第五章有害氣體吸附上課

1、有害氣體的吸附凈化概述n吸附（定義）一種物質從一種物質從一相一相轉移到轉移到另外一相另外一相的現(xiàn)象稱為吸附的現(xiàn)象稱為吸附固固液界面上的吸附：液界面上的吸附：吸附劑：吸附劑：具有吸附能力的固體物質。具有吸附能力的固體物質。吸附質：吸附質：被吸附的物質。被吸附的物質。物質從物質從流體相流體相濃縮到濃縮到固體固體表面表面 吸附法：吸附法： 是一種常用的凈化方法。是一種常用的凈化方法。它是利用一些它是利用一些固態(tài)物質對氣體的吸附能力來除去廢氣中固態(tài)物質對氣體的吸附能力來除去廢氣中某些有害組分，從而達到凈化目的。某些有害組分，從而達到凈化目的。 吸附技術廣泛應用于吸附技術廣泛應用于工業(yè)氣體的凈化工業(yè)氣體

2、的凈化過程過程，以及有毒氣體的，以及有毒氣體的個人防護過程個人防護過程。待分離的料液待分離的料液通入吸附劑通入吸附劑吸附質被吸附吸附質被吸附在吸附劑表面在吸附劑表面料液流出料液流出吸附質解吸吸附質解吸吸附劑再生吸附劑再生典型的吸附過程包括四個步驟：吸附: 典型的表面現(xiàn)象吸附劑吸附劑吸附質吸附質脫附：吸附的逆過程脫附：吸附的逆過程6吸附主要發(fā)生在吸附劑內(nèi)孔表面吸附主要發(fā)生在吸附劑內(nèi)孔表面- 8 -木炭木炭（吸附劑）的歷史（吸附劑）的歷史(1)(1)公元前公元前15501550年，埃及有作為年，埃及有作為醫(yī)用醫(yī)用的記載；的記載； (2)(2)公元前公元前460-359460-359年，希臘醫(yī)生年，

3、希臘醫(yī)生HippocrateHippocrate用以用以 治羊癲瘋；治羊癲瘋；(3) 1518-1593(3) 1518-1593年，中國李時珍的年，中國李時珍的本草綱目本草綱目中提及中提及 用于治??；用于治?。?(4) 1993(4) 1993年有外電報道用于潰瘍；年有外電報道用于潰瘍； (5) 1794(5) 1794年，英國有家糖廠用于年，英國有家糖廠用于加速脫色加速脫色。 (6)(6)中國漢代將木炭用于墓穴中的中國漢代將木炭用于墓穴中的防腐防腐。（長沙馬王。（長沙馬王堆）堆）- 9 -一戰(zhàn)（一戰(zhàn)（1914191819141918）德國使用毒氣（氯氣）德國使用毒氣（氯氣）俄羅斯捷林斯基（

4、俄羅斯捷林斯基（1861195318611953年）年） 發(fā)明了第一個通用的發(fā)明了第一個通用的木炭防毒面具木炭防毒面具?；钚蕴炕钚蕴浚褐饕蠋缀蹩梢允撬懈缓嫉挠袡C材：主要原料幾乎可以是所有富含碳的有機材料，如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼等。這些料，如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼等。這些含碳材料在活化爐中，在高溫和一定壓力下通過含碳材料在活化爐中，在高溫和一定壓力下通過熱解作用被轉換成活性炭。具有熱解作用被轉換成活性炭。具有較高的吸附能較高的吸附能力力。- 10 -木炭木炭油脂脫色油脂脫色活性炭活性炭過濾式防過濾式防毒面具毒面具消防消防防毒面具防毒面具概述概述n吸附的特點：吸附的特點：（1

5、 1） 不用或少用有機溶劑不用或少用有機溶劑（2 2） 操作簡便，安全操作簡便，安全（3 3） 生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程pHpH變化小變化?。? 4） 從稀溶液分離溶質從稀溶液分離溶質（5 5） 吸附劑對溶質的作用小吸附劑對溶質的作用?。? 6） 吸附平衡為非線性吸附平衡為非線性 （7 7）選擇性差）選擇性差吸附過程理論基礎n基本概念基本概念吸附劑：吸附劑：表面上能發(fā)生吸附作用的固體表面上能發(fā)生吸附作用的固體吸附物：吸附物：被吸附的物質被吸附的物質多孔吸附劑：多孔吸附劑：外表面與內(nèi)表面組成外表面與內(nèi)表面組成非多孔吸附劑：非多孔吸附劑：比表面取決于外表面比表面取決于外表面吸附作用：吸附作用：物質從流體相

6、濃縮到固體表面物質從流體相濃縮到固體表面固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對稱的，而固體內(nèi)部分子所受分子間的作用力是對稱的，而固體表固體表面分子所受力是不對稱的面分子所受力是不對稱的。向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作用力較大用力較大，而表面向外一面所受的作用力較小，而表面向外一面所受的作用力較小，因而當氣體分子或溶液中溶質分子在運動過程中碰到固因而當氣體分子或溶液中溶質分子在運動過程中碰到固體表面時就會被吸引而停留在固體表面上。體表面時就會被吸引而停留在固體表面上。 圖圖21-1界面上分子和內(nèi)部分子所受的力界面上分子和內(nèi)部分子所受的力吸附過程理論基礎n吸附的類型吸附的類型（1 1

