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吸附裝置設計計算

發布時間:2022-09-02 11:09:16

㈠ 瀝青廢氣怎麼處理

1 瀝青煙氣處理原理
在各種瀝青基防水材料的生產過程中,需對瀝青進行加熱、輸送並製成滿足各種工藝要求的瀝青類混合料供生產使用。在此工藝過程中,會產生大量的瀝青煙氣。煙氣中含有多種有機物,包括碳環烴、環烴衍生物及其它化合物,有不少對人身健康有危害作用,瀝青煙含有苯並芘、苯並蒽、咔唑等多種多環芳烴類物質」,且大多是致癌和強致癌物質,粒徑多在0.1~1.0μm之間,最小的僅0.01μm,最大的約為10.0μm,尤其是以3,4-苯並芘為代表的多種致癌物質。其危害人體健康的主要途徑是附著在8 um以下的飄塵上,通過呼吸道被吸人體內。因此,對瀝青煙氣進行凈化治理,使排放滿足大氣環境標准,是非常必要的。我國目前大氣環境質量標准有3個:《環境空氣質量標准》(GB3095—1996)、《_T業企業設計衛生標准 W 36—79)中規定的「居住區大氣中有害物質的最高允許濃度」及《工業企業設計衛生標准) ( 36—79)中規定的「車間空氣中有害物質的最高允許濃度」;另外瀝青煙氣的排放必須滿足《大氣污染物排放標准 GB 16297— 1996》。瀝青煙氣主要是以0.1~1.0um的焦油細霧粒的形態存在,其凈化治理就是盡可能多地捕捉這些微小的顆粒,使煙氣的排放滿足相關標准,又不形成二次污染。另外,在考慮瀝青煙氣的凈化方法時,應注意到在改性瀝青攪拌罐處產生的瀝青煙氣還含有粉塵。粉塵處理方法就是噴淋洗滌,使之全部溶於水,這樣不但及時清理了管道,而且杜絕了火災的發生。 2 瀝青煙氣處理的主要方法是組合式裝置。瀝青煙氣的治理方法有很多種,下面對幾種主要的瀝青煙氣凈化方法進行簡單介紹。 機械分離法:
瀝青炯氣中含有粉塵時,向其中噴蒸氣或水霧以增大煙氣顆粒直徑.然後在沉降室或旋風除塵器中使氣體與顆粒分離,從而達到凈化瀝青嫻氣的目的。
冷凝法:冷凝法用於瀝青煙氣凈化足作為一種輔助手段而超作片J的.它應與其它凈化方法如吸附、吸收等結合起來使用 瀝青煙氣通過冷凝,可增加煙氣中霧粒的粒徑,因而有利於對瀝青煙氣進行凈化
吸收凈化法
吸收凈化法俗稱洗滌法,是一種常用的工業廢氣治理方法。它是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑中溶解度不同,或者某種組分與吸收劑中活性組分發生反應,達到凈化廢氣的一種方法。吸收凈化法應用於瀝青煙氣治理,就是將煙氣中氣態污染物(實際上是0.1~1.0u m的焦油細霧粒)轉移到液相(吸收劑),從而達到凈化炯氣的目的。對於防水行業這種相對少量的瀝青煙氣處理,用水作為吸收劑是最簡單有效的。瀝青煙氣中的焦油細霧粒被水吸附後,基本不溶於水,也不會發生反應產生大量新的化合物,只是形成浮油漂浮在水面,積累到一定程度可收集後摻入燃煤中作為燃料。水作為吸收劑可循環使用,所以不會造成二次污染。在其他行業例如焦化廠的含瀝青煙氣的廢氣處理中,也有用洗油作吸收劑、在填料塔內進行吸收的,。採用吸收凈化法,應根據瀝青煙氣的處理量、壓降、溫度等具體情況,設計合適的吸收設備、 板式吸收塔是適合要求的一種吸收設備。板式吸收塔內有多塊板式分離部件。作時,水從塔頂部進入,順塔板向下逐級流下,瀝青煙氣從塔底部引入向上逐級穿過塔板,瀝青煙氣和水在塔板上充分接觸進行吸收、傳熱。板式吸收塔的結構形式有很多種,篩板塔是結構簡單、實用的一種。篩板塔的塔板上設計有若干一定直徑的網孔,其開孔率及篩板層數應根據處理能力、壓降等計算確定。
過濾法
過濾法是利用多孔介質,與瀝青煙氣中焦油細霧粒相碰撞而將煙氣中焦油細霧粒吸附下來、 化煙氣的一種方法.從原理上來說它應該是屬於吸附法的一種這種煙氣凈化療法在全國防水行業已有10多年的應用.也是目前應用最廣泛的一種瀝青煙氣處理方法作為過濾介質的填料.一般為 0.1 x30的填料按一定密度編縱而成.根據使用要求的不同口 成標准型.高教型 高穿透型等 使用時,用絲網疊成的條形或盤形閥塊,製成沒汁要求的形狀放置於相應的嫻氣設備中。一般將這種填料層塊稱為絲網除霧器。作為一種有效的氣液分離裝置,絲網除霧器在石油 化工 醫葯.冶金等行業有著廣泛的應用採用絲網除霧器時.應進行有關的設汁汁算.確定操作氣速、絲網除沫器的而積及厚度 分離效率 系統降等數據 絲嘲除沫器的操作氣速對分離散率有很大的影響,應選取得當, 因為氣速過低.煙氣中夾帶的焦油細霧粒處於飄盪狀態.未與絲_網除霧器碰撞就隨著氣流通過絲網除霧器而被氣體帶走;氣速過高.則在絲網除霧器上聚集的液滴形成液泛.以致一度被捕集的液滴又 濺起來,再次被氣體攜帶走.使分離效率急劇降低 操作氣速與效率的關系為提高凈化效果.
吸附凈化法
吸附凈化法是用多孔固體(吸附濾料)將流體(氣體或液體)混合物中的一種或多種組分積聚或凝縮在表面,達到分離目的的操作,根據吸附濾料表面與吸附質之間作用力的不同,分為物理吸附和化學吸附兩類。吸附凈化用於瀝青煙氣處理是物理吸附。物理吸附是由分子間引力引起的,通常稱為「范德華力」,它是定向力、誘導力和色散力的總稱。其特徵是吸附劑與吸附質之間不發生化學作用,是一種可逆過程,即吸附與脫附。物理吸附一般不受溫度的影響,但吸附量隨溫度的升高而下降,因此在吸附凈化前對瀝青煙氣進行冷凝處理可提高凈化效果。選用合適的吸附濾料是吸附凈化法的關鍵之一。作為吸附濾料一般應具有以下特點:具有較大的吸附容量,即吸附濾料應是疏鬆的固體泡沫;具有良好的選擇性,以便達到凈化一種或幾種污染物的目的;具有良好的再生特性和耐磨能力,有對酸、鹼、水、高溫的適應性。
瀝青煙氣吸附凈化法的主要設備為固定床式吸附器,一般為圓柱形立式結構,內置格板或孔板,其上放置濾料,瀝青煙氣由容器內通過,穿過濾料間隙,經吸附後排出或進入下一道工序。固定床式吸附器的設計計算,主要是從吸附平衡及吸附速率兩方面來考慮,而固定床的吸附平衡及吸附速率的影響因素,又主要體現在傳質區大小、透過曲線的形狀、到達破點的時間和破點出現時床層內濾料的飽和度等方面的數據,較為復雜。
總的來說,吸附凈化法設備要求簡單,對大氣量、低濃度氣態污染物的治理有獨特的能力。吸附凈化法應用在瀝青煙氣處理中,在除味方面也有較明顯的效果,可根據具體情況與其他手段結合使用。
靜電捕集法:由於瀝青的比電阻適宜.對金屬無腐蝕作用.經捕集後呈液體,靜電捕集法凈化瀝青煙氣有較好的效果 燃燒法:
就是將瀝青煙氣直接引入專用的加熱爐焚燒,經一定時間的高溫焚燒,可較為徹底地凈化瀝青煙氣。在對氧化瀝青裝置的尾氣處理時較多地採用這種療法,但該法設備投資大,運行成本高.並且具有很大的安全隱患,所以很難在防水業推廣應用。 3 結語
在生產應用中.瀝青煙氣的凈化應根據備企業的實際情況具體確定採用何種方法.場地而積、周圍環境、瀝青煙氣量 投資額等都是要考慮的,一般來說,為達到較為理想的效果 應將上述幾種方法結合起來使用。

㈡ sbr污水處理工藝流程,以及設計計算

重要的參數——充水比。
弄清楚這個後,其餘與常規活性污泥法計算沒太大區別。
可以參GB50016《室外排水設計規范》。

㈢ 苯胺的備制

簡單的說就是將硝基苯和氫氣加熱到200度左右,通入流化床反應器,在金屬負載型催化劑(很多種,你這里是活性銅)的作用下,在200-320度時生成苯胺。
反應化學式為C6H5NO2+3H2—-—- C6H5NH2+2H20

硝基苯催化加氫法是目前工業上生產苯胺的主要方法,包括固定床氣相催化加氫、流化床氣相催化加氫以及硝基苯液相催化加氫三種工藝。

催化劑
C6H5NO2+3H2—-—- C6H5NH2+2H20+Q
生產工藝:1,硝基苯加氫還原:硝基苯經預熱和氫氣以1:9(摩爾比)進入氣化器,氣化並加熱至185~200℃,通人流化床。以銅作催化劑,氣態硝基苯在流化床內發生加氫還原反應。控制流化床內中心溫度220~270℃。H:≥90%。加氫反應產生的熱量由廢熱鍋爐產生1.3~1.7MPa的飽和蒸汽,供氣化器和後續精餾工序使用。流化床頂部出來的氣態反應生成物經冷凝、冷卻。液相為反應生成的苯胺和水,分層得到粗品苯胺。不凝氣(H:≥90%)少量排放,其餘壓縮後。和新鮮氫混合循環使用。床內銅催化劑定期進行再生處理。2,苯胺精製:粗品苯胺從脫水塔頂泵人。控制脫水塔釜溫度140-160℃,塔頂溫度120~140℃。塔內真空度一0.06至-0.07MPa。當脫水塔釜液水分≤0.1%後,進入精餾塔精餾脫除重組份(硝基苯、聯苯胺類等)。控制塔釜溫度l10~120℃。塔頂溫度100~llO~C。塔內真空度一0.09MPa以上。氣態苯胺從塔頂蒸出冷凝得到成品;塔釜內的重組份定期排放,蒸餾回收苯胺後作為焦油。

