【正文】 （ 9） 易再生 ； （ 10） 價(jià)格便宜 。 同時(shí) ， 還應(yīng)具有耐酸堿的良好化學(xué)穩(wěn)定性 。 選擇性高： 對(duì)要分離的目的組分有較大的選擇性 。 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 。 吸附法的特點(diǎn) 12 吸附分離 （ Adsorption Separation） 優(yōu)點(diǎn) ： ? pH變化 小，適于穩(wěn)定性差的物質(zhì) ? 操作簡(jiǎn)便，安全，設(shè)備簡(jiǎn)單 ? 有機(jī)溶劑摻入少 缺點(diǎn) ： ?選擇性差 ?無(wú)機(jī)吸附劑性能不穩(wěn)定 ?收率低 ?不能連續(xù)操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大 ?碳粉等吸附劑有粉塵污染 吸附法的特點(diǎn) 13 吸附分離 （ Adsorption Separation） 一般地 ， 固體表面層的物質(zhì)粒子受到指向內(nèi)部的拉力 ， 這種不平衡力場(chǎng)的存在導(dǎo)致表面 Gibbs焓的產(chǎn)生 。 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 。 ① 吸附熱較小 （ 放熱過(guò)程 ， 吸附熱在數(shù)值上與冷凝熱相當(dāng) ） ， 可在低溫下進(jìn)行； ② 過(guò)程是可逆的 ， 易解吸； ③ 相對(duì)沒(méi)有選擇性 ， 可吸附多種吸附質(zhì)； ④ 分子量越大 ， 分子引力越大 ， 吸附量越大； ⑤ 可形成單分子吸附層或多分子吸附層 。 ? 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。 化工分離過(guò)程 Chemical Separation Processes 第七章 其它分離技術(shù)和分離過(guò)程的選擇 2 ? 膜分離技術(shù) 分離用膜和膜分離設(shè)備 反滲透 超濾 電滲析 氣體膜分離 液膜分離 ? 吸附分離 ? 反應(yīng)精餾 ? 超臨界流體萃取 ? 第七章 其它分離技術(shù)和分離過(guò)程的選擇 ? ? 3 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附 是指流體 （ 氣體或液體 ） 與固體多孔物質(zhì)接觸時(shí) ， 流體中的一種或多種組分傳遞到多孔物質(zhì)外表面和微孔內(nèi)表面并附著在這些表面上形成單分子層或多分子層的過(guò)程 。 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。 料液與吸附劑混合 吸附質(zhì)被吸附 料液流出 吸附質(zhì)解吸附 Step1 Step2 Step3 Step4 吸附過(guò)程 6 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附分離操作 吸附劑 吸附質(zhì) 脫附：吸附的逆過(guò)程 吸附 7 吸附分離 （ Adsorption Separation） 按 作用力性質(zhì) 分類(lèi)：分 物理吸附和化學(xué)吸附 物理吸附： 吸附質(zhì)分子與吸附劑表面分子間存在的范德華力所引起的 ， 也稱為范德華吸附 。 吸附分離操作的分類(lèi) 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。 吸附分離操作的分類(lèi) 9 吸附分離 （ Adsorption Separation） 物理吸附和化學(xué)吸附的比較 吸附性能 物理吸附 化學(xué)吸附 作用力 分子引力（范德華力） 剩余化學(xué)鍵力 選擇性 沒(méi)有選擇性 有選擇性 吸附層 單分子或多分子吸附層 只能形成單分子吸附層 吸附熱 較小，＜ ，相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱，吸附速度 快，幾乎不要活化能 較慢，需要活化能 溫度 放熱過(guò)程，低溫有利于吸附 溫度升高，吸附速度增加 可逆性 可逆，較易解析 化學(xué)鍵大時(shí)，吸附不可逆 10 吸附分離 （ Adsorption Separation） 按 作用力性質(zhì) 分類(lèi)：分物理吸附和化學(xué)吸附 按 吸附劑再生方法 分類(lèi)：變溫吸附和變壓吸附 按 原料組成 分類(lèi)：大吸附量分離和雜質(zhì)去除 按 分離機(jī)理 分類(lèi)：位阻效應(yīng)、動(dòng)力學(xué)效應(yīng)和平衡效應(yīng) 吸附分離操作的分類(lèi) 11 吸附分離 （ Adsorption Separation） ? 常用于從稀溶液中將溶質(zhì)分離出來(lái) ， 由于受固體吸附劑的限制 ， 處理能力較??； ? 對(duì)溶質(zhì)的作用較小 ， 這一點(diǎn)在蛋白質(zhì)分離中特別重要； ? 