【正文】 吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種等溫線 。 43 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附等溫線的類型 （ Ⅱ ） 常稱為 S型等溫線 。 吸附平衡關(guān)系可以用不同的方法表示 ，通常用 吸附等溫線和吸附等溫式 表示 。 2)特點(diǎn)： 選擇性好；解吸容易；機(jī)械強(qiáng)度好；流體阻力較 小；價(jià)格高。 吸附樹脂品種很多 ， 單體的變化和單體上官能團(tuán)的變化可賦予樹脂以各種特殊的性能。 硅藻土的多孔結(jié)構(gòu)使它成為一種良好吸附劑 ， 在食品 、 化工生產(chǎn)中常用來(lái)作助濾劑及脫色劑 。5SiO2 5 鈉 絲光沸石 ~ 5 Na2O 13X (鈉型 ) 9 ~ 10 Na2OAl2O32SiO2 2 4A (鈉型） ~4 Na2O 沸石分子篩 30 吸附分離 （ Adsorption Separation） 球形分子篩顆粒 31 吸附分離 （ Adsorption Separation） 常用沸石分子篩 型號(hào) 孔徑 (197。 28 吸附分離 （ Adsorption Separation） 化學(xué)式： Al2O3?nH2O 含水氧化鋁加熱脫水制成的一種 極性吸附劑 ； 與硅膠相比，具有良好的 機(jī)械強(qiáng)度 。 1）加熱再生法： 分為高溫再生和低溫再生；常采用高溫再生； 2）脫水 （活性炭與液體分離）－干燥（ 100－ 150℃ ）－炭化（ 300－ 700℃ ）－活化（用蒸汽）－冷卻； 3）藥劑再生法： 酸堿、有機(jī)溶劑； 4）化學(xué)氧化法： 濕式氧化、臭氧； 5）生物再生法： 利用微生物作用 。 目前已證實(shí)的含氧官能團(tuán)有： － OH基、－ COOH基 由于這種微弱極性，使極性溶質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)吸附加強(qiáng) 。 活性炭 22 吸附分離 （ Adsorption Separation） 粒狀碳成品 粉狀碳成品 活化 → 洗滌 → 捏合成型 → 炭化 炭化 → 破碎、造粒 原料 → 干燥 → 篩分 制造過(guò)程 一般來(lái)說(shuō) ， 吸附量主要受小孔支配 ， 但對(duì)于分子量（ 或分子直徑 ） 較大的吸附質(zhì) ， 小孔幾乎不起作用 。 炭化： 把原料熱解成炭渣 ， 溫度： 200－ 600度 。 吸附劑主要特征 19 吸附分離 （ Adsorption Separation） ? 多孔型 ： 活性炭 、硅膠 、 硅藻土；大網(wǎng)格吸附劑 ， 有機(jī)高分子材料 ， 如聚苯乙烯 ，聚酯 。 穩(wěn)定性好： 吸附劑應(yīng)具有較好的熱穩(wěn)定性 ， 在較高溫度下解吸再生其結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生太大的變化 。 固體物質(zhì)不能像液體那樣可通過(guò)收縮表面來(lái)降低系統(tǒng)的表面Gibbs焓 ， 但它可利用表面上的剩余力 ， 從周圍介質(zhì)中捕獲其它物質(zhì)粒子 ， 使其不平衡力場(chǎng)得到某種程度的補(bǔ)償 ，從而導(dǎo)致表面 Gibbs焓的降低 。 吸附分離操作的分類 8 吸附分離 （ Adsorption Separation） 化學(xué)吸附： 又稱活性吸附，是由吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的，其強(qiáng)弱取決于兩種分子之間化學(xué)鍵力的大小。 吸附分離 4 吸附分離 （ Adsorption Separation） ? 吸附操作是通過(guò)多孔固體物質(zhì)與某一混合組分體系（ 氣體或液體 ）接觸，有選擇地使體系中的一種或多種組分附著于固體表面，從而實(shí)現(xiàn)特定組分分離的操作過(guò)程。 ? 被吸附到固體表面的組分 ——稱為吸附質(zhì) ? 吸附吸附質(zhì)的多孔固體 ——稱為吸附劑 ? 吸附質(zhì)附著到吸附劑表面的過(guò)程 ——稱為吸附 ? 吸附質(zhì)從吸附劑表面逃逸到另一相的過(guò)程 ——稱為解吸 ? 吸附過(guò)程發(fā)生在 ——“氣－固 ” 或 “ 液－固 ” 非均相界面 吸附分離操作的基本概念 5 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附過(guò)程通常包括： 待分離料液與吸附劑混合、吸附質(zhì)被吸附到吸附劑表面 、 料液流出 、 吸附質(zhì)解吸回收 等四個(gè)過(guò)程。 ① 如石灰吸附 CO2 → CaCO 3 ② 吸附熱大，一般在較高溫下進(jìn)行； ③ 具有選擇性，單分子層吸附； ④ 化學(xué)鍵力大時(shí)，吸附不可逆 。 為提高吸附量 ， 應(yīng)盡可能的增加吸附劑的比表面 ， 許多粉狀或多孔性物質(zhì) ， 往往都具有良好的吸附性能 。 同時(shí) ， 還應(yīng)具有耐酸堿的良好化學(xué)穩(wěn)定性 。 ? 凝膠型 ： 纖維素凝膠 ， 瓊脂糖凝膠 ， 匍聚糖凝膠等 。 活化： 形成發(fā)達(dá)的細(xì)孔 ， 有兩種辦法 : 氣體法：通入水蒸氣 ， 溫度在 800－ 1000度； 藥劑法：加入氯化鋅 、 硫酸 、 磷酸等 比表面積： 500－ 1700 m2/g 活性炭 21 吸附分離 （ Adsorption Separation） a. 比表面積越大 ， 吸附量越大 。 所以 ， 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 應(yīng)根據(jù)吸附質(zhì)的直徑大小和活性炭的孔徑分布來(lái)選擇合適的活性炭 。 活性炭 25 吸附分離 （ Adsorption Separation） 活性炭對(duì)物質(zhì)的吸附規(guī)律 非極性吸附劑在極性介質(zhì)中對(duì)非極性物質(zhì)具有較強(qiáng)的吸附 ，因此在水中吸附能力大于有機(jī)溶劑中的吸附能力 。 活性碳的再生 27 吸附分離 （ Adsorption Separation） 硅膠： 是一種堅(jiān)硬無(wú)定形鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒 硅膠的化學(xué)式： SiO2?nH2O 用硫酸處理硅酸鈉水溶液 ， 生成凝膠 。 比表面積約為 200~300m2/g，對(duì)水分有 極強(qiáng)的吸附能力 。) 典型化學(xué)組成 SiO2:Al2O3 3A (鉀型） ~3 2/3K2OAl2O32SiO2 10X (鈣型 ) 8 ~ 9 Al2O3Al2O3 硅藻土 37 吸附分離 （ Adsorption Separation） ?1） 組成結(jié)構(gòu)： Ca3（ PO4） 2 ，多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)凝膠 ?2） 種類： 磷酸鈣 — Ca3（ PO4） 2 ； 磷酸氫鈣 —CaHPO4 ? 2H2O； 羥基磷酸鈣 —Ca5（ PO4） 3?OH ?3） 吸附性質(zhì)： 其中 Ca2+與蛋白質(zhì)負(fù)電荷基團(tuán)的靜電吸 附作用。 吸附樹脂可分為 非極性 、 中極性 、 極性及強(qiáng)極性 四類 。 3)類型： 非極性吸附劑 ——芳香族（苯乙烯等）； 中等極性吸附劑 ——脂肪族（甲基丙烯酸酯等）； 極性吸附劑 ——含硫氧、酰氨、氮氧等基團(tuán)。 42 吸附分離 （ Adsorption Separation） 氣體的吸附平衡 Brunauer等將單組分氣體的吸附等溫線分為 5種不同的類型 ， 吸附等溫線的差別是由于 吸附劑與吸附質(zhì)分子之間不同的作用 造成的 。 