固定床氣相催化加氫工藝是在l~3 MPa和200—300 攝氏度等條件下,硝基苯和氫發生反應,苯胺的選擇性>99%。具有運轉費用低、投資少、技術成熟和產品質量好等優點,不足之處是易發生局部過熱而引起副反應和催化劑失活。國外大多數苯胺生產廠採用此工藝進行生產。
流化床氣相催化加氫法是汽化後的硝基苯與過量H:混合,進人流化床反應器,在260—280℃進行加氫還原反應生成苯胺和水蒸汽。該法較好地改善了傳熱狀況,避免局部過熱,減少副反應的生成,延長了催化劑的使用壽命;不足之處是操作較復雜,催化劑磨損大,裝置建設、操作和維修費用較高。我國絕大多數苯胺生產廠家均採用流化床氣相催化加氫工藝進行生產。
硝基苯液相催化加氫工藝是在無水條件下硝基苯進行加氫反應生成苯胺,苯胺的收率為99%。優點是反應溫度較低,副反應少,催化劑負荷高,壽命長,設備生產能力大,不足之處是反應物與催化劑以及溶劑必須進行分離,設備操作以及維修費用高。
目前,成功應用於硝基苯加氫工藝的催化劑主要是還原態的銅基催化劑和貴金屬鉑系催化劑。
俄羅斯催化研究所披露了硝基苯加氫制苯胺的銅加強催化劑的制備方法:通過在不銹鋼的柵格中燒結分布在熱交換器表面的鎳和鋁粉末,得到鎳.鋁載體,銅催化劑便依附在此載體上,用此方法製得的催化劑活性高。
硝基苯催化加氫工藝的技術進展主要表現在催化劑的改進方面。
美國杜邦公司成功開發了硝基苯液相催化加氫工藝:在150—250℃和0.15—1.0 MPa條件下,採用貴金屬催化劑,在無水條件下硝基苯進行加氫反應生成苯胺,收率為99%。俄國物理有機研究所研製出以稀土金屬氧化物為載體的硝基苯催化加氫鈀催化劑,實驗證明,在硝基苯加氫制苯胺中,l%Pd/Sm:03比1%Pd/A120 的催化活性高,兩者的穩定性比值為3.5。莫貝公司研製出由金、銀鉑或鈀等貴金屬製成的網狀、波紋狀或蜂窩狀催化劑,在此催化劑存在下,以甲醇為溶劑,於131—150oC和6.4 MPa條件下硝基苯加氫反應63 rain,苯胺收率98.1%以上。天津大學製成了一種功能性磷樹脂,把Pd、Pt或Ni負載於該樹脂上製成催化劑,可用於硝基苯的氫化反應。

㈣ 高徑比怎麼計算

彈簧高徑比=自由高度/中徑。

高徑比是吸附塔重要的結構參數,尤其是對變壓吸附裝置更是如此,通常人們以此值設計出相應規格的吸附塔。吸附塔高徑比是指吸附塔高度與內徑的比值,根據空塔氣速和吸附劑量計算得出。

目前,我國每年因採煤向空氣中排放大量的煤層氣,同時由於我國煤層氣有著「三高一低」的特點,很難像美國、澳大利亞那樣大規模的採用地面開發的方式,而主要採用井下抽放的方式進行,致使我國煤礦抽放的煤層氣濃度普遍較低。

2008年煤層氣抽采量約58億立方米,而井下抽放量近53億立方米,但井下抽放的甲烷濃度在20%~65%。對於低濃度煤層氣(甲烷濃度<30%) ,出於安全考慮,通常被禁止直接利用,致使煤礦區抽採的煤層氣利用率非常低,目前國內低濃度煤層氣主要採用焚燒銷毀或者放散的辦法處理。

㈤ 一體化凈水器的大少怎麼計算

凈水器體積大小?還是RO膜的大小?
體積的話 外包裝上有尺寸 查看下就好
RO膜的話 通常分類是50G\75G\125G\400G等
例如50G 是指每天24銷售制水量為50加侖 也就是50*3.785升=189升左右

㈥ 瀝青攪拌站除塵器瀝青煙怎麼處理

一、廢氣來源:

瀝青攪拌排放的煙氣經布袋除塵去除粉塵、煙塵後的含瀝青煙氣凈化。

二、廢氣特性:

1、廢氣成分:

煙氣中含有多種有機物,包括碳環烴、環烴衍生物及其它化合物(如苯並芘、苯並蒽、咔唑等)。粒徑多在0.1~1.0μm之間,最小的僅0.01μm,最大的約為10.0μm。其危害人體健康的主要途徑是附著在8 um以下的飄塵上,通過呼吸道被吸人體內。因此,對瀝青煙氣進行凈化治理,使排放滿足大氣環境標准,是非常必要的。

2、對人體的危害

瀝青及其煙氣對皮膚粘膜具有刺激性,有光毒作用和致腫瘤作用。人體吸入瀝青煙氣就會感覺頭昏、頭脹,頭痛、胸悶、乏力、食慾不振等,全身症狀和眼、鼻、咽部的刺激症狀。 3、煙氣特點

1)粒徑小:瀝青煙氣主要是以0.1~1.0um的焦油細霧粒的形態存在,最小的僅0.01μm。

2)煙氣溫度一般高:瀝青煙氣溫度一般高於100℃;

3)有火災、爆炸等不安全隱患。

治理

三、常用處理技術:

瀝青煙氣的治理方法有很多種,常用的瀝青煙氣凈化方法有以下幾種。

1、機械分離法:

瀝青煙氣中含有粉塵時,向其中噴蒸氣或水霧以增大煙氣顆粒直徑,然後在沉降室或旋風除塵器中使氣體與顆粒分離,從而達到凈化瀝青煙氣的目的。由於粉塵粒徑太小,即使採用互相碰撞使其增大,但仍達不到旋風收塵適宜的粒徑,收塵效果很差,故機械分離法應用較少。

2、冷凝法:

冷凝法用於瀝青煙氣凈化作為一種輔助手段,與其他凈化方法(如:吸附、吸收等)配合使用的處理方法。瀝青煙氣通過冷凝,可增加煙氣中霧粒的粒徑,因而有利於對瀝青煙氣進行凈化。

3、吸收凈化法:

吸收凈化法俗稱洗滌法,是一種常用的工業廢氣治理方法。它是利用廢氣中各混合組分在選定的吸收劑(汽油、柴油等)中溶解度不同,或者某種組分與吸收劑中活性組分發生反應,達到凈化廢氣的一種方法。

吸收凈化法應用於瀝青煙氣治理,就是將煙氣中氣態污染物(實際上是0.1~1.0u m的焦油細霧粒)轉移到液相(吸收劑),從而達到凈化煙氣的目的。對於瀝青混凝土攪拌站通過干法袋式除塵後相對少量的瀝青煙氣處理,用水作為吸收劑是最經濟有效的吸收劑。瀝青煙氣中的焦油細霧粒被水吸附後,基本不溶於水,也不會發生反應產生大量新的化合物,絕大少部分形成浮油漂浮在水面,積累到一定程度可收集後摻入燃煤中作為燃料。到多次循環後,水中的乳化液濃度增加,會減低處理效果。

4、過濾法:

過濾法是利用多孔介質,與瀝青煙氣中焦油細霧粒相碰撞而將煙氣中焦油細霧粒吸附下來、從而使瀝青煙氣得到凈化的一種方法。從原理上來說它應該是屬於吸附法的一種,這種煙氣凈化方法在國內防水行業已有10多年的應用.也是目前應用最廣泛的一種瀝青煙氣處理方法。

袋式過濾器是常用的方法之一。但用於瀝青煙氣凈化,需要濾袋具有防油、防水、耐熱、耐腐蝕性能。雖有較高的凈化效率,但不能過濾0.5微米以下的煙塵。

5、吸附凈化法:

吸附凈化法是用多孔固體(吸附濾料)將流體(氣體或液體)混合物中的一種或多種組分積聚或凝縮在表面,達到分離目的的操作,根據吸附濾料表面與吸附質之間作用力的不同,分為物理吸附和化學吸附兩類。

吸附凈化用於瀝青煙氣處理是物理吸附。物理吸附是由分子間引力引起的,通常稱為「范德華力」,它是定向力、誘導力和色散力的總稱。其特徵是吸附劑與吸附質之間不發生化學作用,是一種可逆過程,即吸附與脫附。物理吸附一般不受溫度的影響,但吸附量隨溫度的升高而下降,因此在吸附凈化前對瀝青煙氣進行冷凝處理可提高凈化效果。選用合適的吸附濾料是吸附凈化法的關鍵之一。作為吸附濾料一般應具有以下特點:具有較大的吸附容量,即吸附濾料應是疏鬆的固體泡沫;具有良好的選擇性,以便達到凈化一種或幾種污染物的目的;具有良好的再生特性和耐磨能力,有對酸、鹼、水、高溫的適應性。

瀝青煙氣吸附凈化法的主要設備為固定床式吸附器,一般為圓柱形立式結構,內置格板或孔板,其上放置濾料,瀝青煙氣由容器內通過,穿過濾料間隙,經吸附後排出或進入下一道工序。固定床式吸附器的設計計算,主要是從吸附平衡及吸附速率兩方面來考慮,而固定床的吸附平衡及吸附速率的影響因素,又主要體現在傳質區大小、透過曲線的形狀、到達破點的時間和破點出現時床層內濾料的飽和度等方面的數據,較為復雜。

6、靜電捕集法:

由於瀝青的比電阻適宜.對金屬無腐蝕作用.經捕集後呈液體,靜電捕集法凈化瀝青煙氣有較好的效果。

7、燃燒法:

就是將瀝青煙氣直接引入專用的加熱爐焚燒,經一定時間的高溫焚燒,可較為徹底地凈化瀝青煙氣。在對氧化瀝青裝置的尾氣處理時較多地採用這種療法,但該法設備投資大,運行成本高.並且具有很大的安全隱患。

8、低溫等離子體除塵技術:

