸收液 （2）接触式吸收管，发烟硫酸吸收液 （3）接触式吸收管，碱性焦性没食子酸吸收液 （4）鼓泡式吸收管，氨性氯化亚铜吸收液 （5）接触式吸收管，稀硫酸 （6）爆炸管 （7）火花发生器 （8）天平： 3、化验试剂及其规格 3.1、化学试剂 氢氧化钾：分析纯，GB2306。 焦性没食子酸（即邻苯三酚）：分析纯，HGB3369。 发烟硫酸：三氧化硫含量20-30%，分析纯。HGB3186（如SO3大于30%，还需用密度ρ=1.84g/mL的浓硫酸稀释）。 浓硫酸：分析纯，密度ρ=1.84g/mL，硫酸含量为95-98%，GB625。
氯化亚铜：分析纯，HG3-1287。 氯化铵：分析纯，GB658。 硫酸钠：化学纯，HG3-123；或氯化钠，化学纯，GB1266。 甲基橙指示剂：化学纯，HGB3089。 纯氧：含氧量大于99%(v/v)，不含可燃组份。 液体石蜡：HG14-458 3.2、吸收液的配制和调换 吸收液的配制以100mL计算，而实际配制量按吸收瓶容积约250mL。 30%氢氧化钾溶液：取30g化学纯的氢氧化钾溶于70mL水中。 焦性没食子酸的碱性溶液：取10g焦性没食子酸，溶于100mL 30%氢氧化钾溶液中。焦性没食子酸的碱性吸收液在灌入吸收管后，通大气的液面上应加约5mm液体石蜡油使其隔离空气。 发烟硫酸液：三氧化硫含量为20-30%，发烟硫酸液灌入吸收管后，通大气口上应套橡皮袋以防三氧化硫外逸。 氨性氯化亚铜溶液：27g氯化亚铜和30g氯化铵，加入100mL蒸馏水中。搅拌成混浊液，灌入吸收管内，并加入紫铜丝，其后加入浓氨水（分析纯，密度ρ=0.88～0.99g/mL）至吸收液澄清，通大气的液面上应加液体石蜡油，使其隔离空气。氨性氯化亚铜吸收液为两只吸收管，分前后两只吸收一氧化碳组份。前只吸收管在使用一定次数后，须换成新配制液，后一只吸收管改为前一只吸收管。
固体在溶液中的吸附 一、实验目的 （1）测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附作用，并由此计算活性炭的比表面； （2）验证弗罗因德利希（Freundlich ）经验公式和兰格缪尔(Langmuir)吸附公式； （3）了解固-液界面的分子吸附。 二、实验原理 对于比表面很大的多孔性或高度分散的吸附剂，象活性炭和硅胶等，在溶液中有较强的吸附能力。由于吸附剂表面结构的不同，对不同的吸附质有着不同的相互作用，因而吸附剂能够从混合溶液中有选择地把某一种溶质吸附。根据这种吸附能力的选择性，在工业上有着广泛的应用，如糖的脱色提纯等 吸附能力的大小常用吸附量Г表示之。Г通常指每克吸附剂吸附溶质的物质的量，在恒定温度下，吸附量与溶液中吸附质的平衡浓度有关，弗罗因德利希（Freundlich ）从吸附量和平衡浓度的关系曲线，得出经验方程： n kc m x 1 ==Γ (1) 式中：x 为吸附溶质的物质的量，单位为mol ；m 为吸附剂的质量，单位为g ；c 为平衡浓度，单位为mol·L -1；k ，n 为经验常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定（n 一般在0.1-0.5之间）。 将（1）式取对数： lg Г = lg m x ＝n 1lg c +lg k (2) 以lg Г对lg c 作图可得一直线，从直线的斜率和截距可求得n 和k 。（1）式纯系经验方程式，只适用于浓度不太大和不太小的溶液。从表面上看，k 为c =1时的Г，但这时（1）式可能已不适用。一般吸附剂和吸附质改变时，n 改变不大，而k 值则变化很大。 兰格缪尔(Langmuir)根据大量实验事实，提出固体对气体的单分子层吸附理论，认为固体表面的吸附作用是单分子层吸附，即吸附剂一旦被吸附质占据之后，就不能再吸附。固体表面是均匀的，各处的吸附能力相同，吸附热不随覆盖程度而变，被吸附在固体表面上的分子，相互之间无作用力；吸附平衡是动态平衡，并由此导出下列吸附等温式，在平衡浓度为c 时的吸附量Г可用下式表示： ck ck +Γ=Γ∞1 (3) Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附质铺满单分子层时的吸附量。k 是常数，也称吸附系数。
变压吸附技术在焦炉煤气制氢中的应用 戴四新 （厦门市建坤实业发展公司，福建厦门 361012） 摘要：介绍了变压吸附（PSA）技术的基本原理及其应用于焦炉煤气提氢的Sysiv和Bergbau PSA制氢典型工艺。指出PSA技术是近年国内外发展最快、技术最成熟、成本最低的煤气制氢方法，在国内焦炉煤气制氢中最具发展前途，应大力推广应用。 关键词：变压吸附（PSA）技术;焦炉煤气;制氢技术 中图分类号：ＴＱ028.