吸 附 分 离 过 程.ppt

吸 附 分 离 过 程 一、吸附基本概念 1、吸附现象 当气体或液体与某些固体接触时，在固体的表面上，气体或液体分子会不同程度地变浓或变稠，这种固体表面对流体分子的吸着现象称为吸附，其中的固体物质称为吸附剂，而被吸附的物质称为吸附质 吸附: 典型的表面现象 2、物理吸附与化学吸附 按吸附的作用的性质，可将吸附分为两类：物理吸附与化学吸附。物理吸附是指当气体或液体分子与固体表面分子间的作用力为分子间力时产生的吸附，它是一种可逆过程。化学吸附的作用力是吸附质与吸附剂分子间的化学结合力，化学吸附在催化反应过程中起重要作用。 3、吸附剂常用吸附剂应具备的条件： 较强的吸附能力，即要求较大的比表面积 不与吸附质及其它相接触的介质发生化学反应 有良好的机械强度和热强度 易再生不易劣化 具有商业性生产规模和比较低廉的价格 目前工业上最常用的吸附剂有活性炭、分子筛、活性氧化铝和硅胶等。 （1）硅胶（silica gel） 分子式为SiO2·xH2O，是胶体氧化硅脱水后的 固体颗粒，典型的多孔极性吸附剂，平均孔径2-20nm 硅胶的制备方法 硅胶的制备方法 在上述过程中改变操作和处理条件都会直接影响硅胶的孔结构和吸附性能 硅胶的物理结构和吸附性能 硅胶的表面结构和性能 硅胶的骨架（SiO2)是以硅原子为中心，氧原子为顶点的Si-O四面体在空间不太规则的堆积而成的无定形体。 （2）活性氧化铝（activated aluminum oxide) 活性氧化铝 活性氧化铝是具有吸附和催化性能的多孔大表面氧化铝。通常氧化铝按晶型可以分为8中类型：α型、β型、γ型、θ型、η型、χ型、κ型、ρ型。 是一种多孔性、高分散度的固体材料，平均孔径40-50nm 活性氧化铝的制备 活性氧化铝一般由氢氧化铝脱水制得。不同类型的氢氧化铝在空气中加热脱水生成不同晶型的氧化铝，如下： 影响活性氧化铝吸附性能的主要因素 颗粒粒径 原水PH值 原水初始氟浓度 原水碱度 氯离子和硫酸根离子 砷的影响 （3）活性炭(activated carbon) 活性炭的制备 活性炭的表面化学结构 活性炭的吸附行为 气体吸附 溶液吸附 （4）沸石分子筛 （5）吸附树脂 4、吸附等温线 在恒压下，反映吸附量与温度之间关系的曲线称为吸附等压线；吸附量恒定时，反映吸附的平衡压力与温度之间关系的曲线称为吸附等量线；在恒温下，反映吸附量与平衡压力之间关系的曲线称为吸附等温线。 上述三种吸附曲线中最重要、最常用的是吸附等温线。 在一定条件下，当气体或液体与固体吸附剂接触时，气体或液体中的吸附质将被吸附剂吸附，经过足够长的时间，吸附质在两相中的含量达到稳定，称为吸附平衡。 吸附平衡关系决定了吸附过程的方向和限度，吸附平衡关系常用吸附等温线表示。 4、吸附等温线 Langmuir 吸附等温线 (I型) II型 和 IV型 等温线 6、 吸附动力学 吸附机理 (2)外扩散传质过程 (3)内扩散传质过程 二、吸附的应用 1、气体和液体的深度干燥； 2、食品、药品、有机石油产品的脱色、脱臭； 3、有机异构物（如混合二甲苯）的分离； 4、空气分离以制取富氧空气； 5、从废水或废气中除去有害的物质等 1、吸附法脱色 吸附等温方程（吸附平衡） 弗兰德里胥（Freundlich）吸附等温方程 X/m =KC1/n 其中： X—被吸附组分的量（Kg） m—吸附剂的量（Kg） C—吸附平衡时，色素在油中的残留浓度（Kg/Kg油） K—吸附常数 n—吸附特点常数，一般为0.4～4 如何通过实验求出n与K的值 K，n 3、活性炭处理工业废水 然而在我国，活性炭并未普遍使用，主要有两方面原因。首先没有商业性活性炭再生中心，饱和活性炭无法合理处置，致使活性炭使用成本较高。其次，没有简单有效、可广泛使用的选炭方法和快速穿透实验方法，使得无法估算活性炭处理成本等。 快速可信的活性炭研究方法是活性炭吸附技术发展的关键 选择最佳的活性炭是降低处理成本重要步骤 三、吸附的优缺点 吸附树脂指的是一类高分子聚合物。常用的有聚苯乙烯树脂和聚丙烯酸酯树脂等。吸附树脂品种很多，单体的变化和单体上官能团的变化可赋予树脂以各种特殊的性能。吸附树脂可分为非极性、中极性、极性及强极性四类。吸附树脂可用于除去废水中的有机物，糖液脱色，天然产物和生物化学制品的分离与精制等。 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 大孔吸附树脂广泛应用于制药及天然植物中活性成分如皂甙、黄酮、内脂、生物碱等大分子