低溫等離子體技術作為一種高效、新型的除塵技術,實現了除塵、脫硫、脫硝一體化,煙塵凈化率可達到98%,有機揮發物VOCs 去除率:≥85%。可以收集0.001~0.01μm級的超細塵粒。

㈦ 新風系統的計算公式是什麼

1、臭氧消毒的特點

臭氧消毒滅菌方法與常規消毒滅菌方法相比具有以下特點:

(1)高效性:臭氧消毒不需要其他任何輔助材料和添加劑。消毒進行時臭氧發生裝置產生一定量的臭氧,在相對密封的環境下,擴散均勻,包容性、通透性好,克服了紫外線殺菌存在的消毒死角的問題,達到全方位、快速、高效的消毒殺菌目的。另外,由於它的滅菌廣譜,既可以殺滅細菌繁殖體、芽胞、病毒、真菌和原蟲孢體等多種微生物,還可以破壞肉毒桿菌和毒素及立克次氏體等,同時還具有很強的除霉、腥、臭等異味的功能。

(2)高潔性:臭氧在環境中可自然分解為氧,這是臭氧作為消毒滅菌劑的獨特優點。臭氧利用空氣中的氧氣產生的,消毒氧化過程中,多餘的氧原子(O)在30分鍾後又結合成為分子氧(O2),不存在任何殘留物質,解決了消毒劑消毒時,殘留物的二次污染問題,同時省去了消毒結束後的再次清潔。

(3)方便性:臭氧殺菌設備一般安裝在室內或中央空調系統、空氣凈化系統中,或者是滅菌設備中(如臭氧消毒滅菌櫃、傳遞窗等)。可根據滅菌所需濃度及時間,自動設置臭氧滅菌設備的定時控制,操作使用方便。而甲醛、環氧乙酸熏蒸消毒時間長,而臭氧消毒可以天天定時開啟使用。

(4)經濟性:通過臭氧消毒滅菌在諸多制葯行業GMP中的應用,以及醫療衛生單位的使用及運行比較,臭氧消毒方法與其他方法相比具有很大的經濟效益和社會效益。

2、臭氧消毒的應用領域

(1)水體消毒:由於臭氧在水中的不穩定性,分解後產生氧化能力極強(比單原子氧還強)的羥基(OH)和單原子氧等,可有效的殺滅水中的各種細菌和病毒。國外把臭氧視作最為理想的水質消毒凈化劑,很多大型水廠普遍採用臭氧來處理飲用水,我國的昆明自來水公司,深水集團、上海自來水公司也陸續採用臭氧對水質進行凈化消毒。

氯劑消毒水,可以產生致癌毒物三氯甲烷,如果氯劑投加量增多,三氯甲烷的生成量也就增多,隨著人類對致癌物質毒性的研究深入,世界水質協會,世界衛生組織等已經不主張將氯劑用於飲水消毒。而臭氧用於飲水消毒有以下優點:

氧化能力強,殺菌效率高,殺菌速度快,臭氧殺滅水中微生物的效率是氯劑的600-3000倍,可以殺滅水中所有的細菌、病毒、芽胞、孢子蟲類,還能殺滅藻類等;

臭氧在水中的作用後,產物是無毒無害的氧氣,並且臭氧本身無永久的殘留性,還能增加水中溶解氧;有去色、除臭的作用,降低水的渾濁度;能氧化分解水中的鐵、錳、銀、鈷、懸浮顆粒、有機農葯和洗滌劑等,極大改善水質。

水處理中臭氧的投加量要根據水的理化性質、污染程度、接觸時間等設計。對於生活用水和飲用水消毒時,投加0.1-1mg/L即可,一般水體投加臭氧量0.5-1.5mg/L,接觸5-10分鍾,水中保持剩餘臭氧濃度0.1-0.5mg/L。

臭氧也廣泛用於污水處理,由於臭氧的強殺菌能力,國外許多醫院採用臭氧處理污水,並取得了滿意的效果,試驗證明,當醫院排放污水中含有106—108個細菌/L時,投加臭氧濃度達10-20mg/L作用10-15分鍾,對細菌繁殖體的殺滅率達99.999%-100%,投加25-30mg/L作用15分鍾,對芽胞的殺滅率也可達99.999%以上。

臭氧用於飲用水、污水消毒的同時,還可以製成高濃度臭氧消毒水,對蔬菜、瓜果、食品用具、手和其他物品清洗、消毒。在日本,使用高濃度臭氧消毒水已經成為消毒領域的重點,特別是,在1996年夏季,病原型大腸桿菌0517爆發性感染事件中,以前使用的次氯酸鈉、乙醇、乙酸等殺菌劑,在長期的100-300ppm濃度下,致使大腸菌等革蘭氏陰性菌產生極強的抗葯菌變異,而作用機理完全不同的高濃度臭氧消毒水對此卻十分有效。而在日本的醫療衛生系統,抗青黴素金黃色葡萄球菌感染也成為嚴重的問題,使用高濃度臭氧水進行醫療人員洗手以及醫療器械消毒的解決辦法受到了重視。

日本在進行臭氧水對醫療部門相關微生物的殺菌效果試驗中,對在平時經常性接觸的,也是在醫院感染中重要的微生物作為測試樣本,如細菌:大腸桿菌IFO3301、銅綠色極毛桿菌IFO3445、金黃色葡萄球菌ATCC43300、表皮葡萄球菌IFO12993;病毒:皰疹病毒RF、腺病毒3型、科賽奇病毒B5FAULKNER、艾珂病毒7型WALLACE、流行感冒病毒PR8等,與氯劑消毒水對比,各供試菌在臭氧水濃度4mg/L作用10秒後即可全部殺死,而對照組在30秒後,仍有103mg/L以上的活菌數殘存。對於病毒,其結果由病毒半數組織培養感染量(TCID50)表示,TCID50減少103以上,可認為病毒滅活。在臭氧水4mg/L濃度作用下20秒,皰疹病毒、流行感冒病毒減少TCID50103以上,科賽奇B5病毒、艾珂7型病毒減少TCID50104以上,所以可以確認臭氧水對於醫療、制葯及食品加工領域中引起感染的細菌、病毒具有很好的殺滅作用。

在對醫護人員清洗手指附著菌去除,供試菌體為抗青黴素金黃色葡萄球菌,對比組採用消毒用乙醇,MK212。對清洗後排水鑒定殺菌效果和排水二次污染,排水中菌數,對照組104,臭氧水僅為101。證明臭氧水殺菌效果明顯,而且對外界沒有造成二次細菌污染。

根據醫療器械及醫用材料基礎性生物學試驗標准:

細胞毒性試驗,對動物固體毒性試驗即由人或動物細胞進行細胞毒性試驗,此次為小鼠成腺細胞,進行吉姆薩染色,結果反映,臭氧水無細胞毒性或微小毒性。

過敏性試驗,皮膚過敏性試驗是人在某物質反復暴露時,引起免疫反應障礙,檢查是否引起過敏症狀。試驗採用最大值進行,臭氧水注射土撥鼠皮內,結果均無紅斑、浮腫等過敏症狀,無過敏反應。

眼粘膜刺激性試驗,在用4mg/L臭氧水滴眼時,無刺激、結膜,虹膜,角膜均無損傷,判定無眼粘膜一次刺激性。

皮膚累積刺激試驗,對紐西蘭小白鼠背部皮膚連續在14天內,使用臭氧水擦抹,試驗動物在試驗期間行為正常,毛及排泄物均無變化,皮膚無紅斑及浮腫,可以認為臭氧水連續使用時對皮膚無累積性刺激。

綜上所述,使用臭氧水消毒滅菌,是極其有效和安全的。對於一般細菌,1mg/L臭氧水已經足以殺死。而對於病毒的滅活,我們建議應使用高濃度臭氧水。

臭氧水除了對試驗中所使用的供試細菌、病毒,還可以對諸如親脂性病毒和親水性病毒(包括甲肝HAV、乙肝HBV、丙肝HCV以及艾滋病毒HIV),綠膿桿菌,熒光假單胞菌屬,軍團菌屬,產黃桿菌屬,產鹼桿菌屬,阿米巴原蟲,人致病性真菌(如白色念珠菌屬)等等。

同樣,臭氧水也作為有效的治療手段,用於治療疾病。1902年J·H·Clarke的《醫療實踐手冊》中記述了臭氧水在治療貧血、糖尿病等疾病中的成功運用。1979年DR George Freibott開始使用臭氧治療艾滋病患者。到今天,在德國、法國、義大利、俄羅斯、葡萄牙等歐盟國家臭氧療法已經廣泛應用。在應用臭氧水處理產婦產後護理,燒傷病人清洗消毒方面,我國也有初步的研究。而英國皇太後在世時,之所以長壽的秘訣,一個是隨身不離的熱水袋,再有就是堅持臭氧水注射保健。

在食品生產領域,臭氧水殺菌代替傳統的消毒劑也更顯示出卓越的優勢,美國、歐盟等在公共用水和食品加工中已廣泛應用臭氧水。在蔬菜加工中,傳統的消毒滅菌方法是採用高溫殺菌工藝,不僅對蔬菜的色澤、口感、質地等造成破壞,而且還消耗大量能源。利用臭氧水作為冷殺菌技術可避免傳統工藝對蔬菜質量的破壞,提高產品附加值,同時也降低了成本。在相關試驗中,與二氧化氯對照比較,其蔬菜加工品的衛生指標達到無菌要求,殺菌效果優於二氧化氯水溶液。

在對水產品,如魚類等消毒凈化中,同樣對照氯劑消毒凈化,在儲藏時間、細菌繁殖率、味道、原生質、外表等方面,臭氧水均優於氯劑類。在採用臭氧海水處理貝類,經過處理,貝類自身潔凈速度加快,在研究的九個菌種包括大腸桿菌,假單胞菌屬綠膿桿菌和傷寒屬沙門氏菌等,總體上比採用氯劑對照組要減少1/100—1/1000。

臭氧水也可以用於制葯行業、食品加工行業的管路、生產設備及盛裝容器的浸泡和清洗,從而達到消毒滅菌的目的。採用高濃度臭氧水進行浸泡、沖洗,一是管路、設備及盛裝容器表面的細菌、病毒被大量沖淋去除;二是殘留在表面上的未被沖走的細菌、病毒被臭氧殺死,使用簡單,在醫葯生產和食品加工中不會產生死角,避免了生產中使用化學消毒劑帶來的化學毒害物質的排放和殘留污染等環境問題。

