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解吸（脱附）循环操作构成，由于实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。 一 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。 二 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 O2 就是基于两者在扩散速率上的差异。N2和 O2 都是非极性分子，分子直径十分接近（O2 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 O2 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 O2 在碳分子筛微孔内的扩散速度存在明显差异，如：35℃时，O2 的扩散速度为 2.0×106 ，O2的 速 度 比N2 快30 倍 ， 因 此 当 空 气 与 碳 分 子 筛 接 触 时 ， O2 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 提 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 。 ...
