【正文】 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 ） 。 ? 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 。 ? C曲線： 吸附量與溶液濃度之間成線形關(guān)系 。 液相吸附的特點 59 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附等溫線分類 ? Giles等研究了有機溶劑組成的溶液 ， 按吸附等溫線離原點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 : 吸附曲線離開原點的一段向濃度坐標(biāo)軸方向凸出 ， 與 Langmuir等溫吸附曲線類似 。 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 。 58 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附的機理比氣相復(fù)雜 。 56 吸附分離 （ Adsorption Separation） 多組分吸附的等溫方程 實驗數(shù)據(jù)表明：一個組分的吸附可增加 ， 降低或不影響另外組分的吸附 ， 這取決于被吸附分子間的相互作用 。 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吸附質(zhì) A， 其他組分的吸附都可以忽略不計 ， 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 。 ? 當(dāng) n10， 吸附等溫線幾乎變成矩形 ， 是不可逆吸附 。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(dá)到了平衡。 Langmuir吸附等溫式的 缺點 ： Langmuir吸附等溫式 Langmuir吸附等溫式適用于 Ⅰ 型等溫線和 Ⅱ 型等溫線 的低壓部分。 ，其實大部分表面是不均勻的。 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(xué)意義上可以認(rèn)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(xué)定律 。 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 。 在比壓較高時 ， 有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象 。 如 352K時 ，Br2在硅膠 上的吸附 屬于這種類型 。 adV/ spp44 吸附分離 （ Adsorption Separation） adV/ spp（ Ⅲ ） 這種類型較少見 。 吸附劑孔徑大小不一 ， 發(fā)生多分子層吸附 。例如 78 K時 N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附 。 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 。 41 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附平衡 在一定的條件下 ， 當(dāng)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(dá)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 。 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。 吸附樹脂 39 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附樹脂 1)組成結(jié)構(gòu)： 有機高分子聚合物的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 吸附樹脂可分為 非極性 、 中極性 、 極性及強極性 四類 。 常用的有聚苯乙烯樹脂和聚丙烯酸酯樹脂等 。 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)電荷基團的靜電吸 附作用。 A型分子篩 33 吸附分離 （ Adsorption Separation） A型分子篩 34 吸附分離 （ Adsorption Separation） X型分子篩 35 吸附分離 （ Adsorption Separation） X型分子篩 36 吸附分離 （ Adsorption Separation） 硅藻土是由硅藻類植物死亡后的硅酸鹽遺骸形成的 ，基本質(zhì)是 含水的無定形 SiO2， 并含有少量 Fe2O MgO、Al2O3及有機雜質(zhì) ， 外觀一般呈淺黃色或淺灰色 ， 優(yōu)質(zhì)的呈白色 ， 質(zhì)軟 ， 多孔而輕 。Al2O3Al2O3Al2O3Al2O32SiO2 10X (鈣型 ) 8 ~ 9 Al2O3Al2O3) 典型化學(xué)組成 SiO2:Al2O3 3A (鉀型） ~3 2/3K2O 活性氧化鋁 29 吸附分離 （ Adsorption Separation） 化學(xué)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 。 比表面積約為 200~300m2/g，對水分有 極強的吸附能力 。 硅膠 硅膠是極性吸附劑，難于吸附非極性物質(zhì)，易于吸附極性物質(zhì)（如水、甲醇等），如吸濕，高濕度氣體的干燥。 活性碳的再生 27 吸附分離 （ Adsorption Separation） 硅膠： 是一種堅硬無定形鏈狀或網(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 。 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(xì)孔中除去， 以達(dá)到能夠重復(fù)使用的目的。 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 。 23 吸附分離 （ Adsorption Separation） 活性炭種類 顆粒大小 表面積 吸附力 吸附量 洗脫 粉末活性炭 小 大 大 大 難 顆粒活性炭 較小 較大 較小 較小 難 錦綸活性炭 大 小 小 小 易 粉末活性炭 錦綸活性炭 2） 種類 ：粉末活性炭、顆?；钚蕴俊㈠\綸活性炭 吸附能力為粉末活性炭＞顆?；钚蕴浚惧\綸活性炭 24 吸附分離 （ Adsorption Separation） ： 活性炭本身是非極性的，但由于表面共價健不飽和易與其它元素如氧、氫結(jié)合，生成各種含氧官能團。 所以 ， 在實際應(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選擇合適的活性炭 。 活性炭細(xì)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 。 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 。 是由煤或木質(zhì)原料加工得到的產(chǎn)品 ， 通常一切含碳的物料 ， 如煤 、 木材 、 果核 、秸稈等都可以加工成黑炭 ， 經(jīng)活化后制成活性炭 。 ? 凝膠型 ： 纖維素凝膠 ， 瓊脂糖凝膠 ， 匍聚糖凝膠等 。 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(dá)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(xué)及傳遞性質(zhì) 以實現(xiàn)快速吸附； （ 4） 較高的化學(xué)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(xué)反應(yīng)；