(2)空氣消毒:臭氧在空氣中可以彌漫到室內所有物品周圍和空間的每個角落,擴散性好,濃度均勻,不留死角,因此比紫外線更具有優勢,而紫外線以光輻射方式殺菌,只有在照射到的位置達到照射強度標准才能有殺菌效果,而且臭氧的溶菌性消毒機理可以有效的殺滅空氣中的各種微生物。低於安全容許濃度(0.2mg/M3)的臭氧即對一般細菌繁殖體具有良好的殺滅作用。試驗用30 mg/M3濃度臭氧,作用15分鍾,對樣本醫院病房內的自然菌的殺滅率≥92.7%,對氣溶膠中金黃色葡萄球菌,以0.12 mg/M3臭氧作用30分鍾,殺滅率達到99.9%以上,對枯草桿菌黑色變種芽胞以5.67 mg/M3濃度臭氧作用60分鍾,殺滅率≥99%。

採用氣相臭氧消毒的主要優點:臭氧的最終分解物是氧氣,無殘留,對環境無任何公害;對所消毒物品,如器皿、餐具、食品等不會有任何殘留物,而且對原有物品的理化性質影響較小;相對於其他消毒方式,如紫外線、葯劑熏蒸等,運行成本較小;適用范圍廣闊,沒有特別的限制條件。

在氣相條件中,臭氧殺滅微生物的效果,取決這幾個主要因素:臭氧閥值濃度,即當臭氧空氣濃度在達到此濃度要求時,才能具有殺滅微生物的能力;微生物種類;處理時間;臭氧分布方式;空間內的溫度和濕度條件;室內牆面、頂棚、地板及其他裝飾材料的還原性影響等。

氣相條件下,臭氧對微生物的殺滅效果是有區別的,經實驗證明,臭氧對人、動物的致病菌、病毒具有很強的溶菌性殺滅作用。

影響氣相臭氧殺菌效果的環境因素主要是溫度和濕度。一般情況下,溫度低、濕度大則殺滅效果好,尤其是濕度條件,相對濕度≤45%,臭氧對空氣中懸浮微生物幾乎沒有殺滅作用,相對濕度>70%,殺滅效果才真正的體現出來。這是由於相對濕度提高,可以使細胞膨脹,細胞壁變薄,使之更容易受到臭氧的滲透溶解。

表三 空氣中使用臭氧參考濃度(單位:ppm)

用途
種類
濃度
使用方法

消毒
冷庫

食品車間

病房、手術室

工作服消毒

非典污染區空氣
6-10

1.0-1.5

1.5-5

10-20

≥15
根據庫容和污染程度連續開機

每天班後開機送臭氧氣體

需要消毒時開機,按標准檢查細菌總數

相對溫度90左右,衣服用衣架掛起

防霉保鮮
一般場所

雞蛋

香蕉

蘋果

葉綠素少的蔬菜

魚乾酪
1-2

2-2.5

2.5-3.5

2.0

1.5-1

0.5-1
定期開機

間斷供給臭氧氣體,每天開機2-3次

間斷供給臭氧氣體,每天開機2-3次

除臭凈化
停屍房

魚類加工廠

屠宰車間

脂肪酸類工廠

橡膠廠

垃圾廢物處理廠

污水處理廠
3

3

2-3

10

3-10

10

1-2
有臭味即開機除臭

抽污染氣體人處理管道,在管道內投加臭氧氣體氧化除臭。如車間內異味嚴重,應在車間進風口投加臭氧氣體,以嗅不到臭氧氣味為止

綜合以上因素,我們在空氣消毒用臭氧發生器的使用上建議:

空氣消毒用臭氧發生器的安裝。分體或移動式放在單獨空間中,一般要放置高處,因為臭氧比重在空氣中較大,易下降,放置高處的目的主要是有利於臭氧的散播;在空間相對封閉的,如空氣自循環的無菌室,建議採用在閉路空氣循環系統中,加裝臭氧發生裝置,如組裝在空調機組、安裝在總送風道或總回風道中,在達到設定消毒時間後,使用活性炭吸附或催化劑還原進行空氣消毒滅菌,這樣既可以達到空氣消毒的目的,同時還可以使工作人員不必離開工作環境。目前該項技術在制葯行業無菌室的應用已經十分廣泛和成熟,主要工作流程如下:空壓機—制氧機—臭氧發生裝置—空調總送風管—各消毒凈化區。

空氣消毒用臭氧發生裝置的選用計算。利用臭氧消毒需要至少要達到閥值濃度,發生濃度低於閥值濃度,是達不到滅菌效果的,而濃度過高會造成運行成本增加,所以應該計算選用合適范圍的發生濃度的臭氧發生裝置。根據《消毒技術規范》和實踐應用數據,在GMP制葯車間的潔凈區,潔凈級別三十萬級取消毒需要保持臭氧濃度N=5mg/M3,十萬級取N=10 mg/M3,萬級取N=30mg/M3,百級取N=40mg/M3。臭氧總用量計算公式為:W=NV/(1-S),式中,W-臭氧總用量(mg/M3);S-臭氧衰減率S=40%;V-總體積(M3);N-潔凈區域消毒需要保持的臭氧濃度(mg/M3)。其中V=V1+V2+V3,V1-潔凈區域總體積;V2-空調風道體積;V3-補充新風量造成臭氧損失的有效體積(V3=總風量×20%常規新風更換率×10%(保持潔凈區域的正壓補充新風量)×60%=總風量×1.2%)。

濕度適當。臭氧的滅菌效果在濕度為70-80%條件下效果最理想,在濕度低於45%時效果較差,所以一般使用中,特別是制葯車間無菌室、病房等使用應注意在環境中適當增加濕度。

臭氧濃度。濃度掌握是空氣型臭氧發生器使用的關鍵,不同的用途應有不的濃度和時間來配合。比如一般的除味、除臭等,濃度掌握一般不超過0.05ppm。如果用於室內滅菌消毒則一般掌握在0.1-1ppm;如果用於食品保鮮或物體表面消毒則一般掌握在1-5ppm的濃度。當然這些濃度指標都是與時間量相關的,指的是整個空間傳播的散播濃度,而不是局部濃度。物體表面或病房區一般需要濃度都較高。

空氣消毒型臭氧發生器選型。由於臭氧只能就地生產,目前最經濟也是技術成熟的產生臭氧的方式為電暈放電,而用於空氣消毒用臭氧發生器多是使用陶瓷片高頻放電的模式,它具有結構簡單、性能可靠、運行費用低及調節靈活等優點。

臭氧空氣消毒的安全性。臭氧安全性在廣泛的動物和人體試驗中,主要暴露途徑為吸入法,持續、長期的吸入試驗顯示臭氧不致癌(NTP,1995);但是對動物和人體的呼吸系統有明顯的刺激作用,在暴露環境中,可影響呼吸功能。所以,我們建議,使用臭氧消毒空氣,應在無人環境下進行,在消毒完畢半小時後,人員方可進入。

臭氧空氣消毒的適用領域:

制葯行業的GMP驗證空氣消毒。潔凈生產區的中央空調凈化系統、臭氧滅菌櫃、其他沒有中央空調系統的生產用空間滅菌,這是部分使用臭氧消毒的制葯企業,沈陽濟世制葯有限公司、大連珍奧葯業有限公司、上海慶安葯業有限公司、吉林敖東葯業集團延吉股份有限公司、福建興安葯業有限公司等,臭氧作為空氣消毒的主要手段為這些企業的GMP驗證作出了重要的貢獻。

醫院空氣消毒。醫院病房、門診手術室、治療室等,日本使用臭氧作為空氣消毒的醫院就有札幌自衛隊醫院、名古屋保健生大學等28所醫院,使用臭氧技術處理食品、衛生保健的單位和醫院達53家之多,台灣使用臭氧的有榮民總醫院等51家,國內的有北京醫院、北京佑安醫院等。

軍用空氣消毒。西方國家已經研製出軍用臭氧空氣消毒產品,,如在太空艙、潛水艇、坦克及其其他軍用車船的艙體安裝臭氧發生裝置,凈化空間環境,消毒殺菌。此類產品由蓄電池或光電池供電。

家庭空氣消毒。隨著城市環境污染的加劇,家庭空氣凈化器市場前景廣闊,將臭氧發生裝置移植於空調中,在空氣出口處安裝臭氧催化分解、吸附裝置,這樣既可以製冷制熱,還可以利用室內循環風對空氣進行消毒、凈化,分解後的氧氣和負離子可以使室內空氣保持清新。另外,空氣消毒用臭氧發生器也可在賓館、飯店、商場、劇院等公共空間使用。在家庭和公共環境中應用臭氧進行空氣消毒時應注意:臭氧的殺菌效果K為臭氧實際濃度C與作用時間T的乘積即K=C×T,而臭氧實際濃度C為達到殺菌閥值濃度Cmin時,即使延長時間,在實際運行中,恐怕也是沒有殺菌效果的。臭氧用作空氣消毒應按不同應用空間、不同的殺菌消毒目的,而配置不同的臭氧產量和臭氧發生濃度的臭氧發生裝置,臭氧發生濃度是指以自然擴散方式的按固定體積內30分鍾的濃度計,單位為mg/m3,臭氧產量是由臭氧發生濃度與時間累積計算出來的,臭氧產量、臭氧發生濃度是最基本的參數標准。所以以空氣消毒為目的的臭氧消毒產品應標注消毒濃度與消毒時間指標。還有兩個通用指標,即應用空間的臭氧安全指標和產品使用壽命指標等,也是需要向使用者註明的。

(3)臭氧對物品表面消毒:

臭氧對物品表面的微生物也同樣具有殺滅效果,應用也十分廣泛如對餐具、玩具、器皿、醫療器具等進行消毒、滅菌,現在市場上的臭氧消毒櫃,臭氧可彌漫在器具周圍進行殺菌,耗電少,殺菌效果顯著,彌補了高溫高壓蒸汽、紅外線和紫外線消毒櫃的不足。如對無菌室、潔凈室、醫院的工作服的消毒處理,傳統採用高溫高壓蒸汽滅菌,滅菌後棉質衣料會由白變黃,多次滅菌後,衣服纖維變脆而脫落。直接影響衣服的壽命和無菌室、潔凈室的潔凈度,而現在的綢質工作服更不宜用高溫高壓蒸汽滅菌,而採用臭氧消毒處理,它對衣料的損傷程度較低,而且無任何殘留、印痕和異味,並且較高溫高壓蒸汽滅菌的消毒效果相同或略好,試驗中,對無菌工作服的試驗用人為污染菌群,總體殺滅率≥95%。