１+5 文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2002)02-0065-02 Application of the Pressure Shift Absorbing Technique in Hydrogen Making Process from COG DAI Si-xin (Xiamen Jiankun Industry Developing Corp.,Xiamen 361012,China) Abstract：The basic pinciple of the Pressure Shift Absorbing(PSA) Technique and the representative technics(Sysiv and Bergban)of it`s application for hydrogen making process from COG are discribing.It is pointed out that in recend past years the development of the PSA technique for the hydrogen-making process from COG is the most rapid and the technique is also the most perfect and economical way in the world,and it has the best developing foreground in hydrogen-making process from COG in China.It should be expanded and applied widely soon. Key words：pressure shift absorbing(PSA);coke oven gas(COG);hydrogen making technology
二、LGA-4000激光气体分析仪 (一)、简介 1、概要 LGA-4000激光气体分析仪能够在各种高温、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境下进行现场在线的气体浓度测量。 2、测量原理 LGA-4000激光气体分析仪是基于半导体激光吸收光谱（DLAS）气体分析测量技术的革新，能有效解决传统的气体分析技术中存在的诸多问题。 半导体激光吸收光谱（DLAS）技术利用激光能量被气体分子“选频”吸收形成吸收光谱的原理来测量气体浓度。由半导体激光器发射出特定波长的激光束（仅能被被测气体吸收），穿过被测气体时，激光强度的衰减与被测气体的浓度成一定的函数关系，因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得被测气体的浓度。 3、系统组成 LGA-4000激光气体分析仪由激光发射、光电传感和分析模块等构成，如图 1.2所示。由激光发射模块发出的激光束穿过被测烟道（或管道）,被安装在直径相对方向上的光电传感模块中的探测器接收，分析控制模块对获得的测量信号进行数据采集和分析，得到被测气体浓度。在扫描激光波长时，由光电传感模块探测到的激光透过率将发生变化，且此变化仅仅是来自于激光器与光电传感模块之间光通道内被测气体分子对激光强度的衰减。光强度的衰减与探测光程之间的被测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减可以分析获得被测气体的浓度。
图4、 ●●●●5 L 激光发射光电传感 控制模块
表1.1 LGA-4000激光气体分析仪规格和技术参数表 图2.1. LGA-4000激光气体分析仪示意图 LGA-4000激光气体分析仪采用了集成化、模块化的设计方式，系统主要功能模块是由发射单元和接收单元构成（见图2.1）。发射单元驱动半导体激光器，将探测激光发射，并穿过被测环境，由接收单元进行光电转换，将传感信号送回发射单元，由发射单元的中央处理模块对光谱数据进行分析，获得测量结果。
§12.8 固体表面的吸附 一、固体表面的特点 固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能。 固体表面的特点是： 1．固体表面分子（原子）移动困难，只能靠吸附来降低表面能。 2．固体表面是不均匀的 ，不同类型的原子的化学行为、吸附热、催化活性和表面态能级的分布都是不均匀的。 3．固体表面层的组成与体相内部组成不同。 二、吸附等温线 1、当气体或蒸气在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。 常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。 为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸气等。 2、吸附量的表示 吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积 (2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量 3、吸附量与温度、压力的关系 对于一定的吸附剂与吸附质的系统，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即： 通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如： (1)T =常数，q = f (p )，称为吸附等温式； (2)p =常数，q = f (T )，称为吸附等压式； (3)q =常数，p = f (T )，称为吸附等量式； 注：①这三种关系式中，吸附等温式最常用，从一组某类型的曲线可以得到其他两组曲线。 ②从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。 常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p /p s 称为比压，p s 是吸附质在该温度时的饱和蒸气压，p 为吸附质的压力)。 见教材P359图13.34 三、Langmuir 吸附等温式 Langmuir 吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸气压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设： (1) 吸附是单分子层的； (2) 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用。 31 m g V q m -=?单位：1 mol g n q m -=?单位：(,)q f T p =1ap ap θ=+a d k a k =
变压吸附气体分离技术 目录 第一节气体吸附分离的基础知识 (2) 一、吸附的定义 (2) 二、吸附剂 (3) 三、吸附平衡和等温吸附线—吸附的热力学基础 (6) 四、吸附过程中的物质传递 (10) 五、固定床吸附流出曲线 (12) 第二节变压吸附的工作原理 (14) 一、吸附剂的再生方法 (14) 二、变压吸附工作基本步骤 (16) 三、吸附剂的选择 (17) 第三节变压吸附技术的应用及实施方法 (20) 一、回收和精制氢 (20) 二、从空气中制取富氧 (24) 三、回收和制取纯二氧化碳 (25) 四、从空气中制氮 (26) 五、回收和提纯一氧化碳 (28) 六、从变换气中脱出二氧化碳 (31) 附Ⅰ变压吸附工艺步骤中常用字符代号说明 (32) 附Ⅱ回收率的计算方法 (32)
第一节气体吸附分离的基础知识 一、吸附的定义 当气体分子运动到固体表面上时，由于固体表面的原子的剩余引力的作用，气体中的一些分子便会暂时停留在固体表面上，这些分子在固体表面上的浓度增大，这种现象称为气体分子在固体表面上的吸附。相反，固体表面上被吸附的分子返回气体相的过程称为解吸或脱附。 被吸附的气体分子在固体表面上形成的吸附层，称为吸附相。吸附相的密度比一般气体的密度大得多，有可能接近液体密度。当气体是混合物时，由于固体表面对不同气体分子的压力差异，使吸附相的组成与气相组成不同，这种气相与吸附相在密度上和组成上的差别构成了气体吸附分离技术的基础。 吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。伴随吸附过程所释放的的热量叫吸附热，解吸过程所吸收的热量叫解吸热。气体混合物的吸附热是吸附质的冷凝热和润湿热之和。不同的吸附剂对各种气体分子的吸附热均不相同。 按吸附质与吸附剂之间引力场的性质，吸附可分为化学吸附和物理吸附。 化学吸附：即吸附过程伴随有化学反应的吸附。在化学吸附中，吸附质分子和吸附剂表面将发生反应生成表面络合物，其吸附热接近化学反应热。化学吸附需要一定的活化能才能进行。通常条件下，化学吸附的吸附或解吸速度都要比物理吸附慢。石灰石吸附氯气，沸石吸附乙烯都是化学吸附。 物理吸附：也称范德华（van der Waais) 吸附，它是由吸附质分子和吸附剂表面分子之间的引力所引起的，此力也叫作范德华力。由于固体表面的分子与其内部分子不同，存在剩余的表面自由力场，当气体分子碰到固体表面时，其中一部分就被吸附，并释放出吸附热。在被吸附的分子中，只有当其热运动的动能足以克服吸附剂引力场的位能时才能重新回到气相，所以在与气体接触的固体表面上总是保留着许多被吸附的分子。由于分子间的引力所引起的吸附，其吸附热较低，接近吸附质的汽化热或冷凝热，吸附和解吸速度也都较快。被吸附气体也较容易地从固体表面解吸出来，所以物理吸附是可逆的。分离气体混合物的变压吸附过程系纯物理吸附，在整个过程中没有任何化学反应发生。本文以下叙述的除了注明之外均为气体的物理吸附。
永久性气体色谱分析 .方法原理 以或分子筛为固定相，用气固色谱法分析混合气中地氧、氮、甲烷、一氧化碳，用纯物质对照进行定性，再用峰面积归一化法计算各个组分地含量. .仪器和试剂①仪器气相色谱仪，备有热导池检测器；皂膜流量计；秒表. ②试剂个人收集整理勿做商业用途 或分子筛（目）；使用前预先在高温炉内，于℃活化后备 用.纯氧气、氮气、甲烷、一氧化碳装入球胆或聚乙烯取样袋中.氢气装在高压钢瓶内. .色谱分析条件 固定相：或分子筛（目）；不锈钢填充柱管φ×；柱温：室温. 载气：氢气，流量个人收集整理勿做商业用途 检测器：热导池检测器，桥流；衰减，检测室温度：室温. 气化室：室温，进样量用六通阀进样，定量管. .定性分析个人收集整理勿做商业用途 记录各组分从色谱柱流出地保留时间，用纯物质进行对照. .定量分析 由谱图中测得各个组分地峰高和半峰宽计算各组分地峰面积.已知氧、氮、甲烷、一氧化碳地相对摩尔校正因子分别为、、、.再用峰面积归一法就可计算出各个组分地体积百分数（）.个人收集整理勿做商业用途 白酒中主要成分地色谱分析 .