吸附劑孔徑大小不一 ， 發(fā)生多分子層吸附 。 如 352K時(shí) ，Br2在硅膠 上的吸附 屬于這種類型 。 吸附等溫線的類型 46 吸附分離 （ Adsorption Separation） （ Ⅴ ） 發(fā)生多分子層吸附 ， 有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象 。 ，其實(shí)大部分表面是不均勻的。但壓力增加到一定程度后，吸附量 不再變化，也就是說(shuō)，吸附達(dá)到了平衡。 54 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附等溫方程 ? Toch方程： ? ?? ? ttsKpKpqq 11 ?????????????? pKepKesqqsss11ln2? Unilan 方程： 55 吸附分離 （ Adsorption Separation） 多組分吸附的等溫方程 工業(yè)上吸附多為多組分吸附 ， 如果氣體混合物中只有一個(gè)吸附質(zhì) A， 其他組分的吸附都可以忽略不計(jì) ， 則仍適用單組分吸附平衡關(guān)系估算吸附質(zhì)A的吸附量 ， 只是用組分的分壓表示 。 58 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附的機(jī)理比氣相復(fù)雜 。 液相吸附的特點(diǎn) 59 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附等溫線分類 ? Giles等研究了有機(jī)溶劑組成的溶液 ， 按吸附等溫線離原點(diǎn)最近一段曲線的斜率變化 ， 將液相吸附等溫線分為四類 : ? S曲線 : 吸附曲線離開原點(diǎn)的一段向濃度坐標(biāo)軸方向凸出 ， 與 Langmuir等溫吸附曲線類似 。 ? 對(duì)于 低濃度溶液 的吸附 ， 可以用 Langmuir和Freundlich來(lái)描述 ， 注意將其中的壓力換成液相濃度 。 62 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附過(guò)程機(jī)理 對(duì)于 化學(xué)吸附 ， 吸附劑與吸附質(zhì)之間有化學(xué)鍵的形成 ， 第四步 可能 較慢 ， 甚至是控制步驟 。 有的情況下 ， 外擴(kuò)散速率比內(nèi)擴(kuò)散速率慢 ， 吸附速率由外擴(kuò)散速率所控制 ， 稱為 外擴(kuò)散控制 ， 較多的情況是內(nèi)擴(kuò)散的速率比外擴(kuò)散慢 ， 過(guò)程為 內(nèi)擴(kuò)散控制 。 外擴(kuò)散傳質(zhì)速率 （氣膜或液膜傳質(zhì)速率）： 吸附質(zhì)從流體主體擴(kuò)散到吸附劑外表面的速率。 后者是由于微孔表面吸附了吸附劑后 ， 沿孔口向里表面上存在吸附劑的濃度梯度 ， 使吸附質(zhì)沿壁向里擴(kuò)散 。 ? 日常生活：木炭吸濕、吸臭；防腐劑；吸濕劑（硅膠） 76 吸附分離 （ Adsorption Separation） 活性碳 應(yīng)用于工業(yè)廢水 ， 主要 為有機(jī)物 、 氯 氣 及微量不 純 物之去除 ， 其亦常 與離子交換樹脂組合 以 制造超純水 。 活性碳 凈 水 處理 78 吸附分離 （ Adsorption Separation） ? 化工領(lǐng)域 ： 產(chǎn)品的分離提純，如制糖品工業(yè)，用活性炭處理糖液， 吸 附其中雜質(zhì)，得到潔白的產(chǎn)品。 82 反應(yīng)精餾 （ Reactive Distillation） 反應(yīng)精餾的原理 ? 反應(yīng)精餾就是在進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)用精餾方法分離出產(chǎn)物的過(guò)程 。 反應(yīng)精餾的分類