還有試驗研究(荊門禽蛋聯合加工廠),將臭氧氣體用於種蛋消毒,比常規福爾馬林熏蒸時間短,殘留氣體分解快,使用經濟、方便,而且臭氧對種蛋還具有延遲性殺菌作用,使種蛋孵化孵出率明顯提高。

㈧ 吸附材料的化工裝置設計

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㈨ 求固定床吸附器的資料

固定床吸附器:

⑴ 形式與結構:

工業上應用最多的吸附設備是固定床吸附器,主要有立式和卧式兩種,都是圓柱形容器。卧式圓柱形吸附器,兩端為球形頂蓋,靠近底部焊有橫柵條,其上面放置可拆式鑄鐵柵條,柵條上再放金屬網(也可用多孔板替代柵條),若吸附劑顆粒細,可在金屬網上先堆放粒度較大的礫石再放吸附劑。立式吸附器基本結構與卧式相同。

⑵ 吸附過程的操作方式:

a)、間隙過程:欲處理的流體通過固定床吸附器時,吸附質被吸附劑吸附,流體是由出口流出,操作時吸附和脫附交替進行。

b)、連續過程:通常流程中都裝有兩台以上吸附器,以便切換使用。在吸附時原料氣由下方通人,吸附後的原料氣從頂部出口排出。與此同時,吸附器處於脫附再生階段,再生用氣體由加熱器加熱至要求的溫度,再生氣進入吸附器的流向與原料氣相反,再生氣攜帶從吸附劑上脫附的組分從吸附器底部放出,經冷卻器冷凝分離,再生氣循環使用。如果所帶組分不易冷凝,要採用其它方法使之分離。

⑶ 優缺點:

a)優點:結構簡單、造價低,吸附劑磨損少。

b)缺點:

ⅰ)操作麻煩,因是間歇操作,操作過程中兩個吸附器需不斷地周期性切換;

ⅱ) 單位吸附劑生產能力低,因備用設備雖然裝有吸附劑,但處於非生產狀態;

ⅲ)固定床吸附劑床層尚存在傳熱性能較差,床層傳熱不均勻等缺點。

2 固定床吸附器的操作特性:

1)非定態的傳質過程

當流體通過固定床吸附劑顆粒層時,床層中吸附劑的吸附量隨著操作過程的進行而逐漸增加,同時床層內各處濃度分布也隨時間而變化。

ⅰ)未吸附區

吸附質濃度為 的流體由吸附器上部加入,自上而下流經高度為 的新鮮吸附劑床層。開始時,最上層新鮮吸附劑與含吸附質濃度較高的流體接觸,吸附質迅速地被吸附,濃度降低很快,只要吸附劑床層足夠,流體中吸附質濃度可以降為零。經過一段時間dl後,水平線密度大小表示固定床內吸附劑上吸附質的濃度分布,頂端的吸附劑上吸附質含量高,由上而下吸附劑上吸附質含量逐漸降低,到一定高度 以下的吸附劑上吸附質含量均為零,即仍保持初始狀態,稱該區為未吸附區。此時出口流體中吸附質組成 近於零。

ⅱ) 吸附傳質區、吸附傳質區高度

繼續操作至 時,由於吸附劑不斷吸附,吸附器上端有一段吸附劑上吸附質的含量已經達到飽和,向下形成一段吸附質含量從大到小的 形分布的區域,從 到 的 線所示。這一區域為吸附傳質區,其所佔床層高度稱為吸附傳質區高度,此區以下仍是未吸附區。

ⅲ) 飽和區

在飽和區內,兩相處於平衡狀態,吸附過程停止;從高度 處開始,兩相又處於不平衡狀態,吸附質繼續被吸附劑吸附,隨之吸附質在流體中的濃度逐漸降低,至 處接近於零,此後,過程不再進行。

ⅳ) 吸附波

吸附傳質只在吸附傳質區內進行,再繼續操作,吸附器上端的飽和區將不斷擴大,吸附傳質區尤如「波」一樣向下移動,故稱為吸附波,其移動的速度遠低於流體流經床層的速度。到 時,吸附傳質區的前端已移至吸附器的出口。

ⅴ)穿透點與穿透曲線

從吸附器流出的流體中吸附質濃度突然升高到一定的最高允許值 說明吸附過程達到所謂的「穿透點」。若再繼續通人流體,吸附傳質區將逐漸縮小,而出口流體中吸附質的濃度將迅速上升,直至吸附傳質區幾乎全部消失,吸附劑全部飽和,這時出口流體中吸附質濃度接近起始濃度y。實際上吸附操作只能進行到穿透點為止,從過程開始到穿透點所需時間稱為穿透時間。

vi) 吸附負荷曲線與穿透曲線的關系

吸附負荷曲線與穿透曲線成鏡面相似,即從穿透曲線的形狀可以推知吸附負荷曲線。對吸附速度高而吸附傳質區短的吸附過程,其吸附荷曲線與穿透曲線均陡些。

不僅吸附負荷曲線、穿透曲線、吸附傳質區高度和穿透時間互相密切相關,而且都與吸附平衡性質、吸附速率、流體流速、流體濃度以及床高等因素有關。一般穿透點隨床高的減小,吸附劑顆粒增大,流體流速增大以及流體中吸附質濃度增大而提前出現。所以在一定條件下,吸附劑的床層高度不宜太小。因為床高太小,穿透時間短,吸附操作循環周期短,使吸附劑的吸附容量不能得到充分的利用。

2) 作用:固定床吸附器的操作特性是設計固定床吸附器的基本依據,通常在設計固定床吸附器時,需要用到通過實驗確定的穿透點與穿透曲線,因此實驗條件應盡可能與實際操作情況相同。

3 固定床吸附器的設計計算

⑴ 固定床吸附器設計計算的主要內容

固定床吸附器設計計算的主要內容是根據給定體系,分離要求和操作條件,計算穿透時間為某一定值(吸附器循環操作周期)時所需床層高度,或一定床高所需的穿透時間。

對優惠型等溫線系統,在吸附過程中吸附傳質區的濃度分布(吸附負荷曲線)很快達到一定的形狀與高度,隨著吸附過程不斷進行,吸附傳質區不斷向前平移,但吸附負荷曲線的形狀幾乎不再發生變化。因此應用不同床高的固定床吸附器將得到相同形狀的穿透曲線。當操作到達穿透點時,在從床人口到吸附傳質區的起始點 處的一段床層中吸附劑全部飽和在吸附傳質區(從 到 )中吸附劑上的吸附質含量從幾乎飽和到幾乎不含吸附質,其中吸附質的總吸附量可等於床層高為 的床層的飽和吸附量。所以整個床層高 中相當於床高為 的床層飽和,而有 的床高還沒有吸附,這段高度稱為未用床層高 。對於一定吸附符合曲線, 為一定值。根據小型實驗結果進行放大設計的原則是未用床高 不因總床高不同而不同,所以,只要求出未用床高 ,即可進行固定床吸附器的設計,即 。

⑵ 確定未用床高 有兩種方法:

① 根據完整的穿透曲線求 。當達到穿透點時,相當於吸附傳質區前沿到達床的出口。 時相當於吸附傳質區移出床層,即床層中的吸附劑已全部飽和。圖中陰影面積E對應於到達穿透點時床層中吸附質的總吸附量;陰影面積F對應於穿透點時床層尚能吸附的吸附量,因此到達穿透點時的未用床高為:

(9—16)

② 根據穿透點與吸附劑的飽和吸附量求 。因為到達穿透點時被吸附的吸附質總量為:

(9—17)

式中 ——流體流量, 惰性流體/s;

——穿透時間,s;

——流體中吸附質初始組成, 吸附質/ 惰性流體;

——與初始吸附劑呈平衡的流體相中的平衡組成, 吸附質/ 惰性流體。

吸附W 的吸附質相當於有 ,高的吸附劑層已飽和,故

(9—18)

式中 ——床層截面積,m2;

——吸附劑床層視密度,kg/m3;

——與流體相初始組成y。呈平衡的吸附劑上吸附質含量,kg吸附質/kg吸附劑;

——吸附劑上初始吸附質含量,kg吸附質/kg吸附劑。

所以床中的未用床高為:

(9—19)

③ 動態平衡吸附量和靜態平衡吸附量:

(ⅰ)、所謂動態平衡吸附量是指在一定壓力、溫度條件下,流體通過固定床吸附劑,經過較長時間接觸達到穩定的吸附量。它不僅與體系性質、溫度和壓力有關,還與流動狀態和吸附劑顆粒等影響吸附過程的動態因素有關。其值通常小於靜態平衡吸附量。如:式(9—19)中的平衡吸附量是指動態平衡吸附量。

(ⅱ)、所謂靜態平衡吸附量是指一定溫度和壓力條件下,流體兩相經過長時間充分接觸,吸附質在兩相中達到平衡時的吸附量。

9.4.2 移動床吸附器與移動床吸附過程計算:

1 移動床吸附器:

流體或固體可以連續而均勻地在移動床吸附器中移動,穩定地輸入和輸出。同時使流體與固體兩相接觸良好,不致發生局部不均勻的現象。

移動床吸附器又稱「超吸附器」,特別適用於輕烴類氣體混合物的提純。圖9—12所示,是從甲烷氫混合氣體中提取乙烯的移動床吸附器。從吸附器底部出來的吸附劑由氣力輸送的升降管(9)送往吸附器頂部的料斗(3)中加入器內。吸附劑以一定的速度向下移動,在向下移動過程中,依次經歷冷卻,吸附、精餾和脫附各過程。由吸附器底部排出的吸附劑已經過再生,並供循環使用。待處理的原料氣經分配板(4)分配後導人吸附器中,與吸附劑進行逆流接觸,在吸附段(5)中活性炭將乙烯和其它重組分吸附,未被吸附的甲烷和氫成為輕餾分從塔頂放出。已吸附乙烯等組分的活性炭繼續向下移動,經分配器進入精餾段(b),在此段內較難吸附的組分(乙烯等)被較易吸附的組分(重烴)從活性炭中置換出來。各烴類組分經反復吸附和脫附,重組分沿吸附器高從上至下濃度不斷增大,與精餾塔中的精餾段類似。經過精製的餾分分別以側線中間餾分(主要是乙烯,含少量丙烷)和塔底重餾分(主要是丙烷和脫附引入的直接蒸汽)的形式被采出。最後吸附了重烴組分的活性炭進人解吸段,解吸出來的重組分以迴流形式流人精餾段。

