14、色谱法测量吸附和扩散系数

色谱法测量吸附和扩散系数

1 引言

在分析吸附和扩散特性时，有多种方法可供选择。一些方法侧重于对单个颗粒进行动态分析，而色谱法是一种相对容易设置的方法。它通过测量示踪剂在填充柱中的出口浓度随时间的变化，来分析系统的吸附和扩散特性。不过，要准确提取颗粒内部的扩散阻力信息，需要仔细分离轴向扩散等外部因素的影响。

1.1 其他方法概述

• 单颗粒分析方法适用于微分吸附床或热重分析（TGA）方法，能确保等温性，可处理任何类型的系统，但耗时较长，且在处理多种吸附质时可能需要与其他方法结合。
• 时间滞后法可用于表征纯气体通过单个颗粒的扩散流、粘性流和表面流，但安装颗粒较为困难，且只能处理纯组分。
• 扩散池法在稳态或瞬态模式下可用于表征二元扩散系统，但在瞬态操作时有热效应，且数据处理较为繁琐。

1.2 色谱法优势与挑战

色谱法的系统设置相对简单，只需要将颗粒小心填充到圆柱柱中，注入示踪剂，并监测出口浓度。然而，出口浓度响应不仅受颗粒内部扩散阻力的影响，还受轴向扩散和柱内轴向流动的非理想行为的影响。因此，在可靠确定内部扩散阻力方面，色谱法存在一定的局限性。

方法	优点	缺点
单颗粒（DAB）	可靠数据，可处理任何类型系统，确保等温性	非常耗时，流速受限，难以处理多种吸附质