第十二章 新型吸附分离技术.ppt

第十二章 新型吸附分离技术 ;一、吸附分离技术概述;平衡吸附量（吸附量或吸附容量）：吸附达到平衡时，吸附剂单位面积（或单位质量）上吸附气体物质的量或标准状况下的体积。 吸附分离技术：利用混合物中组分之间与吸附剂的结合力存在差别，使各组分在固定相和流动相具有不同分配系数而实现的分离技术。;2.吸附类型 物理吸附：由吸附剂和吸附质分子间相互作用力引起的吸附，又称范德华吸附。 化学吸附：吸附剂和吸附质分子间由类似于化学键的相互作用引起的吸附。;;3.吸附分离技术类型 变温吸附分离技术 变压吸附分离技术 变浓度吸附分离技术 参数泵吸附分离技术 模拟移动床分离技术;4.吸附剂的种类和性能 （1）对吸附剂要求 良好的选择性、较高的吸附容量、较高的机械强度。 （2）吸附剂种类 ① 天然吸附剂，如活性铝土矿、漂白土、硅藻土等； ② 硅胶； ③ 活性氧化铝； ④ 活性炭； ⑤ 合成沸石分子筛。;活性白土：主要成分为硅藻土。粘土 粘性白土。用于植物油脂类脱色精制、石油馏分脱色脱水及溶剂的精制等。 活性炭：含碳原料经碳化、活化后制得，具多孔结构，比表面大100万m2/kg。根据来源分果壳系、木材系、泥炭褐煤系、烟煤系和石油系等。性能稳定，抗腐蚀。常用于工业脱色、脱臭、净化、三废处理及催化剂担体等。 硅胶：坚硬、多孔固体，由硅酸钠经硫酸处理成凝胶再水洗除硫酸钠后干燥得到。比表面大，83万m2/kg。极易吸附极性溶液尤其水（可达本身重量的50％），难于吸附非极性物质。常用作气体、液体干燥剂及催化剂担体。;活性氧化铝：铝的水化物加热脱水而成。比表面20～50万m2/kg。吸湿容量大，适用周期长。常用于高湿度气体脱水和干燥。 分子筛： 合成沸石：多为结晶硅铝酸盐的多水化合物。具有热稳定性和化学稳定性高，筛分、离子交换、选择和吸附性能好等特点。对极性分子尤其是水有高亲和力，能选择吸附不饱和有机化合物。 炭分子筛：非极性吸附剂，比表面大（80～100万m2/kg），空腔大，吸附能力高，机械强度好，制备工艺简单，成本低，用途广。多用于深度干燥，制备氮效果较好。;吸附树脂：聚苯乙烯、聚丙烯酸酯等高聚物。理化性能稳定、易再生、品种多、易于选择等优点。常用于污水处理、维生素分离、过氧化氢精制等。 新型纤维吸附剂：如碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维等。可加工成各种形状。对气体中有机物和杂质吸附速度快、易于再生、操作简便、吸附率高、温度影响较小等特点。;5.吸附分离技术的应用 ① 气体和液体的去湿。如：氟里昂脱水。 ② 气体的分离和净化。如：工业生产中的原料气脱除其中的CO2、H2S、CO、SO2等微量杂质。 ③ 气体中少量溶剂的回收。如：油漆或轻纺工业中，排出的气体内溶剂蒸汽（苯、丙酮、二硫化碳）的回收。 ④ 有机烷烃和芳烃的分离和精制。如：间-二甲苯和对-二甲苯的分离、碳水化合物中的果糖和葡萄糖的分离等。;13;14;6.吸附分离技术的发展方向 新型吸附剂的开发 先进循环操作方法和工艺流程;7.部分常见吸附设备 接触式吸附设备 常见的接触式吸附装置为接触式过滤吸附器，如图所示。它属于分级接触，适用于处理液态溶液。其特点是结构简单，操作容易。按照原料、吸附细致的不同，操作方式可分为单级吸附和多级吸附，多级吸附又分为多级错流和多级逆流吸附;固定床吸附设备：属间歇操作。 优点：结构简单、造价低、吸附剂磨损少、操作易掌握、操作弹性大，可用于气相、液相吸附，分离效果好 。 缺点：吸附剂用量较大，易出现局部过热现象，影响吸附 。;移动床吸附器又称“超吸附塔”，对原水与处理要求较低，操作管理方便。 ;利用温度的变化实现吸附、解吸和再生循环操作。 常用于从气体或液体中分离少量杂质。 若连续进料至少需要两个吸附器。 缺点是再生过程长(包括加热、解吸、冷却)，常需要几小时甚至1天；热量消耗较大 。;1.原理：利用被吸附气体的压力周期性变化，在高压下被吸附，在低压或真空下解吸附，吸附剂同时再生，完成循环操作，从而将混合的气体组分分离。 只能用于气体吸附，一般用于气体混合物的主体分离。 最简单的变压吸附和变真空吸附是在两个并联的固定床中实现的 。;2.变压吸附方式分类 常压吸附，真空解吸 高压吸附，常压解吸 加压吸附，真空解吸 3.变压吸附的分离工艺 充压→进料吸附→放压→抽空（吹扫） 缺点：放压、抽空时遗失产品。 改进方法：1）改进吸附剂；2）更新工艺流程和操作条件（如采用多塔流程或添加缓冲罐）;22;变压吸附分离技术的应用实例：从空气中分离氧;24;原理：液体混合物中的某些组分在环境条件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性液体解吸再生。 该过程用于液体混合物的主体分离。 ;离子交换是应用离子交换剂进行混合物分离和其他过程的技术。 离子交换剂是一种带有可交换离子