移動床吸附過程可實現逆流連續操作,吸附劑用量少,但吸附劑磨損嚴重。可見能否降低吸附劑的磨損消耗,減少吸附裝置的運轉費用,是移動床吸附器能否大規模用於工業生產的關鍵。由於高級烯烴的聚合使活性炭的性能惡化,則需將其送往活化器中用高溫蒸汽(400~500℃)進行處理,以使其活性恢復後再繼續使用。

2 移動床吸附過程計算

移動床吸附器中,流體與固體均以恆定的速度連續通過吸附器,在吸附器內任一截面上的組成均不隨時間而變化。因此可認為移動床中吸附過程是穩定吸附過程。對單組分吸附過程而言,其計算過程與二元氣體混合物吸收過程類似,應用的基本關系式也是物料衡算(操作線方程)、相平衡關系和傳質速率方程。為簡化討論,現以單組分等溫吸附過程為例,論其計算原理。

連續逆流吸附裝置如圖9—13所示,對裝置上部作吸附質的物料衡算,可得出連續、逆流操作吸附過程的操作線方程

(9—20)

式中 ——不包括吸附質的氣相質量流速, ;

——不包括吸附質的吸附劑質量流速, ;

——吸附質與溶劑的質量比;

——吸附質與吸附劑的質量比。

顯然,吸附操作線方程為一直線方程,如圖9—14所示。

見圖9—13,取吸附裝置的微元段d 作物料衡算,

得:

(9—21)

根據總傳質速率方程式(9—12),d 段內傳質速率

可表示為:

(9—22)

式中 ——以 表示推動力的總傳質系數, ;

——單位體積床層內吸附劑的外表面, 床層;

——與吸附劑組成X呈平衡的氣相組成, 吸附質/ 惰性氣。

若 可取常數,則式(9—22)積分可得吸附劑層的高度為:

(9—23)

式中 由下式確定:

(9—24)

其中 與 為氣相側與固相側的傳質分系數,陰為平衡線的斜率。因為在吸附劑通過吸附器的過程中,吸附質逐步滲入吸附劑內部,應用以平均濃度差推動力為基礎的固相側傳質分系數 不是常數,所以式(9—23)和(9—24)在使用時只有當氣相阻力控制時才可靠。然而,對實際吸附過程來說,常常是固體顆粒內的擴散阻力佔主導地位,有關這方面的內容可參閱Perry手冊。

