[发明专利]测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法

权利要求书

1.一种测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(I)对待测量的多孔介质体系输入一个外界浓度或压力扰动；

(II)用瞬态吸附速率法测量多孔介质在受到扰动后而产生的吸附量变化，所述测量包括：

测量各个时刻瞬态下多孔介质吸附量q_i，

测量多孔介质所达到的平衡吸附量q_∞，

测量初始时刻多孔介质的吸附量q₀；

(III)计算各个时刻瞬态下的归一化吸附量X_i和多孔介质所达到的归一化饱和吸附量X_∞；

(IV)根据扰动条件下多孔介质所能达到的平衡吸附量，将所得到的吸附量变化数据用式(1)进行数据处理，获得以饱和吸附量为基准的归一化吸附量随时间变化曲线，

(V)确定所述多孔介质传质的控制步骤，所述控制步骤包括多孔介质表面传质和孔道内扩散，得到式(2)所示的控制方程，并通过所述方程确定多孔介质中的表界面传质系数α，

在式(2)中，l表示多孔介质的特征长度，t表示吸附时间；

(VI)根据所述表界面传质系数α，通过公式(3)计算平板形多孔介质孔内扩散系数D；

在式(3)中，L表示孔内扩散的特征时间与表界面传质的特征时间之间的比值，β_n表示方程求解过程中的参数；

(VII)通过所述控制方程(2)，拟合计算多孔介质的吸附量随时间变化过程，并获得多孔介质的表界面传质系数与孔内扩散系数；

所述多孔介质选自分子筛。

2.根据权利要求1所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，根据确定系数公式(4)判断所述控制方程求解出的曲线与实验所获得的吸附量随时间变化曲线的相对误差；

在式(4)中，R²表述通过计算与实验测量的吸附量之间的确定系数，X_i^cal表示通过控制方程计算出的各个时刻瞬态下的归一化吸附量，表示测定条件下各个时刻瞬态下的归一化吸附量的平均值。

3.根据权利要求1所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据多孔材料具体的形貌选取合适的公式以确定孔内扩散系数，

对于球形多孔介质选用公式(5)：

对于立方体多孔介质需选用公式(6)：

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，所述吸附量变化包括来源于多孔介质的质量变化、浓度变化或者光信号变化。

5.根据权利要求1或2所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，在输入所述外界浓度或压力扰动的步骤中，设置压力控制器的速率阈值为10毫巴/分钟～80毫巴/分钟。

6.根据权利要求1或2所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，测量吸附量信号变化的数据采集时间分辨率应为0.1秒～10秒。

7.根据权利要求1或2所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，在测量多孔介质的平衡吸附量的步骤中，在相应的浓度或压力条件下，多孔介质的平衡吸附量相较于同样条件下前段时刻所测得的吸附量的相对误差为0.01％～1％。

8.根据权利要求1或2所述的测量多孔介质表界面传质系数与孔内扩散系数的方法，其特征在于，将所述控制方程(2)用于描述初始时刻多孔介质宏观物理量的变化过程。