吸附原理及应用.pptxVIP

吸附 HANS 概述 吸附（定义） 一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附 固—液界面上的吸附： 吸附剂：具有吸附能力的固体物质。 吸附质：被吸附的物质。 物质从流体相浓缩到固体表面 待分离的料液 通入吸附剂 吸附质被吸附 在吸附剂表面 料液流出 吸附质解吸 吸附剂再生 典型的吸附过程包括四个步骤： 吸附: 典型的表面现象 吸附剂 吸附质 脱附：吸附的逆过程 概述 吸附的特点： （1） 不用或少用有机溶剂 （2） 操作简便，安全 （3） 生产过程pH变化小 （4） 从稀溶液分离溶质 （5） 吸附剂对溶质的作用小 （6） 吸附平衡为非线性 （7）选择性差 吸附过程理论基础 基本概念 吸附剂：表面上能发生吸附作用的固体 吸附物：被吸附的物质 多孔吸附剂：外表面与内表面组成 非多孔吸附剂：比表面取决于外表面 吸附作用：物质从流体相浓缩到固体表面 吸附过程理论基础 (1)物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力而产生的吸附。 (2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物。 (3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。 吸附的分类 固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向内的一面受内部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小， 因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。 图21-1界面上分子和内部分子所受的力 吸附过程理论基础 吸附的类型 （1） 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或多分子层，选择性差 （2） 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择性强 （3） 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量的离子到溶液中 吸附过程理论基础 吸附过程理论基础 物理吸附力的本质 定向力 极性分子的永久偶极静电力 诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力 色散力 非极性分子之间的引力（瞬间偶极） 氢键力 介于库仑引力与范德华引力之间的特殊分子间定向作用力 非共价作用 吸附质和吸附剂之间的作用力－范德华力 吸附过程理论基础 吸附过程理论基础 吸附过程理论基础 氢 键 两种原子电负性越大，半径越小，H键就越能形成，作用也就越大，越有利于吸附。 一种特殊的分子间作用力，介于库仑引力与范德华引力 之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大 吸附过程理论基础 当分子间距离减小时，范德华力增大，但当分子间距离非常接近时，就明显地表现出斥力。 当距离大于OB时，吸引力未表示出来。 当吸附表面和分子间的距离减小时，其吸引力的能量逐渐增加， 当距离减至分子半径OA时，达到最大值。 当距离再减小时，推斥力急剧增加。 物理吸附与化学吸附的比较 吸附过程理论基础 吸附平衡 吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解吸）， 即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度C叫平衡浓度。 吸附过程理论基础 吸附量q 达到吸附平衡时，单位重量的吸附剂（g）所吸附的吸附质的重量（g） 衡量吸附剂吸附能力的大小 吸附过程理论基础 吸附等温线 在一定T下，q随平衡浓度C变化的曲线（q=f(C)）叫吸附等温线。 费罗因德利希吸附等温线 亨利吸附等温线 兰格谬尔吸附等温线 BET吸附等温线（多层吸附） 类型 吸附等温线 q= K C 亨利吸附等温线 吸附等温线 费罗因德利希吸附等温线 基本假设： 固相表面具有不同的吸附位置，需有不同的吸附能量 常用于表面非常不均匀的吸附剂在一定浓度范围对单一溶质系统的等温吸附 吸附等温线 兰格谬尔吸附等温线 基本假设： 吸附位点在吸附剂表面，且每一位点可吸附一个分子，亦即被吸附成单一分子层， 所有吸附地址，对被吸附分子具有相等的亲和力， 被吸附分子并不影响其余吸附位点的吸附效应 吸附等温线 兰格谬尔吸附等温线 吸附等温线 吸附等温线 BET吸附等温线（多层吸附） 几种常用的吸附剂 吸附剂必须满足下列要求：①吸附能力强；②吸附选择性好；③吸附平衡浓度低；④容易再生和再利用；⑤机械强度好；⑥化学性质稳定；⑦来源广；⑧价廉。 一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据不同的场合选用。 吸附剂通常应具备以下特征： 表面积大、颗粒均匀、 对被分离的物质具有较强的吸附能力 有较高的吸附选择性 机械强度高 再生容易、性能稳定 价格低廉。 常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。 几种常用的吸附剂 有机吸附剂有活性炭、球性炭化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等； 无机吸附剂有硅胶、活性氧化铝、硅藻土、分子筛等。 活性氧化铝（Al2O3·nH2O） 按其化学结