华北理工环境工程原理课件09吸附.pptVIP

第九章 吸 附 ;第九章 吸附 ;一、吸附分离操作的分类 二、吸附分离操作的应用 ;吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。 被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂 吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸 吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面 ;按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力所引起的，也称为范德华吸附。 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），可在低温下进行； 过程是可逆的，易解吸； 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。;化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大小。 如石灰吸附CO2 → CaCO3 吸附热大，一般在较高温下进行； 具有选择性，单分子层吸附； 化学键力大时，吸附不可逆。;按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附 按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除 按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应;二、吸附分离操作的应用; 化工领域： 产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液， 吸附其中杂质，得到洁白的产品。 环境领域： 水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷 空气：脱湿，有害气体，脱臭 ;一、常用吸附剂的主要特性 二、几种常用的吸附剂 ;吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容量取决于吸附剂表面积的大小。 选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。 稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具有耐酸碱的良好化学稳定性。 适当的物理特性：适当的堆积密度和强度 廉价易得 ;（一）??性炭 活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。 炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 活化：形成发达的细孔。两种办法: 气体法：通入水蒸气，温度在800－1000度； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等 特点：吸附容量大，热稳定性高， 化学稳定性好，解吸容易;（二）活性炭纤维 活性炭纤维吸附能力比一般活性炭要高1～10倍。脱除恶臭最为有效。废气废水处理中吸附能力均高于活性炭 活性炭纤维分为两种： (1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝，或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可以与纸浆混粘制成活性炭纸。 (2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分布结构的活性炭纤维。 ;（三）炭分子筛 通过吸附的优先顺序和尺寸大小来区分不同物质的分子，所以被形象的称为“分子筛”。 吸附功能： 筛分功能： 炭分子筛是一种炭质吸附剂, 它具有接近被吸附分子直径的楔形极微孔, 而且孔径分布均匀、能够把立体结构大小有差异的分子分离。 炭分子筛具有表面疏水的特性，耐酸碱性、耐热性和化学稳定性较好，但不耐燃烧。 ; （四）硅胶 是一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗粒 硅胶的化学式：SiO2 nH20 用硫酸处理硅酸钠水溶液，生成凝胶。水洗除去硫酸钠后经干燥，便可得到玻璃状的硅胶。 硅胶是极性吸附剂，难于吸附非极性物质，易于吸附极性物质（如水、甲醇等） 吸湿，高湿度气体的干燥。 ;（五）活性氧化铝 化学式：Al2O3 n H2O 含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。 与硅胶相比，具有良好的机械强度 比表面积约为200～300m2/g，对水分有极强的吸附能力。 主要用于气体和液体的干燥、石油气的浓缩与脱硫。;（六）沸石分子筛 化学式：Mex/n[(AlO2)x (SiO2)y]? mH2O 其中Me阳离子，n为原子价数，m为结晶水分子数 沸石分子筛由高度规则的笼和孔组成 每一种分子筛都有相对均一的孔径，其大小随分子筛种类的不同而异。;吸附剂的选择;一、单组分气体吸附 二、双组分气体吸附 三、液相吸附 ;在一定条件下，当流体（气体或液体）和吸附剂接触，流体中的吸附质将被吸附剂所吸附。;气相单组分吸附 ——气体混合物中，只有某一种组分被吸附 液相单组分吸附 ——液相混合物中，只有某一种组分被吸附 气相多组分吸附 ——气体