吸附分離技術(shù)ppt課件(2)(已修改)
2025-05-24 07:28 本頁(yè)面
【正文】 吸附分離技術(shù) 吸附分離脈絡(luò) ? 概述 吸附的定義、分類、常用吸附劑和制法、附劑的性能要求 ? 吸附的基本理論 吸附過(guò)程 、 吸附熱力學(xué) 、 吸附動(dòng)力學(xué) 、 吸附作用力 、 影響吸附的因素 、 吸附劑的再生 ? 吸附工藝 間歇吸附 、 固定床吸附 、 連續(xù)式吸附 、 脫附設(shè)備 ? 吸附法的應(yīng)用 一 . 概述 20世紀(jì) 70年代以來(lái)，吸附分離技術(shù)作為一種低能耗的固相萃取分離技術(shù)，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中受到廣泛關(guān)注。它是利用具有較強(qiáng)吸附能力的多孔性固體吸附劑，選擇性的將一種或一類物質(zhì)吸附在固體表面，從而實(shí)現(xiàn)流體混合物中不同組分的分離。吸附過(guò)程實(shí)質(zhì)上是通過(guò)相界面上的吸附作用以達(dá)到一種或數(shù)種組分在固相吸附劑上的富集濃縮。 吸附的定義 吸附是一種表面現(xiàn)象 ， 是指固體表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能 ， 當(dāng)某些物質(zhì)碰撞固體表面時(shí) ， 受到這些不平衡力的吸引而停留在固體表面上 ， 被吸附分子在吸附劑表面濃度高于溶液本體相中濃度 。 具有 一定吸附能力的固體材料稱為 吸附劑 ， 被吸附的物質(zhì)稱為 吸附質(zhì) 。 溶劑 /水 吸附質(zhì) 相互作用 (如溶解 ) 吸附劑 吸附的分類 ?物理吸附 （范德華引力、偶極 偶極作用、氫鍵） ?化學(xué)吸附 （通過(guò)形成化學(xué)鍵的吸附 離子鍵、配位鍵 （螯合樹(shù)脂）、 易裂解的共價(jià)鍵 (高分子催化劑 )） ?親和吸附 （對(duì)目標(biāo)物呈現(xiàn)專一性或高選擇性。這種吸附專一性或分子識(shí)別性能，來(lái)源于氫鍵、范德華引力、偶極 偶極作用等多種鍵力的空間協(xié)同作用） 吸附性能 吸附類型 物理吸附 化學(xué)吸附 作用力 選擇性 吸附層 吸附熱 吸附速度 穩(wěn)定性 溫度的影響 分子引力 一般沒(méi)選擇 多層吸附 較小，一般在 kJ/mol以內(nèi) 快 不穩(wěn)定，易解吸 溫度升高，吸附量降低 化學(xué)鍵 有選擇 單層吸附 較大，一般在 ～ 較慢 較穩(wěn)定，不易解吸 溫度升高，吸附速度增加 物理吸附和化學(xué)吸附之間的區(qū)分并沒(méi)有嚴(yán)格的界限。在實(shí)際的吸附過(guò)程中，上述幾類吸附往往同時(shí)存在。物理吸附和化學(xué)吸附在一定條件下也是可以互相轉(zhuǎn)化的。同一物質(zhì)，可能在較低溫度下進(jìn)行物理吸附，而在較高溫度下往往又是化學(xué)吸附。 常用吸附劑 吸附分離材料 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 無(wú)機(jī)吸附劑 高分子吸附劑 炭質(zhì)吸附劑 按吸附機(jī)理分類 化學(xué)吸附 物理吸附 親和吸附 離子交換劑 螯合劑 可再生高分子試劑和催化劑 陽(yáng)離子交換劑 陰離子交換劑 兩性離子交換劑 按形態(tài)和孔結(jié)構(gòu)分類 球型樹(shù)脂（大孔、凝膠、大網(wǎng)） 離子交換纖維與吸附性纖維 無(wú)定型顆粒吸附劑 免疫吸附劑 仿生吸附劑 非極性吸附劑 中極性吸附劑 極性吸附劑 具有一定晶體結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)化合物，最典型的天然無(wú)機(jī)吸附劑為 沸石類 （ Zeolite),包括方沸石、菱沸石、絲光沸石、交沸石、鈉沸石等。