方法原理 白酒地主要成分为醇、酯和羟基化合物，由于所含组分较多，且沸点范围较宽，适合用程序升温气相色谱法进行分离，并用氢火焰离子化检测器进行检测. 个人收集整理勿做商业用途为分离白酒中地主要成分可使用填充柱或毛细管柱，常用地填充柱固定相为；邻苯二甲酸二壬酯吐温硅烷化白色载体（目）；聚乙二醇有机载体（目）；吐温司班红色载体（目）等.也可使用以聚乙二醇或交联制备地石英弹性毛细管柱. .仪器和试剂个人收集整理勿做商业用途 ①仪器带有分流进样器和氢火焰离子化检测器地气相色谱仪、皂膜流量计、微处理机. ②试剂氮气、氢气、压缩空气，与白酒中主要成分对应地醛、醇、酯地色谱纯标样. .色谱分析条件个人收集整理勿做商业用途 色谱柱：冠醚交联石英弹性毛细管柱φ×，固定液液膜厚度.程序升温：℃（）以℃升温至℃（）. 载气：氮气，流量.燃气：氢气，流量.助燃气：压缩空气，流量. 个人收集整理勿做商业用途 检测器：氢火焰离子化检测器，高阻 Ω，衰减，检测室温度℃. 气化室：℃，分流进样分流比：，进样量. .定性分析个人收集整理勿做商业用途 记录各组分地保留时间和保留温度，用标准样品对照. .定量分析 以乙酸正丁酯作内标，用内标法定量. 有机溶剂中微量水地分析 .方法原理 以为固定相，利用高分子多孔小球地弱极性、强憎水性，可分析有机溶剂甲醇中地微量水含量.用纯水对照定性，用外标法测水地含量. .仪器和试剂①仪器气相色谱仪，热导池检测器；皂膜流量计；秒表. ②试剂个人收集整理勿做商业用途 氢气，苯水饱和溶液；（目）. .色谱分析条件 色谱柱：（目）；不锈钢填充柱管φ×；柱温：℃. 载气：氢气，流量. 个人收集整理勿做商业用途
变压吸附气体分离技术的应用和发展 摘要: 变压吸附气体分离技术在工业上得到了广泛应用, 已逐步成为一种主要的气体分离技术。它具有能耗低、投资小、流程简单、操作方便、 可靠性高、自动化程度高及环境效益好等特点。简单介绍了变压吸附分离技术 的特点, 重点介绍了近年来变压吸附技术各方面的进步和变压吸附技术当前所 达到的水平(工艺流程、气源、产品回收率、吸附剂、程控阀、自动控制等方面), 并对变压吸附技术未来的发展趋势进行了预测。 l 前言 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption, PSA)的基本原理是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性, 经过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。该技术于l962年实现工业规模的制氢。进入70年代后, 变压吸附技术获得了迅速的发展, 装置数量剧增, 规模不断增大, 使用范围越来越广, 工艺不断完善, 成本不断下降, 逐渐成为一种主要的、高效节能的气体分离技术。 变压吸附技术在中国的工业应用也有十几年历史。中国第一套PSA工业装置是西南化工研究设计院设计的, 于l982年建于上海吴淞化肥厂, 用于从合成氨弛放气中回收氢气。当前, 该院已推广各种PSA工业装置600多套, 装置规模从数m3/h到60000m3/h, 能够从几十种不同气源中分离提纯十几种气体。 在国内, 变压吸附技术已推广应用到以下九个主要领域:
1．氢气的提纯; 2．二氧化碳的提纯, 可直接生产食品级二氧化碳; 3．一氧化碳的提纯; 4．变换气脱除二氧化碳; 5.天然气的净化; 6．空气分离制氧; 7．空气分离制氮; 8．瓦斯气浓缩甲烷; 9．浓缩和提纯乙烯。 在H2的分离和提纯领域, 特别是中小规模制氢, PSA分离技术已占主要地位, 一些传统的H2制备及分离方法, 如低温法、电解法等, 已逐渐被PSA 等气体分离技术所取代。PSA法从合成氨变换气中脱除CO2技术, 可使小合成氨厂改变其单一的产品结构, 增加液氨产量, 降低能耗和操作成本。PSA分离提纯CO技术为C l化学碳基合成工业解决了原料气提纯问题。该技术已成功的为 国外引进的几套羰基合成装置相配套。PSA提纯CO2技术可从廉价的工业废气 制取食品级CO2。另外, PSA技术还能够应用于气体中NOx的脱除、硫化物的脱除、某些有机有毒气体的脱除与回收等, 在尾气治理、环境保护等方面也有广阔的应用前景。 变压吸附的特点 变压吸附气体分离工艺在石油、化工、冶金、电子、国防、医疗、环境保护等方面得到了广泛的应用, 与其它气体分离技术相比, 变压吸附技术具有以下优点: 1．低能耗, PSA工艺适应的压力范围较广, 一些有压力的气源能够省 去再次加压的能耗。PSA在常温下操作, 能够省去加热或冷却的能耗。 2．产品纯度高且可灵活调节, 如PSA制氢, 产品纯度可达99．999％, 并可根据工艺条件的变化, 在较大范围内随意调节产品氢的纯度。 3．工艺流程简单, 可实现多种气体的分离, 对水、硫化物、氨、烃类等杂质有较强的承受能力, 无需复杂的预处理工序。
