第6章_吸附分离技术与理论祥解.ppt

生活中常见的吸附现象 A 冰箱除异味 B 新装修房子除异味 1 基本概念 吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。 常用于从稀溶液中将溶质分离出来，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小； 对溶质的作用较小，这一点在蛋白质分离中特别重要； 可直接从发酵液中分离所需的产物，成为发酵与分离的耦合过程，从而可消除某些产物对微生物的抑制作用； 溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系，故设计比较复杂，实验的工作量较大。 吸附机理 固体的表面性质——固体表面分子（或原子）所处的状态与固体内部分子（或原子）所处的状态不同 实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下 多孔型：活性炭、硅胶、硅藻土；大网格吸附剂：有机高分子材料，如聚苯乙烯，聚酯。 凝胶型：纤维素凝胶，琼脂糖凝胶，匍聚糖凝胶等。 疏水或非极性吸附剂 活性炭是疏水性的物质、它最适宜从极性溶媒，尤其是水溶液中吸附非极性物质。吸附芳香族化合物的能力大于无环化合物。 由于活性炭作为吸附剂的选择件差。故应用抗生素的提取和精制时，单级吸附不能使抗生素纯度提高很多，只是用于抗生素的初步提炼，除去溶液中的色素。 活性炭 活性炭对物质的吸附规律 非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性物质具有较强的吸附，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力。 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律： （1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物 （2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物 （3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物 （4）pH 值的影响 碱性 中性吸附 酸性洗脱 酸性 中性吸附 碱性洗脱 （5）温度 未平衡前 随温度升高而增加 活性碳净水处理 活性碳应用于工业废水，主要为有机物、氯气及微量不纯物之去除，其亦常与离子交换树脂组合以制造超纯水。用于废水处理，主要是去除一般难处理之有机化合物、卤化物、酚类、水银及一些无机金属离子，如：Sb, As, Bi, Cr及Sn等。活性碳的选择依处理的水別及目的其也各不相同。 （1） 饮用水水源之净化，包括水内含色、臭、合成洗涤剂及农药等之去除 （2） 工业及产业用水之处理 （3） 家庭废水之处理及再利用 （4） 工业及产业废水之处理及再利用 （5） 垃圾渗出水处理 再生：指在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到能够重复使用的目的。 1）加热再生法：分为高温再生和低温再生；一般采用高温再生。 2）脱水（活性炭与液体分离）－干燥（100－150度）－炭化（300－700 度）－活化（用蒸汽）－冷却 3）药剂再生法：酸碱、有机溶剂 4）化学氧化法：湿式氧化、臭氧 5）生物再生法：利用微生物作用 亲水或极性吸附剂 适用于非极性或极性较小的溶媒。如硅胶、氧化铝，活性土皆属此类。 另外，吸附剂可以是中性、酸性或碱性。碳化钙、硫酸镁等属中性吸附剂。氧化铝、氧化镁等属碱性吸附剂。酸性硅胶、铝硅酸属酸性吸附剂。 碱性的吸附剂适宜于吸附酸性的物质，而酸性的吸附剂适宜干吸附碱性的物质。氧化铝及某些活性土为两性化合物，因为经酸或碱处理后很容易获得另外的性质。 吸附过程的影响因素 1. 吸附剂的特性（组成结构、容量、稳定性 ） 2. 吸附物的性质（熔点、缔合、离解、氢键等） 3. 溶剂（单、混合） 4.吸附操作条件 1）温度 2）pH值 3）盐的浓度 吸附剂的性能表征 比表面积：单位质量物体所具有的表面积(m2/g) 测量方法：BET法 一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮温度下(-196°C)，用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体积vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g): N-阿弗加德罗常数， s-被吸附分子的横截面积，在-196℃ 氮气分子的s = 1.62?10-15 cm2。 平均孔径、及其分布，孔隙率 测量方法：常用测定方法有压汞法和氮气解吸法 压汞法 吸附剂的孔径及分布可采用水银压入法，利用汞孔度计测定。当压力升高时，水银可进入到细孔中，压力p与孔径d的关系为 ?-水银的表面张力(0.48N/m2)， ?-水银与细孔壁的接触角(=140°) 通过测定水银体积与压力之间的关系即可求出孔径的分布情况。 Type of Pores