【正文】 內(nèi)部的拉力 ， 這種不平衡力場的存在導致表面 Gibbs焓的產(chǎn)生 。 具有一定吸附能力的多孔物質(zhì)都可以作吸附劑 吸附劑的主要特性 16 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附劑孔結(jié)構(gòu) 17 吸附分離 （ Adsorption Separation） （ 1） 較高的選擇性 以達到一定的分離要求； （ 2） 較大的吸附容量 以減小用量； （ 3） 較好的動力學及傳遞性質(zhì) 以實現(xiàn)快速吸附； （ 4） 較高的化學及熱穩(wěn)定性 不溶或極難溶于待處理流體以保 證吸附劑的數(shù)量和性質(zhì)； （ 5） 較高的硬度及機械強度 以減小磨損和侵蝕； （ 6） 較好的流動性 以便于裝卸； 吸附劑主要特征 18 吸附分離 （ Adsorption Separation） （ 7） 較高的抗污染能力 以延長使用壽命； （ 8） 較好的惰性 以避免發(fā)生不期望的化學反應； （ 9） 易再生 ； （ 10） 價格便宜 。 活性炭細孔分布情況： ? 微孔： 2 nm， 占總比表面 95％ ， 主要支配吸附量 ? 過渡孔： 2100nm， 5％ ， 起通道和吸附作用 ? 大孔： 10010000 nm， 不足 1％ ， 主要起通道作用 ，影響吸附速度 。 26 吸附分離 （ Adsorption Separation） ? 再生： 指在吸附劑本身結(jié)構(gòu)不發(fā)生或極少發(fā)生變化的情況下，用某種方法將被吸附的物質(zhì)，從吸附劑的細孔中除去， 以達到能夠重復使用的目的。 活性氧化鋁 29 吸附分離 （ Adsorption Separation） 化學式： Mex/n[(AlO2)x (SiO2)y]?mH2O 其中 Me陽離子， n為原子價數(shù)， m為結(jié)晶水分子數(shù)； 沸石分子篩由 高度規(guī)則的籠和孔 組成； 每一種分子篩都有相對均一的孔徑，其大小隨分子篩種類的不同而異； 強極性吸附劑 ， 對極性分子如 H2O、 CO H2S等有很強的親和力 ， 對氨氮的吸附效果好 ， 而對有機物的親和力較弱 。Al2O3 常用的有聚苯乙烯樹脂和聚丙烯酸酯樹脂等 。 41 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附平衡 在一定的條件下 ， 當流體與吸附劑接觸時 ，流體中的吸附質(zhì)將被吸附劑所吸附 ， 經(jīng)過足夠長的時間 ， 吸附質(zhì)在兩相中的含量達到定值不再變化 ，此時稱為 吸附平衡 ， 該平衡過程決定了吸附過程的方向和極限 。 adV/ spp44 吸附分離 （ Adsorption Separation） adV/ spp（ Ⅲ ） 這種類型較少見 。 吸附等溫線的類型 adV/ spp47 吸附分離 （ Adsorption Separation） 等溫吸附方程 亨利定律： 在固體表面上的吸附層從熱力學意義上可以認為是不同性質(zhì)的相 ， 它與氣體之間的平衡遵循一般的熱力學定律 。 ? 當 n10， 吸附等溫線幾乎變成矩形 ， 是不可逆吸附 。 影響因素包括：除溫度和溶質(zhì)濃度外 ， 溶劑種類 、 吸附質(zhì)的溶解度和離子化 、 各種溶質(zhì)之間的相互作用等 。 61 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附過程機理 吸附質(zhì)在吸附劑多孔表面上的吸附的過程分四步：（ 1） 吸附質(zhì)由流體的主體通過擴散 （ 分子擴散和對流擴 散 ） 傳遞到吸附劑顆粒的外表面 （ 外擴散 過程 ） 。 根據(jù)吸附過程機理 ， 對于某一瞬間 ， 特定的吸附過程 ， 按擬穩(wěn)態(tài)過程處理 ， 吸附速率可以分別由外擴散 、內(nèi)擴散或總傳質(zhì)速率方程表示 。 需要通過實驗測定。 特別適合于低濃度混合物的分離 吸附分離操作的應用 79 吸附分離 （ Adsorption Separation） 工業(yè)吸附分離過程實例 工業(yè)吸附過程 吸附劑 氣體主體分離 正構(gòu)鏈烷烴 /異構(gòu)鏈烷烴、芳烴 N2/O2 CO、 CH CO N Ar、 NH3/H2 氣體凈化 H2O/含烯烴的裂解氣、天然氣、合成氣、空氣等 CO2/天然氣等 硫化物 /天然氣、液化石油汽等 分子篩 分子篩 分子篩、活性炭 分子篩、硅膠等 分子篩 分子篩 活性炭 80 吸附分離 （ Adsorption Separation） 工業(yè)吸附分離過程實例 工業(yè)吸附過程 吸附劑 液體主體分離 正構(gòu)鏈烷烴 /異構(gòu)鏈烷烴、芳烴 對二甲苯 /間二甲苯、鄰二甲苯 果糖 /葡萄糖 液體凈化 異味物 /飲用水 硫化物 /有機物 石油餾分、糖漿和植物油脫色 分子篩 分子篩 分子篩 活性炭 分子篩 活性炭 81 反應精餾 （ Reactive Distillation） 反應精餾 反應精餾技術(shù)是精餾技術(shù)中的一個特殊的領(lǐng)域，在化工生產(chǎn)中將 反應和精餾結(jié)合 成一個過程的設想導致了反應精餾技術(shù)的出現(xiàn)。 ? 通常是在雙塔中完成的 。 91 反應精餾 （ Reactive Distillation） ? 反應精餾的應用也有其 局限性： ? （ 1） 僅適用于那些反應和精餾分離可以在同一溫度條件下進行的工藝過程； ? （ 2） 對于所有產(chǎn)物的相對揮發(fā)度介于反應物的相對揮發(fā)度之間和反應物和產(chǎn)物的相對揮發(fā)度基本相同的兩類情況不適用 。 超臨界流體萃取 ：是利用 SCF作為萃取劑 ， 從液體和固體中萃取出特定成分 ， 以達到某種分離的目的 。 ， 不會對產(chǎn)品和食品造成污染 。 這些影響因素 （ 如二氧化碳的溫度 、 壓力 、流量 、 夾帶劑；樣品的物理形態(tài) 、 粒度 、 粘度等 ） 交織在一起使萃取過程變得較為復雜 。 ? 而且溫度對溶解度的影響還與壓力有密切的關(guān)系： 在 壓力相對較低 時 ， 溫度升高溶解度降低 ；而在 壓力相對較高 時 ， 溫度升高二氧化碳的 溶解能力提高 。 111 超臨界流體萃取 （ Supercritical Fluid Extraction） ? 5. 物理形態(tài) ? 被萃取原料可能是固體、液體或氣體。 5 簡述吸附過程的優(yōu)點和缺點。 ? 在對粘性較大的物質(zhì)進行萃取時 ， 即使采用攪拌及升溫降粘等辦法 ， 效果仍不理想 ， 為此 ， 采用了 高壓噴射萃取技術(shù) 或利用 超聲波強化 超臨界萃取中的傳質(zhì)效果 。 ? 定量的極性成分 （ 即夾帶劑 ） 可以顯著地改變超臨界二氧化碳流體的極性 ， 拓寬其適用范圍 。 ? 溫度對提高超臨界流體溶解度的影響存在有利和不利兩種趨勢 。 即是利用二氧化碳 在超臨界狀態(tài)下 的對溶質(zhì)有 很高的溶解能力 而在 非超臨界狀態(tài)下 的對溶質(zhì)的 溶解能力又很低 的這一特性 ， 來實現(xiàn)對目標成分的提取和分離 。 因此 ，超臨界流體萃取 效率一般都高于液體溶劑萃取 。 超臨界流體 ：指處于超過物質(zhì)本身臨界溫度和臨界壓力狀態(tài)時的流體 。 ? 對于某些難分離物系 ， 可以利用反應精餾技術(shù) 獲得較純的產(chǎn)品 。 反應精餾的分類 85 反應精餾 （ Reactive Distillation） ☆ 利用精餾促進反應的反應精餾 ? 可逆反應 如：醇與酸進行酯化反應 ? 連串反應 ? A→R→S 86 反應精餾 （ Reactive Distillation） ☆ 利用反應促進精餾的反應精餾 ? 利用異構(gòu)體與反應添加劑之間反應能力的差異 ， 通過反應精餾而實現(xiàn)分離是異構(gòu)體分離技術(shù)之一 。 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。 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)沿壁向里擴散 。 有的情況下 ， 外擴散速率比內(nèi)擴散速率慢 ， 吸附速率由外擴散速率所控制 ， 稱為 外擴散控制 ， 較多的情況是內(nèi)擴散的速率比外擴散慢 ， 過程為 內(nèi)擴散控制 。 ? 對于 低濃度溶液 的吸附 ， 可以用 Langmuir和Freundlich來描述 ， 注意將其中的壓力換成液相濃度 。 58 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附的機理比氣相復雜 。但壓力增加到一定程度后，吸附量 不再變化，也就是說，吸附達到了平衡。 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 ， 有毛細凝聚現(xiàn)象 。 吸附劑孔徑大小不一 ， 發(fā)生多分子層吸附 。 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。 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)負電荷基團的靜電吸 附作用。Al2O3Al2O3 比表面積約為 200~300m2/g，對水分有 極強的吸附能力 。 活性炭 25 吸附分離 （ Adsorption Separation） 活性炭對物質(zhì)的吸附規(guī)律 非極性吸附劑在極性介質(zhì)中對非極性物質(zhì)具有較強的吸附 ，因此在水中吸附能力大于有機溶劑中的吸附能力 。 活化： 形成發(fā)達的細孔 ， 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