15、间歇吸附器分析方法详解

间歇吸附器分析方法详解

1. 引言

在表征吸附系统的吸附和扩散特性时，时间滞后法、扩散池法和色谱法是常用的有效手段。不过，这些方法在扩展应用到多组分系统或非线性等温线等情况时，会受到一定的限制。这里将介绍一种新的方法——间歇吸附器法，它操作简便，能应对吸附系统中各种复杂情况。

间歇吸附器的制备方式有多种：
- 方式一：将一定量的固体样品置于封闭容器中，再引入一定量的吸附质，并用搅拌装置搅拌容器内物质。
- 方式二：把颗粒固定在与搅拌器相连的网篮中，旋转搅拌器，然后向容器中引入吸附质。
- 方式三：将一定量的固体填充到与闭环相连的小柱中，向闭环中引入吸附质，并使内容物以一定速度循环通过固体床层，确保气体在闭环中的停留时间远小于吸附时间。

在这三种配置中，第三种是首选。因为它便于将固体填充到小柱中，还能调节气体通过柱子的循环速率，有效移除吸附过程释放的热量，维持系统的等温性。这三种配置都需要监测气相中吸附质的浓度，可通过热导检测器（TCD）或傅里叶变换红外光谱仪（FT - IR）等手段实现连续监测。

2. 质量平衡方程的一般表述

间歇吸附器的质量平衡方程比色谱法的要简单，主要涉及容器和颗粒内的平衡方程。

颗粒内的质量平衡方程取决于颗粒内部的扩散和吸附机制。这里将介绍几种简单的扩散和吸附模型，这些模型有解析解，可用于参数确定。对于其他复杂模型，也可用于间歇吸附器法，但参数确定需通过数值方法。

容器内的质量平衡方程（假设完全混合）为：
[V\frac{dC_b}{dt} = -A\cdot J_{R}]
其中，(V)是容器体积，(C_b)是容器中吸附质的浓