可直接從發(fā)酵液中分離所需的產(chǎn)物 ， 成為發(fā)酵與分離的耦合過(guò)程 ， 從而可消除某些產(chǎn)物對(duì)微生物的抑制作用； ? 溶質(zhì)和吸附劑之間的相互作用及吸附平衡關(guān)系通常是非線性關(guān)系 ， 故設(shè)計(jì)比較復(fù)雜 ， 實(shí)驗(yàn)的工作量較大 。 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?chē)橘|(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 。 吸附產(chǎn)生的原因 14 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附主要發(fā)生在吸附劑內(nèi)孔表面 15 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附容量大： 由于吸附過(guò)程發(fā)生在吸附劑表面 ， 所以吸附容量取決于吸附劑表面積的大小 。 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 。 適當(dāng)?shù)奈锢硖匦裕?適當(dāng)?shù)亩逊e密度和強(qiáng)度 ， 廉價(jià)易得 。 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 。 吸附分離介質(zhì) 20 吸附分離 （ Adsorption Separation） 活性炭 是應(yīng)用最為廣泛的吸附劑 。 炭化： 把原料熱解成炭渣 ， 溫度： 200－ 600度 。 但應(yīng)注意對(duì)一些大分子 ， 微孔所提供的比表面積基本上不起作用 。 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 。 活性炭 1） 組成結(jié)構(gòu) ：由木屑 、 獸骨 、 獸血或煤屑等原料高溫 （ 800℃ ） 碳化而成的多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 。 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) 。 針對(duì)不同的物質(zhì) ， 活性炭的吸附遵循以下規(guī)律： （ 1） 對(duì)極性基團(tuán)多的化合物的吸附力大于極性基團(tuán)少的化合物； （ 2） 對(duì)芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物； （ 3） 對(duì)相對(duì)分子量大的化合物的吸附力大于分子量小的化合物； （ 4） pH 值的影響：堿性 中性吸附 酸性洗脫 酸性 中性吸附 堿性洗脫 （ 5） 溫度：未平衡前 ， 隨溫度升高而增加 。 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 。 水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥 ， 便可得到玻璃狀的硅膠 。 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 。 主要用于氣體和液體的干燥、石油氣的濃縮與脫硫；磷的吸附。 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。1/3Na2O2SiO2 2 4A (鈉型） ~4 Na2O2SiO2 5A (鈣型） ~ 5 Al2O3 13X (鈉型 ) 9 ~ 10 Na2O Y (鈉型） 9 ~ 10 Na2O5SiO2 5 鈉 絲光沸石 ~ 5 Na2O10SiO2 10 32 吸附分離 （ Adsorption Separation） 沸石分子篩中的原子形成籠形結(jié)構(gòu)，其空穴大小決定了所能吸附分子的大小。 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 。 磷酸鈣凝膠 38 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附樹(shù)脂 指的是一類(lèi)高分子聚合物 。 吸附樹(shù)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(shù)脂以各種特殊的性能。吸附樹(shù)脂可用于除去廢水中的有機(jī)物 ， 糖液脫色 ， 天然產(chǎn)物和生物化學(xué)制品的分離與精制等 。 2)特點(diǎn)： 選擇性好；解吸容易；機(jī)械強(qiáng)度好；流體阻力較 ??；價(jià)格高。 40 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附劑的選擇 如何選擇適宜的吸附劑？ ——需要根據(jù)被分離對(duì)象、分離條件和吸附劑本身的特點(diǎn)確定； ——需要進(jìn)