实验十六 固体在溶液中的吸附 一 实验目的 1. 测定活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附量； 2. 通过实验进一步理解吸附等温线及弗兰德列希方程的意义。 二 实验原理 1. 溶质在溶液中被吸附于固体表面是一种普遍现象，也是物质提纯的主要方法之一。活性炭是用途广泛的吸附剂，它不仅可以用于吸附气体物质，也可以在溶液中吸附溶质。 2. 吸附量通常以每克吸附剂吸附溶质的物质的量来表示。在一定温度下，达到吸附平衡的溶液中，吸附量与溶液浓度的关系，符合弗兰德列希经验方程： n c k m x q ?== （16-1） 式中 x － 吸附质物质的量（mol ）； m － 吸附剂的质量（g ）； q － 吸附量（mol·g -1c － 平衡时溶液的浓度（mol·dm ）； -3k 、n － 常数，由温度、溶剂、吸附质及吸附剂的性质决定，一般由实验确定； ）； 将式（16-1）取对数，则有： k c n m x lg lg lg += （16-2） 若以m x lg 对c lg 作图，可得一斜率为n ，截距为k lg 的直线，由直线可求得n 和k 的值。 式（16-1）中m x 可以通过吸附前后溶液浓度的变化及活性炭准确称量值求等得，即： V m c c m x ??=)(0 （16-3） 式中 V － 溶液的总体积（dm 3m － 活性炭的质量（g ）。 ）； 三 仪器和试剂 125cm 3锥形瓶8个；25 cm 3酸式、碱式测定管各1支； 5 cm 3、10 cm 3和25 cm 30.4mol·dm 移液管各1支；漏斗6只；振荡机一台。 -3HAc 标准溶液；0.1mol·dm -3四 实验步骤 NaOH 标准溶液；酚酞指示剂一瓶；活性炭（颗粒状或粉状）若干。 1.将0.4mol·dm -3HAc 标准溶液按下列比例稀释配制成50 cm 3 不同浓度的HAc 溶液并分别置于干燥洁净的锥形瓶中，编好号并盖好瓶塞，防止醋酸挥发。
ZY-1000/80Nm3/h变压吸附制氧 技术方案 目录 第一章：公司简介 第二章：变压吸附制氧简介 第三章：技术方案
第四章:近两年变压吸附设备部分业绩表 第五章：公司投资成功案例 一、公司简介 成都宏达新元科技有限公司是一家专业从事气体设备及气体产品应用研究开发的专业公司。公司的核心业务包括： 设备销售、租赁、整改 ★VPSA真空变压吸附制氧
★PSA变压吸附制氧设备 ★制氮设备、氮气纯化装置 ★LNG系统成套设备和LNG泵 企业拥有现代化标准生产车间和大批专业从事VPSA真空变压吸附、PSA变压吸附、气体分离及机械技术人员，为气体及气体设备领域用户提供独特的产品、服务、技术咨询和解决方案。 我公司下辖的企业有四川简阳天欣气体公司和广西百色聚源气体公司，为客户提供优质高纯度的气体。企业还在四川省内与成都欣国力低温公司、简阳川空通用机械厂建立了良好的合作关系。 我公司于2011年3月17日在梧州市苍梧县工商行政管理处登记注册成立的广西川桂气体科技有限公司。其性质为有限责任。注册资金2000万元人民币。 我们将不断完善售后服务、改善设备工艺、加强质量管理，并与研究机构密切配合，为广大用户提供更出色的产品与服务。。。。。。 二、变压吸附制氧技术简介 变压吸附制氧技术是近几十年发展起来的一种空分制氧工艺。与传统的深冷空分制氧装置相比，变压吸附制氧装置具有投资少、能耗低、运行维护费用低、工艺条件温和（常温、低压）、工艺流程简单、自动化程度高、操作灵活性高（可随时开停）、
建设工期短和安全性好等优点，因此得到国内外大型气体公司和研究机构的广泛关注，并纷纷投入巨大的人力物力研究开发。自九十年代国外开发成功高效锂基制氧分子筛后，变压吸附空分制氧技术开始迅猛发展并得到广泛应用。目前，在很多用氧场合下变压吸附空分制氧可替代深冷空分制氧，并且装置的经济性明显优于传统的深冷空分制氧装置。 2.1．变压吸附空气分离制氧原理 空气中的主要组份是氮和氧，因此可选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31?\u65289X 比氧的（0.10 ?\u65289X大得多，因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮与分子筛表面离子的作用力强，如图1 所示）。因此，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
激光气体分析仪的发展现状及其应用 叶 晟 （武汉晟诺仪器科技有限公司 湖北 武汉 430074） 摘 要：本文介绍了可调谐半导体激光吸收光谱（T unable D iode L aser A bsorption S pectroscopy）的基本原理及其在气体传感方面的应用及发展过程。针对TDLAS在不同行业的应用案例，例如工业过程分析、环境监测、安全检测、医疗应用以及科学研究等，具体阐述了激光气体分析仪的结构和应用特点。并对激光气体分析仪的发展趋势做了初步探讨。 关键词：TDLAS 可调谐半导体激光器 激光气体分析 1 前言 近年来红外光谱分析技术的快速发展使其气体分析应用得到了普遍推广，同时伴随半导体激光器技术的不断进步，激光器所具有的高转换效率、快速调谐性和高光谱分辨率等优点得以凸显，促成了以近红外半导体激光器为基础的光谱分析方法和仪器成为当前研究和应用的热点。激光气体分析仪也从传统的单光路结构，向多光路、长光程等技术方向不断拓展，使得TDLAS技术在诸多领域得以推广和应用，并取得了良好的市场经济效益。 2 激光气体分析仪的原理 激光气体分析仪大多采用了半导体激光器作为光源，利用气体在近红外和中红外的吸收光谱特性，对气体类型或浓度进行分析和测量。 