㈩ 化學實驗室常用工具

l.能加熱的儀器
(l)試管 用來盛放少量葯品、常溫或加熱情況下進行少量試劑反應的容器,可用於製取或收集少量氣體。
使用注意事項:①可直接加熱,用試管夾夾在距試管口 1/3處。 ②放在試管內的液體,不加熱時不超過試管容積的l/2,加熱時不超過l/3。 ③加熱後不能驟冷,防止炸裂。④加熱時試管口不應對著任何人;給固體加熱時,試管要橫放,管口略向下傾斜。
(2)燒杯 用作配製溶液和較大量試劑的反應容器,在常溫或加熱時使用。
使用注意事項:①加熱時應放置在石棉網上,使受熱均勻。
②溶解物質用玻璃棒攪拌時,不能觸及杯壁或杯底。
(3)燒瓶 用於試劑量較大而又有液體物質參加反應的容器,可分為圓底燒瓶、平底燒瓶和蒸餾燒瓶。它們都可用於裝配氣體發生裝置。蒸餾燒瓶用於蒸餾以分離互溶的沸點不同的物質。
使用注意事項:①圓底燒瓶和蒸餾燒瓶可用於加熱,加熱時要墊石棉網,也可用於其他熱浴(如水浴加熱等)。 ②液體加入量不要超過燒瓶容積的1/2。
(4)蒸發皿 用於蒸發液體或濃縮溶液。
使用注意事項:①可直接加熱,但不能驟冷。 ②盛液量不應超過蒸發皿容積的2/3。 ③取、放蒸發皿應使用坩堝鉗。
(5)坩堝 主要用於固體物質的高溫灼燒。
使用注意事項:①把坩堝放在三腳架上的泥三角上直接加熱。 ②取、放坩堝時應用坩堝鉗。
(6)酒精燈 化學實驗時常用的加熱熱源。
使用注意事項:①酒精燈的燈芯要平整。 ②添加酒精時,不超過酒精燈容積的2/3;酒精不少於l/4。 ③絕對禁止向燃著的酒精燈里添加酒精,以免失火。 ④絕對禁止用酒精燈引燃另一隻酒精燈。 ⑤用完酒精燈,必須用燈帽蓋滅,不可用嘴去吹。 ⑥不要碰倒酒精燈,萬一灑出的酒精在桌上燃燒起來,應立即用濕布撲蓋。
2.分離物質的儀器
(1)漏斗 分普通漏斗、長頸漏斗、分液漏斗。普通漏斗用於過濾或向小口容器轉移液體。長頸漏斗用於氣體發生裝置中注入液體。分液漏斗用於分離密度不同且互不相溶的不同液體,也可用於向反應器中隨時加液。也用於萃取分離。
(2)洗氣瓶 中學一般用廣口瓶、錐形瓶或大試管裝配。洗氣瓶內盛放的液體,用以洗滌氣體,除去其中的水分或其他氣體雜質。使用時要注意氣體的流向,一般為「長進短出」。
(3)乾燥管 乾燥管內盛放的固體,用以洗滌氣體,除去其中的水分或其他氣體雜質,也可以使用U型管。
3.計量儀器
(l)托盤天平 用於精密度要求不高的稱量,能稱准到0.1g。所附砝碼是天平上稱量時衡定物質質量的標准。
使用注意事項:①稱量前天平要放平穩,游碼放在刻度尺的零處,調節天平左、右的平衡螺母,使天平平衡。 ②稱量時把稱量物放在左盤,砝碼放在右盤。砝碼要用鑷子夾取,先加質量大的砝碼,再加質量小的砝碼。 ③稱量乾燥的固體葯品應放在在紙上稱量。
④易潮解、有腐蝕性的葯品(如氫氧化鈉),必須放在玻璃器皿里稱量。 ⑤稱量完畢後,應把砝碼放回砝碼盒中,把游碼移回零處。
(2)量筒 用來量度液體體積,精確度不高。
使用注意事項:①不能加熱和量取熱的液體,不能作反應容器,不能在量筒里稀釋溶液。②量液時,量簡必須放平,視線要跟量簡內液體的凹液面的最低處保持水平,再讀出液體體積。
(3)容量瓶 用於准確配製一定體積和一定濃度的溶液。使用前檢查它是否漏水。用玻璃棒引流的方法將溶液轉入容量瓶。
使用注意事項:①只能配製容量瓶上規定容積的溶液。 ②容量瓶的容積是在20℃時標定的,轉移到瓶中的溶液的溫度應在20℃左右。
(4)滴定管 用於准確量取一定體積液體的儀器。帶玻璃活塞的滴定管為酸式滴定管,帶有內裝玻璃球的橡皮管的滴定管為鹼式滴定管。
使用注意事項:①酸式、鹼式滴定管不能混用。 ②25mL、50mL滴定管的估計讀數為±0.01mL。 ③裝液前要用洗液、水依次沖洗干凈,並要用待裝的溶液潤洗滴定管。④調整液面時,應使滴管的尖嘴部分充滿溶液,使液面保持在「0』或「0」以下的某一定刻度。讀數時視線與管內液面的最凹點保持水平。
(5)量氣裝置 可用廣口瓶與量筒組裝而成。如圖所示。排到量筒中水
的體積,即是該溫度、壓強下所產生的氣體的體積。適用於測量難溶於水
的氣體體積。
4.其它儀器
鐵架台(鐵夾、鐵圈) 坩堝鉗 燃燒匙 葯匙 玻璃棒 溫度計 冷凝管 表面皿 集氣瓶 廣口瓶 細口瓶 滴瓶 滴管 水槽 研缽 試管架 三角架 乾燥器
二、化學實驗基本操作
1、儀器的洗滌
玻璃儀器洗凈的標準是:內壁上附著的水膜均勻,既不聚成水滴,也不成股流下。
Ⅰ普通法:可向容器中加水,選擇合適毛刷,配合去污粉或一般洗滌劑反復洗滌,然後用水沖洗干凈。
Ⅱ特殊法:容器內附有普通法不能洗去的特殊物質,可選用特殊的試劑,利用有機溶劑或化學反應將其洗滌。
2、葯品取用
(1)實驗室里所用的葯品,很多是易燃、易爆、有腐蝕性或有毒的。因此在使用時一定要嚴格遵照有關規定和操作規程,保證安全。不能用手接觸葯品,不要把鼻孔湊到容器口去聞葯品(特別是氣體)的氣味,不得嘗任何葯品的味道。注意節約葯品,嚴格按照實驗規定的用量取用葯品。如果沒有說明用量,一般應按最少量取用:液體l-2mL,固體只需要蓋滿試管底部。實驗剩餘的葯品既不能放回原瓶,也不要隨意丟棄,更不要拿出實驗室,要放人指定的容器內。
(2)固體葯品的取用
取用固體葯品一般用葯匙。往試管里裝入固體粉末時,為避免葯品沾在管口和管壁上,先使試管傾斜,把盛有葯品的葯匙(或用小紙條折疊成的紙槽)小心地送入試管底部,然後使試管直立起來,讓葯品全部落到底部。有些塊狀的葯品可用鑷子夾取。
(3)液體葯品的取用
取用很少量液體時可用膠頭滴管吸取。取用較多量液體時可用直接傾注法:取用細口瓶里的葯液時,先拿下瓶塞,倒放在桌上,然後拿起瓶子(標簽應對著手心)瓶、口要緊挨著試管口,使液體緩緩地倒入試管。注意防止殘留在瓶口的葯液流下來,腐蝕標簽。一般往大口容器或容量瓶、漏斗里傾注液體時,應用玻璃棒引流。
3、試紙的使用
試紙種類 應用 使用方法 注意
石蕊試紙 檢驗酸鹼性(定性) ①檢驗液體:取一小塊試紙放在表面皿或玻璃片上,用沾有待測液的玻璃棒點在試紙的中部,觀察顏色變化。
②檢驗氣體:一般先用蒸餾水把試紙潤濕,粘在玻璃棒的一端,用玻璃棒把試紙放到盛有待測氣體的試管口(注意不要接觸),觀察顏色變化。 ①試紙不可伸入溶液中,也不能與管口接觸。
②測溶液pH時,pH試紙不能先潤濕,因為這相當於將原溶液稀釋了。
pH試紙 檢驗酸、鹼性的強弱(定量)
品紅試紙 檢驗SO2等漂白性物質
KI-澱粉試紙 檢驗Cl2等有氧化性物質
4、溶液的配製
(l)配製溶質質量分數一定的溶液
計算:算出所需溶質和水的質量。把水的質量換算成體積。如溶質是液體時,要算出液體的體積。
稱量:用天平稱取固體溶質的質量;用量簡量取所需液體、水的體積。
溶解:將固體或液體溶質倒入燒杯里,加入所需的水,用玻璃棒攪拌使溶質完全溶解.
(2)配製一定物質的量濃度的溶液
計算:算出固體溶質的質量或液體溶質的體積。
稱量:用托盤天平稱取固體溶質質量,用量簡量取所需液體溶質的體積。
溶解:將固體或液體溶質倒入燒杯中,加入適量的蒸餾水(約為所配溶液體積的1/6),用玻璃棒攪拌使之溶解,冷卻到室溫後,將溶液引流注入容量瓶里。
洗滌(轉移):用適量蒸餾水將燒杯及玻璃棒洗滌2-3次,將洗滌液注入容量瓶。振盪,使溶液混合均勻。
定容:繼續往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度2-3m處,改用膠頭滴管加水,使溶液凹面恰好與刻度相切。把容量瓶蓋緊,再振盪搖勻。
5、過濾 過濾是除去溶液里混有不溶於溶劑的雜質的方法。
過濾時應注意:
①一貼:將濾紙折疊好放入漏斗,加少量蒸餾水潤濕,使濾紙緊貼漏斗內壁。
②二低:濾紙邊緣應略低於漏斗邊緣,加入漏斗中液體的液面應略低於濾紙的邊緣。
③三靠:向漏斗中傾倒液體時,燒杯的夾嘴應與玻璃棒接觸;玻璃棒的底端應和過濾器有三層濾紙處輕輕接觸;漏斗頸的末端應與接受器的內壁相接觸,例如用過濾法除去粗食鹽中少量的泥沙。
6、中和滴定
准備過程 ①查滴定管是否漏水;②洗滌滴定管及錐形瓶;③用少量標准液潤洗裝標准液的滴定管及用待測液潤洗量取待測液的滴定管;④裝液體、排氣泡、調零點並記錄初始讀數。
滴定過程 姿態:左手控制活塞或小球,右手搖動錐形瓶,眼睛注視錐形瓶內溶液顏色變化及滴速。
滴速:逐滴滴入,當接近終點時,應一滴一搖。
終點:最後一滴剛好使指示劑顏色發生明顯改變時即為終點。記錄讀數。
7、蒸發和結晶 蒸發是將溶液濃縮、溶劑氣化或溶質以晶體析出的方法。結晶是溶質從溶液中析出晶體的過程,可以用來分離和提純幾種可溶性固體的混合物。結晶的原理是根據混合物中各成分在某種溶劑里的溶解度的不同,通過蒸發減少溶劑或降低溫度使溶解度變小,從而使晶體析出。加熱蒸發皿使溶液蒸發時、要用玻璃棒不斷攪動溶液,防止由於局部溫度過高,造成液滴飛濺。當蒸發皿中出現較多的固體時,即停止加熱,例如用結晶的方法分離NaCl和KNO3混合物。
8、蒸餾 蒸餾是提純或分離沸點不同的液體混合物的方法。用蒸餾原理進行多種混合液體的分離,叫分餾。
操作時要注意:
①在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片,防止液體暴沸。
②溫度計水銀球的位置應與支管底口下緣位於同一水平線上。
③蒸餾燒瓶中所盛放液體不能超過其容積的2/3,也不能少於l/3。
④冷凝管中冷卻水從下口進,從上口出。
⑤加熱溫度不能超過混合物中沸點最高物質的沸點,例如用分餾的方法進行石油的分餾。
9、分液和萃取 分液是把兩種互不相溶、密度也不相同的液體分離開的方法。萃取是利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同,用一種溶劑把溶質從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來的方法。選擇的萃取劑應符合下列要求:和原溶液中的溶劑互不相溶;對溶質的溶解度要遠大於原溶劑,並且溶劑易揮發。
在萃取過程中要注意:
①將要萃取的溶液和萃取溶劑依次從上口倒入分液漏斗,其量不能超過漏斗容積的2/3,塞好塞子進行振盪。
②振盪時右手捏住漏鬥上口的頸部,並用食指根部壓緊塞子,以左手握住旋塞,同時用手指控制活塞,將漏鬥倒轉過來用力振盪。
③然後將分液漏斗靜置,待液體分層後進行分液,分液時下層液體從漏鬥口放出,上層液體從上口倒出。例如用四氯化碳萃取溴水裡的溴。
10、升華 升華是指固態物質吸熱後不經過液態直接變成氣態的過程。利用某些物質具有升華的特性,將這種物質和其它受熱不升華的物質分離開來,例如加熱使碘升華,來分離I2和SiO2的混合物。
11、滲析 利用半透膜(如膀胱膜、羊皮紙、玻璃紙等),使膠體跟混在其中的分子、離子分離的方法。常用滲析的方法來提純、精製膠體溶液。
三、物質的存放和事故處理
1.試劑保存
化學葯品因見光、受熱、受潮、氧化等可能使其變質,有些因其揮發性或吸水性等改變濃度。故葯品的貯存方法與其化學、物理性質有關。
(1)試劑瓶選用原則:葯品狀態定口徑—— 固體廣口、液體細口
瓶塞取決酸鹼性(注意:盛放液)避光存放棕色瓶
保存方法 原因 物質
廣口瓶或細口瓶 便於取用 溴水、NaCl
瓶塞 用橡皮塞 防腐蝕 不能放HNO3、液Br2
用玻璃塞 防粘 不能放NaOH、Na2CO3、Na2S
塑料瓶 SiO2與HF反應 NH4F、HF
棕色瓶 見光分解 HNO3、氯水、
液封 水封 防氧化、揮發 P4、液Br2
煤油封 防氧化 Na、K
石蠟油封 防氧化 Li
密封 防揮發 HCl、HNO3、NH3.H2O
防氧化 Na2SO3、H2S、Fe2+、
防吸水、CO2 漂白粉、鹼石灰
防吸水 CaC2、CaCl2、P2O5、濃H2SO4
1.空氣中易變質的試劑:這類試劑應隔絕空氣或密封保存,有些試劑的保存還要採取特殊的措施。
被氧化的試劑:亞鐵鹽,活潑金屬單質、白磷、氫硫酸、苯酚、Na2SO3等。
易吸收CO2的試劑:CaO,NaOH, Ca(OH)2,Na2O2等。
易吸濕的試劑:P2O5、CaC2、CaO、NaOH、無水CaCl2、濃H2SO4、無水CuSO4、FeCl3•6H2O等。
易風化的試劑:Na2CO3•10H2O、Na2SO4•10H2O等。
2.見光或受熱易分解的試劑:應用棕色瓶盛放且置於冷、暗處。如氨水,雙氧水,AgNO3、HNO3等。
3.易揮發或升華的試劑:這類試劑應置於冷,暗處密封保存。
易揮發的試劑:濃氨水、濃鹽酸、濃硝酸、液溴、乙酸乙酯、二硫化碳、四氯化碳、汽油等。
易升華的試劑:碘、萘等。
4.危險品:這類試劑應分類存放並遠離火源。
易燃試劑:遇明火即可燃燒的有汽油、苯、乙醇、酯類物質等有機溶劑和紅磷、硫、鎂、硝酸纖維等。能自燃的有白磷。
本身不可燃但與可燃物接觸後有危險的試劑有:高錳酸鉀、氯酸鉀、硝酸鉀、過氧化鈉等。
易爆試劑:有硝酸纖維、硝酸銨等。
劇毒試劑:氰化物、汞鹽、黃磷、氯化鋇、硝基苯等。
強腐蝕性試劑:強酸、強鹼、液溴、甲醇、苯酚、氫氟酸、醋酸等。
5.有些試劑不宜長久防置,應隨用隨配。如硫酸亞鐵溶液、氯水、氫硫酸、銀氨溶液等。
2.常見事故的處理
事故 處理方法
酒精及其它易燃有機物小面積失火 立即用濕布撲蓋
鈉、磷等失火 迅速用砂覆蓋
少量酸(或鹼)滴到桌上 立即用濕布擦凈,再用水沖洗
較多量酸(或鹼)流到桌上 立即用適量NaHCO3溶液(或稀HAC)作用,後用水沖洗
酸沾到皮膚或衣物上 先用抹布擦試,後用水沖洗,再用NaHCO3稀溶液沖洗
鹼液沾到皮膚上 先用較多水沖洗,再用硼酸溶液洗
酸、鹼濺在眼中 立即用水反復沖洗,並不斷眨眼
苯酚沾到皮膚上 用酒精擦洗後用水沖洗
白磷沾到皮膚上 用CuSO4溶液洗傷口,後用稀KMnO4溶液濕敷
溴滴到皮膚上 應立即擦去,再用稀酒精等無毒有機溶濟洗去,後塗硼酸、凡士林
誤食重金屬鹽 應立即口服蛋清或生牛奶
汞滴落在桌上或地上 應立即撒上硫粉
四、氣體的發生裝置
(1)裝置順序:制氣裝置→凈化裝置→反應或收集裝置→除尾氣裝置
(2)安裝順序:由下向上,由左向右
(3)操作順序:裝配儀器→檢驗氣密性→加入葯品
1、氣體發生裝置的類型
(1)設計原則:根據反應原理、反應物狀態和反應所需條件等因素來選擇反應裝置。
(2)裝置基本類型:
裝置類型 固體反應物(加熱) 固液反應物(不加熱) 固液反應物(加熱)
裝置
示意圖
主要儀器
典型氣體 O2、NH3、CH4等 H2、CO2、H2S等 Cl2、HCl、CH2=CH2
操作要點 (l)試管口應稍向下傾斜,以防止產生的水蒸氣在管口冷凝後倒流而引起試管破裂。
(2)鐵夾應夾在距試管口 l/3處。
(3)膠塞上的導管伸入試管裡面不能太長,否則會妨礙氣體的導出。 (1)在用簡易裝置時,如用長頸漏斗,漏斗頸的下口應伸入液面以下,否則起不到液封的作用;
(2)加入的液體反應物(如酸)要適當。
(3)塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應制備氣體可用啟普發生器制備。 (1)先把固體葯品加入燒瓶,然後加入液體葯品。
(2)要正確使用分液漏斗。
幾種氣體制備的反應原理
1、 O2 2KClO3 2KCl+3O2↑
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O2 2H2O+O2↑
2、NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
NH3•H2O NH3↑+H2O
3、CH4 CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4↑
4、H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
5、CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
6、SO2 Na2SO4+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O
7、NO2 Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
8、NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
9、C2H2 CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑
10、Cl2 MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O
11、C2H4 C2H5OH CH2=CH2↑+H2O
12、N2 NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O
2、收集裝置
選用收集方法的主要依據是氣體的密度和水溶性。由氯氣的物理性質得,用向上排空氣法收集氯氣,因氯氣難溶於飽和食鹽水,也可用排飽和食鹽水收集。
(1)設計原則:根據氧化的溶解性或密度
(2)裝置基本類型:
裝置類型 排水(液)集氣法 向上排空氣集氣法 向下排空氣集氣法
裝 置
示意圖
適用范圍 不溶於水(液)的氣體 密度大於空氣的氣體 密度小於空氣的氣體
典型氣體 H2、O2、NO、CO、CH4、
CH2=CH2、CH≡CH Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S H2、NH3、CH4