其它天然的 硅鋁酸鹽 如蒙脫土、綠砂以及 長(zhǎng)石類礦物 （正長(zhǎng)石、鈉長(zhǎng)石、灰長(zhǎng)石、鈣長(zhǎng)石）也可作為無(wú)機(jī)吸附劑使用。 人工合成的無(wú)機(jī)吸附劑有 合成沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠、磷酸鋯等 。 無(wú)機(jī)吸附劑 (1) 硅膠 硅膠有天然的，也有人工合成的。天然的多孔 SiO2通常稱為 硅藻土 ，人工合成的稱為 硅膠 ，用 水玻璃 制取。 (2) 活性氧化鋁 活性氧化鋁： 活性氧化鋁對(duì)水有較強(qiáng)的親合力，因此工業(yè)上常將其用作氣（液）體的干燥劑。而它的再生溫度又比分子篩低得多?？捎没钚匝趸X干燥的部分工業(yè)氣體包括：Ar、 He、 H 氟利昂 、氟氯烷等。另外，活性氧化鋁還可用作催化劑載體。 活性氧化鋁 Al(OH)3由三水合鋁或三水鋁礦加熱脫水制成。根據(jù)制造工藝不同，氧化鋁分為低溫氧化鋁和高溫氧化鋁。前者的活化溫度低于 600℃ ，其不同形態(tài)的氧化化鋁包括 ρ、 χ、 η和 γ型氧化鋁；后者的活化溫度為 9001000℃ ，其中包括 кθ和 δ氧化鋁。一般在工業(yè)上所用的氧化鋁多用拜耳法制成， 炭質(zhì)吸附劑 炭質(zhì)吸附劑 包括 活性炭、活性炭纖維以及炭化樹(shù)脂 。其中活性炭為微晶類碳系，微晶尺寸 13nm?；钚蕴康恼? 體外觀為無(wú)定形顆粒。 活性炭 是一種 非極性吸附劑 ，是由含碳為主的物質(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。其外觀為暗黑色，有 粒狀 和 粉狀 兩種。活性炭主要成分除碳以外，還有少量的 氧、氫、硫等元素， 以及含有水分、灰分。它具有良好的吸附性能和 穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì) ，可以耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，能經(jīng)受水浸、高溫、高壓作用，不易破碎。 (1) 活性炭 與其它吸附劑相比，活性炭具有 巨大的比表面積 ，通?？蛇_(dá) 5001700m2/g，因而形成強(qiáng)大的吸附能力。 微孔的容積 約為 ，比表面積占活性炭總比表面積的 95%以上。 過(guò)渡孔的容積 通常為 ，比表面積一般不超過(guò)總比表面積的 5%； 大孔的容積 為 。 在 氣相吸附 中，吸附容量在很大程度上 決定于微孔 ，而在 液相吸附 中， 過(guò)渡孔 則起主要作用。 由 C、 H等元素組成的聚合物，經(jīng)過(guò)直接或間接熱處理得到的碳質(zhì)吸附劑。 (2) 炭化樹(shù)脂 CHA111樹(shù)脂的外表面 MCH111樹(shù)脂的外表面 ND900樹(shù)脂的外表面 (3) 活性炭纖維 (ACF) 根據(jù)生產(chǎn)中前驅(qū)體的不同，目前實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的活性炭纖維產(chǎn)品主要分為粘膠基ACF、酚醛基 ACF、聚丙稀腈基 ACF(PANACF)、瀝青基 ACF(pitchACF)等。 ACF有豐富的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，有多種形式的制成品，與粉末狀和顆粒狀吸附材料相比，吸附和脫附速率更快；另外，ACF在震動(dòng)下不產(chǎn)生裝填松動(dòng)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1