2.1可调谐半导体激光吸收光谱原理 可调谐半导体激光吸收光谱（T unable D iode L aser A bsorption S pectroscopy），简称TDLAS，是利用半导体激光器的波长可调谐特性，获得待测气体的吸收线或吸收光谱，从而对待测气体进行定性或定量分析。待测气体可吸收特定对应波长的激光信号，造成接收光强的变化，该信号的变化符合朗伯-比尔定律，表达式如下： I v I v exp σ v cL (1) 其中 I为接收光强，I 为激光器原始光强，v为光源频率，σ为吸收面积，c为气体浓度，L为吸收光程。 根据公式(1)可知，当确定激光器频率和吸收截面时，光强的变化与气体浓度和吸收光程成正比。 与传统光源相比较，半导体激光器的光谱宽度要小于气体吸收谱线的展宽，可得到单线吸收光谱，实际应用中可有效地避免背景气体的交叉干扰影响，因此TDLAS技术是一种高分辨率吸收光谱技术。 图1 单线光谱测量原理 TDLAS技术在应用中通过快速调制激光频率，可使光谱扫过被测气体吸收谱线的一定频率范围，然后利用锁相放大和检测技术测量被气体吸收谱线吸收后 的透射激光光强中的谐波分量，以此来分析气体的吸
干法-干法法净化是冶金术语，基于气体物质在固体表面上的吸附作用，指 干法净化。法净化是冶金术语。基于气体物质在固体表面上的吸附作用。 指吸附在固体表面层的分子。受热就会脱离固体表面。重新解吸回到气体中。 中文名,干法净化。类型,冶金术语。分类,技术。原理,低温氟化氢同氧化铝发生吸附反应。基于,气体物质在固体表面上的吸附作用。特点,净化流程相对简单。 干法净化- 干法净化技术。人们很早就发现了在低温下氟化氢气体同氧化铝发生吸附反应的原理。 北美一些铝业公司首先在铝电解含氟烟气治理方面应用了干法净化技术。干法净化原理是基于气体物质在固体表面上的吸附作用。当气体分子由于布朗运动接近固体表面时。受到固体表面层分子剩余价力的吸附。这些被吸附的分
子并非永久停留在固体表面。受热就会脱离固体表面。重新解吸回到气体中。 特点。净化流程相对简单。吸附剂是铝电解原料氧化铝。 捕集的氟可直接随同氧化铝一起回到电解生产中。干法净化系统的除氟效率可达18左右。净化回收工艺中不需要供水和蒸气。也不排出含氟废水。这样就避免了二次污染。可用于各种气候条件。特别是北方冬季。不存在保温防冻问题。干法净化更适于预焙电解槽的烟气。而对于自焙电解槽烟气。由于含有沥青挥发物。则要对吸附后的氧化铝进行焙烧处理或采取其他方法处理。 一种炉气干法净化方法。一种适用于电石炉的炉气干法净化方法。 它由对炉气进行初级冷却。粉尘过滤。二级冷却及焦油分离。粉尘焚烧等几个步骤组成。其特点在于它采用水冷式热管冷却器对炉气冷却。冷却方便可靠。采用二级水冷却使炉气中焦油分离。冷却水与炉气不接触。解决了二次水污
染问题。同时它采用流化床焚烧炉对粉尘进行焚烧。使粉尘氰化物含量大大下降。 炉气干法净化过程。采用水冷式热管冷却器对炉气进行初级冷却。 热管冷却器的热管加热部分处于高温炉气的流道中。而冷却部分处于一水槽中。干法调节水槽中的水温度或流量控制经过热管冷却器的炉气的温度。冷却水通过热管冷却器中的隔板与炉气不接触；采用按所说的热管冷却器冷却方式对炉气进行二级冷却及焦油分离。干法调节水槽中的水温度或流量使炉气温度降至不大于50℃。焦油冷凝析出沿着管壁流入下部的水封槽中；过滤出的粉尘采用流化床焚烧炉焚烧。 焚烧炉床层温度保持在750℃～850℃。 法净化是冶金术语，基于气体物质在固体表面上的吸附作用，指吸附在固体表面层的分子，受热就会脱离固体表面，重新解吸回到气体中。
真空变压吸附技术分离煤矿瓦斯气体中的甲烷 A.OLAJOSSY1, A. GAWDZIK2, Z. BUDNER2 and J. DULA2 1．波兰克拉科夫矿冶大学 2．波兰重型有机合成研究所‘Blachownia’，Kedzierzyn~Koz′le 从对真空变压吸附技术的实验室研究和计算机计算中得出的结论，有助于回收煤矿瓦斯气体中的甲烷。这种煤矿瓦斯气体分离过程需在绝对值为25kPa 解吸压力、绝对值为300kPa吸附压力和温度为237K的条件下进行。甲烷含量为55.2%的煤矿瓦斯气体·浓缩于甲烷含量为96~98%的富甲烷气体。在再循环甲烷与进给下降量比率P/F=1.8~2.12条件下，甲烷回收率达到86~91%。当从富甲烷气体中移除96~98%的氮和氧条件下时，吸附气体中甲烷含量是11~15%。在吸附阶段时，甲烷吸附波带来了吸附床的排放点，煤矿瓦斯气体可以实现分离，然后在对流吹扫阶段，甲烷吸附波带来了吸附床的进入点。 关键词：真空变压吸附技术；煤矿瓦斯气体；甲烷分离；氮气抑制；计算机过程仿真；活性炭 前言 在开采前预处理的煤层中，煤矿瓦斯气体中的甲烷和从煤层中释放出来的甲烷充当一个很有价值的能量搬运者——它的价值相当可观但还没有充分利用。它向大气的排放量会导致温室效应。在部分热能厂或热电站，煤矿瓦斯气体作为一种低能量气体燃料被充分用于其自用。它普遍用于燃气涡轮机。一种利用煤矿瓦斯气体的替代方法是将其转换成富含至少96%体积比例的甲烷的气体，然后运输到部分天然气供应系统中。在已知的分体气体混合物的方法中，PSA（变压吸附）法在实践中从煤层气中回收甲烷。迄今为止，从20世纪80年代煤层气回收甲烷的试验工厂在德国建成（Pilarczyk和Knoblauch, 1987）。此方法已应用于从天然气公司富含氮的小溪流中分离出氮（达米科等，1993年；Buras 和Mitariten，1994年；Shirley等，1996年）。
