[发明专利]基于等比扩散相似原理设计固定床吸附反应器参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程水质净化领域，特别涉及一种基于等比扩散相似原理设计固定床吸附反应器参数的方法。

背景技术

吸附是分离和净化气体和液体混合物的重要单元操作之一。其原理为：选择性使用某些多孔固体，有针对性地在多孔介质表面富集流动载体中的一个或几个成分，使其与流动载体分离。吸附作用起因于固体颗粒的表面力，如范德华力或原子或官能团之间的化学键作用。吸附传质分为外扩散、内扩散和吸附三个步骤。吸附质首先由流动介质主体通过固体颗粒周围的气膜（或液膜）对流扩散至固体颗粒的外表面，这一传质步骤称为组分的外扩散；然后，吸附质从固体颗粒外表面沿固体内部微孔扩散至固体的内表面，称为组分的内扩散；最后，组分被固体吸附剂吸附。对多数吸附过程，组分的内扩散是吸附传质的主要阻力所在，因此吸附过程的反应速率由内扩散所控制。

吸附操作在化工、医药、环保等行业中被广泛使用。在水处理工艺中，吸附技术常被以固定床吸附器的形式应用于去除污水中的有机物、氨氮、总磷、重金属离子等污染物指标。在工程实践中，由于各个工程项目涉及的原水水质具有一定复杂性或独特性，为确定吸附反应器的设计参数和吸附操作的运行参数，有必要搭建中试设备并进行中试试验。然而，在实际工程实践中，由于经费和时间限制，技术人员往往无法进行耗时数月的中试试验，而仅仅通过参考文献估算设计参数数值，进行吸附反应器设计。这样导致的问题是：1）反应器设计能力不足，短时间使用即发生穿透现象，需频繁更换吸附剂或进行解吸和再生操作；2）反应器设计过大，带来不必要的材料和能源浪费。

发明内容

为了克服上述所存在的问题，本发明的目的在于开发一种基于等比扩散相似原理设计固定床吸附反应器参数的方法，以快速定量与固定床吸附反应器设计和运行相关的反应器尺寸、吸附剂用量、空床流速等重要参数，为工程设计和设备运行提供准确信息。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种基于等比扩散相似原理设计固定床吸附反应器参数的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：首先依据文献和工程经验确定工程用吸附剂及使用该吸附剂处理污染物的工程空床接触时间为EBCT_LC，所述的工程用吸附剂粒径为d_LC；

步骤2：设置实验室反应装置，其中所述的实验室反应装置的实验用吸附剂粒径为d_SC，所述的实验用吸附剂为工程用吸附剂研碎所得，所述的实验空床接触反应时间EBCT_SC；所述的实验反应装置吸附柱内径为D_SC；所述的实验室反应装置吸附柱长度为l_SC；所述的实验室反应装置满足下列条件：

SF=dLCdSC,]]>所述的0<SF<100；

EBCTSC=EBCTLCSF;]]>

DSCdSC≥25;]]>