3、凈化與乾燥裝置
尾氣吸收處理裝置:有三種:①用倒扣漏斗------極易溶於水的氣體;②玻璃管----能溶於水或溶於溶液的氣體的吸收(如用NaOH溶液吸收Cl2);③點燃法----處理CO。
(1)設計原則:根據凈化葯品的狀態及條件
(2)裝置基本類型:
裝置
類型 液體除雜劑(不加熱) 固體除雜劑(不加熱) 固體除雜劑(加熱)
適用
范圍
裝 置
示意圖

(3)氣體的凈化劑的選擇
選擇氣體吸收劑應根據氣體的性質和雜質的性質而確定,所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質,而不能與被提純的氣體反應。一般情況下:①易溶於水的氣體雜質可用水來吸收;②酸性雜質可用鹼性物質吸收;③鹼性雜質可用酸性物質吸收;④水分可用乾燥劑來吸收;⑤能與雜質反應生成沉澱(或可溶物)的物質也可作為吸收劑。
(4)氣體乾燥劑的類型及選擇
常用的氣體乾燥劑按酸鹼性可分為三類:
①酸性乾燥劑,如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性乾燥劑能夠乾燥顯酸性或中性的氣體,如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等氣體。
②鹼性乾燥劑,如生石灰、鹼石灰、固體NaOH。鹼性乾燥劑可以用來乾燥顯鹼性或中性的氣體,如NH3、H2、O2、CH4等氣體。
③中性乾燥劑,如無水氯化鈣等,可以乾燥中性、酸性、鹼性氣體,如O2、H2、CH4等。
在選用乾燥劑時,顯鹼性的氣體不能選用酸性乾燥劑,顯酸性的氣體不能選用鹼性乾燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的乾燥劑。能與氣體反應的物質不能選作乾燥劑,如不能用CaCI2來乾燥NH3(因生成 CaCl2•8NH3),不能用濃 H2SO4乾燥 NH3、H2S、HBr、HI等。
氣體凈化與乾燥注意事項
一般情況下,若採用溶液作除雜試劑,則是先除雜後乾燥;若採用加熱除去雜質,則是先乾燥後加熱。
對於有毒、有害的氣體尾氣必須用適當的溶液加以吸收(或點燃),使它們變為無毒、無害、無污染的物質。如尾氣Cl2、SO2、Br2(蒸氣)等可用NaOH溶液吸收;尾氣H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾氣CO可用點燃法,將它轉化為CO2氣體。
五、常見物質的分離、提純和鑒別
1.常用的物理方法——根據物質的物理性質上差異來分離。
混合物的物理分離方法
方法 適用范圍 主要儀器 注意點 實例
固+液 蒸發 易溶固體與液體分開 酒精燈、蒸發皿、玻璃棒 ①不斷攪拌;②最後用余熱加熱;③液體不超過容積2/3 NaCl(H2O)
固+固 結晶 溶解度差別大的溶質分開 NaCl(NaNO3)
升華 能升華固體與不升華物分開 酒精燈 I2(NaCl)
固+液 過濾 易溶物與難溶物分開 漏斗、燒杯 ①一角、二低、三碰;②沉澱要洗滌;③定量實驗要「無損」 NaCl(CaCO3)
液+液 萃取 溶質在互不相溶的溶劑里,溶解度的不同,把溶質分離出來 分液漏斗 ①先查漏;②對萃取劑的要求;③使漏斗內外大氣相通;④上層液體從上口倒出 從溴水中提取Br2
分液 分離互不相溶液體 分液漏斗 乙酸乙酯與飽和Na2CO3溶液
蒸餾 分離沸點不同混合溶液 蒸餾燒瓶、冷凝管、溫度計、牛角管 ①溫度計水銀球位於支管處;②冷凝水從下口通入;③加碎瓷片 乙醇和水、I2和CCl4
滲析 分離膠體與混在其中的分子、離子 半透膜 更換蒸餾水 澱粉與NaCl
鹽析 加入某些鹽,使溶質的溶解度降低而析出 燒杯 用固體鹽或濃溶液 蛋白質溶液、硬脂酸鈉和甘油
氣+氣 洗氣 易溶氣與難溶氣分開 洗氣瓶 長進短出 CO2(HCl)
液化 沸點不同氣分開 U形管 常用冰水 NO2(N2O4)
2、化學方法分離和提純物質
對物質的分離可一般先用化學方法對物質進行處理,然後再根據混合物的特點用恰當的分離方法(見化學基本操作)進行分離。
用化學方法分離和提純物質時要注意:
①最好不引入新的雜質;
②不能損耗或減少被提純物質的質量
③實驗操作要簡便,不能繁雜。用化學方法除去溶液中的雜質時,要使被分離的物質或離子盡可能除凈,需要加入過量的分離試劑,在多步分離過程中,後加的試劑應能夠把前面所加入的無關物質或離子除去。
對於無機物溶液常用下列方法進行分離和提純:
(1)生成沉澱法 (2)生成氣體法 (3)氧化還原法 (4)正鹽和與酸式鹽相互轉化法 (5)利用物質的兩性除去雜質 (6)離子交換法

常見物質除雜方法
序號 原物 所含雜質 除雜質試劑 主要操作方法
1 N2 O2 灼熱的銅絲網 用固體轉化氣體
2 CO2 H2S CuSO4溶液 洗氣
3 CO CO2 NaOH溶液 洗氣
4 CO2 CO 灼熱CuO 用固體轉化氣體
5 CO2 HCI 飽和的NaHCO3 洗氣
6 H2S HCI 飽和的NaHS 洗氣
7 SO2 HCI 飽和的NaHSO3 洗氣
8 CI2 HCI 飽和的食鹽水 洗氣
9 CO2 SO2 飽和的NaHCO3 洗氣
10 炭粉 MnO2 濃鹽酸(需加熱) 過濾
11 MnO2 C -------- 加熱灼燒
12 炭粉 CuO 稀酸(如稀鹽酸) 過濾
13 AI2O3 Fe2O3 NaOH(過量),CO2 過濾
14 Fe2O3 AI2O3 NaOH溶液 過濾
15 AI2O3 SiO2 鹽酸`氨水 過濾
16 SiO2 ZnO HCI溶液 過濾,

17 BaSO4 BaCO3 HCI或稀H2SO4 過濾
18 NaHCO3溶液 Na2CO3 CO2 加酸轉化法
19 NaCI溶液 NaHCO3 HCI 加酸轉化法
20 FeCI3溶液 FeCI2 CI2 加氧化劑轉化法
21 FeCI3溶液 CuCI2 Fe 、CI2 過濾
22 FeCI2溶液 FeCI3 Fe 加還原劑轉化法
23 CuO Fe (磁鐵) 吸附
24 Fe(OH)3膠體 FeCI3 蒸餾水 滲析
25 CuS FeS 稀鹽酸 過濾
26 I2晶體 NaCI -------- 加熱升華
27 NaCI晶體 NH4CL -------- 加熱分解
28 KNO3晶體 NaCI 蒸餾水 重結晶.
29 乙烯 SO2、H20 鹼石灰 加固體轉化法
30 乙烷 C2H4 溴的四氯化碳溶液 洗氣
31 溴苯 Br2 NaOH稀溶液 分液
32 甲苯 苯酚 NaOH溶液 分液
33 己醛 乙酸 飽和Na2CO3 蒸餾
34 乙醇 水(少量) 新制CaO 蒸餾
35 苯酚 苯 NaOH溶液、CO2 分液
3、物質的鑒別
物質的檢驗通常有鑒定、鑒別和推斷三類,它們的共同點是:依據物質的特殊性質和特徵反應,選擇適當的試劑和方法,准確觀察反應中的明顯現象,如顏色的變化、沉澱的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等,進行判斷、推理。
檢驗類型 鑒別 利用不同物質的性質差異,通過實驗,將它們區別開來。
鑒定 根據物質的特性,通過實驗,檢驗出該物質的成分,確定它是否是這種物質。
推斷 根據已知實驗及現象,分析判斷,確定被檢的是什麼物質,並指出可能存在什麼,不可能存在什麼。

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