激光气体分析技术在焦化煤气含氧分析中的应用 郭玉梅代建华王丽君赵永峰吴予平 (安阳钢铁股份有限公司) 摘要介绍了激光气体分析技术在焦化煤气含氧分析中的应用情况。利用半导体激光吸收光谱气体分析测量技术,对煤气含氧量进行精确的在线测量,确保了煤气回收设备的安全生产。 关键词含氧量在线分析特点应用 APPLICATION OF LA SER GA S ANALYZING TEC HNOLOGY IN THE OXYGEN-CONTA IN ING ANALYSIS FOR C OK ING GAS G uo Y u m e i D ai Jianhua W an L ijun Zhao Y ong f eng W u Y up i ng (A ny ang Iron&Stee l S t o ck Co.L td) AB STRACT T he paper i ntroduces t he app lica ti on o f l aser gas ana l yzer techno l ogy i n the oxygen-conta i n i ng analysis f o r coking g as.W ith t he ana l ysis and survey techno l ogy of the se m iconduc t o r laser s'abso rpti on o f spectru m g as,the l aser gas an-a lyzer does on li ne m easure m ent o f t he oxygen-conta i n i ng in coki ng gas,t hus ensures the safe producti on o f t he gas recov-e ry equ i p m en t. K EY WORDS oxyg en-con taini ng on li ne ana l y si s character i stic appli cation 0前言 电捕焦油器是炼焦行业煤气回收的重要设备,煤气含氧量又是电捕焦油器的重要安全指标,如果煤气含氧量达到爆炸极限,遇到静电火花就会发生爆炸或火灾等事故。因此,在线检测煤气含氧量对电捕焦油器的安全生产非常重要。目前大部分焦化厂使用的分析仪带有取样预处理系统,由于被测气体含有其他如焦油、萘等易凝固结晶的化学物质,很容易堵塞取样管道而造成分析仪不能正常使用或测量不准,电捕焦油器的安全运行就存在很大的隐患。经过考察论证,安钢焦化厂选用了不带取样预处理系统的激光气体在线分析仪对电捕焦油器进行煤气含氧量的在线监测。该厂自2005年使用激光气体在线分析仪以来,至今系统运行正常,测量准确,保障了生产的安全。 1工作原理和系统特点 1.1工作原理 LGA-2000半导体激光气体分析仪由三个基本单元组成:发射单元、接受单元和中央分析器(如图1所示)。系统还配有氮气吹扫装置,主要用来吹扫光学视窗元件,防止灰尘污染和焦油凝结。 激光气体分析仪的工作原理是/单线光谱0测量技术。/单线光谱0 测量技术通过测量被测气体 图1激光气体分析仪组成示意图 某一特定吸收谱来实现气体测量。光强度的衰减与发射和接受单元之间的被测气体含量成正比。因此,通过测量激光强度衰减可以分析获得被测气体的浓度。/单线光谱0测量原理如图2所示 : 图2/单线光谱0测量原理图 1.2系统特点 1)从系统的工作原理可知,该系统与传统的红外测量仪器相比最显著的特点就是没有背景气体交 2008年6月河南冶金Jun.2008第16卷第3期HENAN M ETALLURGY V o.l16N o.3联系人:郭玉梅,工程师,河南.安阳(455004),安阳钢铁股份有限公司焦化厂;收稿日期:2008)3)10
变压吸附技术浅析 摘要介绍变压吸附技术，以及其的广泛应用、工艺改进和展望未来发展方向。 关键词变压吸附；气体分离；工艺改进；有机气体 变压吸附技术是20世纪40年代发展起来的一项新型气体分离技术。步入90年代后，在世界能源危机日益严重的国际环境下，变压吸附技术也得到了更为广泛的关注，已成为现代工业中较为重要的气体分离及净化方法。目前有数千套变压吸附装置在世界各地运行，用于各类气体的分离、提纯和工业气体的净化。如氢气、一氧化碳等气体的分离与提纯，天然气、乙炔气体的净化，空气分离制氧气和制氮气，废气的综合利用等。如同所有的新兴技术一样，伴随着变压吸附分离的技术进步，特别是吸附材料性能的提和吸附工艺的不断创新，环保、节能和节约的优点愈显突出，变压吸附分离技术正在加速占领工业气体分离的市场。 1变压吸附介绍 1．1 变压吸附概念 变压吸附( pressure swing adsorption， PSA) 是一种很常用的分离或提纯气体混合物的工艺，其主要的工业应用包括: a) 气体干燥； b) 溶剂蒸汽回收； c) 空气分馏； d) 分离甲烷转化炉排放气和石油精炼尾气中的氢； e) 分离垃圾埯埋废气中的二氧化碳和甲烷； f) 一氧化碳和氢的分离； g ) 异链烷烃分离； h) 酒精脱水。全世界大量的变压吸附操作单元应用于这些领域和其它一些领域。实际上，上述所列的a~ d 领域中，变压吸附已成为规定的分离工艺，并且适用范围很大，从个人医用的空气中 分离90% 的O2到甲烷转化炉排放气中分离99. 999%以上的氢均可适用。 变压吸附分离气体的概念比较简单。在一定的压力下，将一定组分的气体混合物和多微孔-中孔的固体吸附剂接触，吸附能力强的组分被选择性吸附在吸附剂上，吸附能力弱的组分富集在吸附气中排出。然后降低压力，被吸附的组分从吸附剂中解吸出来，吸附剂得到再生，解吸气中富集了气体中吸附能力强的组分，一般解吸时没有外部加热。 这个概念定义有许多不同的术语。变压吸附过程是在高于大气压的压力下吸附，在常压下解吸。真空变压吸附( vacuum swing adsorption，VSA) 过程是常压下吸附，真空下解吸。压力-真空变压吸附( pressure-vacuum swing adsorption，PVSA) 过程是则利用了上两种过程的优点。虽然概念比较简单，变压吸附/ 真空变压吸附的应用却相当的复杂，因为它包括了多层柱的设计，在多层柱上完成一系列连续的非等温、非等压、非稳定的循环吸附操作，包括了吸附、解吸、冲洗等过程，以控制产品气纯度、回收率以及分离操作的最优化。 1.2变压吸附的基本原理 变压吸附法的基本原理是利用吸附剂对不同气体的吸附容量、吸附力、吸附速度随压的不同而有差异的特性，在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附混合物中的易吸附组分(通常是物理吸附) ，当吸附床减压时，解吸这些吸附组分，从而使吸附剂再生。 1.3变压吸附的优点 1) 能耗低。它只在增压时消耗功，而且工作压力较低。真空解吸流程采用鼓风机 就可以增压。吸附剂再生不需要加热，只需消耗真空泵不大的功。制氧电耗0. 41kWh/
变压器油色谱在线监测 目前110kV及以上等级的大型电力变压器及电抗器主要采用油纸绝缘结构。绝缘油同时承担着绝缘介质和冷却媒质两方面的作用。在热和电的作用下，绝缘油会逐渐老化、分解而产生各种低分子烃、氢气以及有机酸和石蜡等。而以纤维素为基础的固体绝缘材料（纸和纸板）发生劣化分解时，除释放出水、醛类、酮类和有机酸外，还会产生相当数量的一氧化碳和二氧化碳。 变压器油中溶解的各种气体分析的相对数量形成速度主要取决于故障能量的释放形式以及故障的严重程度，所以根据色谱分析结果可以进一步判断设备内部是否存在异常，推断故障类型及故障能量等。对变压器油中溶解气体的分析是变压器故障诊断采用的基本方法，通过对其的分析能够发现变压器的过热、局部放电等潜伏性故障。 气相色谱分析具有选择性好、分离性高、分离时间快（几分钟到几十分钟）、灵敏度高和适用范围广等优点。但常规的色谱分析是一套庞大、精密而复杂的检测装置。整个分析时间长，需熟练的试验人员，对环境的要求高，整套设备体积较大，只适用于在试验室内进行检测。且油样从现场采集后运送到试验室进行分析，不仅耗时而且采样、运输、保存过程中还会引起气体组份的变化，更不能做到实时在线监测。为了实现在线监测油中气体分析，需要简化色谱分析装置，使之适用于在线监测和现场检测[2]。 变压器油中溶解气体在线监测原理如图1-1-1所示[3]。 图1-1-1. 变压器油中溶解气体在线监测系统结构框图监测过程可分为以下4部分： a.进行油气分离，从油中分离出需要检测的混合气体； b.利用气体分离技术把几种气体分离，再用气体检测器把气体浓度信号转
换成电压或电流信号； c.数据采集系统进行A/D转换，将电压或电流信号转换成数字信号，并上 传到工作站； d.工作站软件根据各种气体的含量对变压器运行状态进行评估，预测变压 器潜伏性故障。 在变压器溶解多种气体检测中，油中汲取气体是一个重要环节。英国中央发电局(CEGB)认为产生测量误差的原因多半是在脱气阶段。实现变压器油中多种气体在线监测，油气分离模块必须能在线、自动分离出油中溶解多种(至少六种以上)气体，并且不对变压器油箱中的油形成污染，另外油气平衡时间相对较短，一般应小于24小时，对于一些变压器运行过程中出现“紧急情况”需在线监测系统来自动看护，如内部故障发展速度较为迅速，还需要在线监测系统油气分离时间达到2小时，甚至更短。另外，油气分离的关键元件使用寿命应能满足在线监测产品正常使用，一般情况下应大于六年。 1.1.1几种常用的油气分离方法 目前油气分离技术按其取气方法可分为高分子聚合物分离方法、真空泵法、油中吹气法等几大类，其中平板分离膜、毛细管、血液透析装置、中空纤维等都属于高分子聚合物分离方法的不同运用形式。美国Sevenron公司就采用医学上的血液透析装置，研制出TrueGas变压器油中溶解气体在线监测系统。该方法透气快，效果好，但此种装置价格昂贵，在我国使用较少。目前应用比较多的几种在线油气分离方法主要有平板高分子透气膜法、真空脱气法、载气脱气法、动态顶空平衡法、动态顶空脱气法和中空纤维脱气法几种。 1.平板高分子透气膜法 这种方法的原理是利用某些合成材料薄膜（如聚酰亚胺、聚四氟乙烯、氟硅橡胶等）的透气性，让油中所溶解的气体经薄膜透析到气室里。当渗透时间相当长后，透析到气室的气体浓度c将达到稳定，它与油中溶解气体的浓度v 之间的关系如图1-1-3所示。这样，测出气室中的各气体浓度就可以换算出油中气体的含量。