7、） 物理吸附物理吸附: : 放熱小，可逆，單分子層或放熱小，可逆，單分子層或多分子層，選擇性差多分子層，選擇性差（2 2） 化學吸附化學吸附: : 放熱量大，單分子層，選擇放熱量大，單分子層，選擇性強性強（3 3） 交換吸附交換吸附: : 吸附劑吸附后同時放出等量吸附劑吸附后同時放出等量的離子到溶液中的離子到溶液中吸附過程理論基礎- 17 -物理吸附物理吸附 固體吸附劑與氣體分子之間普遍存在著分子間固體吸附劑與氣體分子之間普遍存在著分子間的引力，即的引力，即范德華力范德華力。產(chǎn)生物理吸附的原因是分子。產(chǎn)生物理吸附的原因是分子間的引力。間的引力。 物理吸附主要特征為：物理吸附主要特征為：固體表面

8、與被吸附的氣體之間固體表面與被吸附的氣體之間不發(fā)生化學反應不發(fā)生化學反應；對吸附的氣體沒有選擇性，對吸附的氣體沒有選擇性，可吸附一切氣體可吸附一切氣體；既可以是既可以是單分子層單分子層吸附也可形成吸附也可形成多分子層吸附多分子層吸附；吸附過程為吸附過程為放熱過程放熱過程。- 18 -物理吸附分離原理大體上可分為以下四種類型物理吸附分離原理大體上可分為以下四種類型：n1 1）選擇性吸附。）選擇性吸附。n 吸附力為固體表面的原子或基團與外來分子間的吸附力為固體表面的原子或基團與外來分子間的引力，本質是范德華力。吸附力的大小與引力，本質是范德華力。吸附力的大小與表面和分子表面和分子兩者的性質有關兩者

9、的性質有關。這些性質的差異引起了吸附力的差。這些性質的差異引起了吸附力的差異，這就是選擇性吸附。異，這就是選擇性吸附。 n2 2）分子篩效應。）分子篩效應。n 多孔固體的微孔孔徑是均一的，而且與分子尺寸多孔固體的微孔孔徑是均一的，而且與分子尺寸相當。小于微孔孔徑的分子可以進入微孔而被吸附，相當。小于微孔孔徑的分子可以進入微孔而被吸附，比孔徑大的分子則被排斥在外，這種現(xiàn)象稱為分子篩比孔徑大的分子則被排斥在外，這種現(xiàn)象稱為分子篩效應。效應。 - 19 -n3）通過微孔的擴散。通過微孔的擴散。n 氣體在多孔固體中的氣體在多孔固體中的擴散速率擴散速率與氣體的性質、吸與氣體的性質、吸附劑材料的性質以及微

10、孔尺寸等因素有關。利用擴散附劑材料的性質以及微孔尺寸等因素有關。利用擴散速率的差別可以將混合物分離。速率的差別可以將混合物分離。 n4 4）微孔中的凝聚。）微孔中的凝聚。n 毛細管中液體曲面上的蒸氣壓與其正常蒸氣壓不毛細管中液體曲面上的蒸氣壓與其正常蒸氣壓不同。多數(shù)情況下毛細管上的可凝氣體會在小于其正常同。多數(shù)情況下毛細管上的可凝氣體會在小于其正常蒸氣壓的壓力下在毛細管中凝聚。在一定溫度下凝聚蒸氣壓的壓力下在毛細管中凝聚。在一定溫度下凝聚壓力與毛細管半徑有關。因此，壓力與毛細管半徑有關。因此，多孔固體周圍的可凝多孔固體周圍的可凝縮氣體會在與其孔徑對應的壓力下在微孔中凝聚?？s氣體會在與其孔徑對應

11、的壓力下在微孔中凝聚。- 20 -化學吸附化學吸附 化學吸附也稱化學吸附也稱活性吸附活性吸附，它是由于固體表面與吸附，它是由于固體表面與吸附氣體分子之間的氣體分子之間的化學鍵化學鍵所造成。所造成。化學吸附的特征為：化學吸附的特征為：具有明顯的選擇性；具有明顯的選擇性；單分子層吸附；單分子層吸附；吸附熱量大。吸附熱量大。吸附速率隨溫度升高而增加。故化學吸附宜在較高溫吸附速率隨溫度升高而增加。故化學吸附宜在較高溫度下進行。度下進行。為不可逆吸附。為不可逆吸附。幾種常用的吸附劑幾種常用的吸附劑 吸附劑必須滿足下列要求：吸附劑必須滿足下列要求：吸附能力強；吸附能力強；吸附選擇性好；吸附平衡濃度低；容易

12、再吸附選擇性好；吸附平衡濃度低；容易再生和再利用；機械強度好；化學性質穩(wěn)定；生和再利用；機械強度好；化學性質穩(wěn)定；來源廣；價廉。來源廣；價廉。 一般工業(yè)吸附劑難于同時滿足這八個方面的要一般工業(yè)吸附劑難于同時滿足這八個方面的要求，因此，應根據(jù)不同的場合選用。求，因此，應根據(jù)不同的場合選用。幾種常用的吸附劑幾種常用的吸附劑 有機吸附劑有機吸附劑有有活性炭活性炭、球性炭化樹脂、聚、球性炭化樹脂、聚酰胺、纖維素、酰胺、纖維素、大孔樹脂大孔樹脂等；等； 無機吸附劑無機吸附劑有有硅膠硅膠、活性氧化鋁活性氧化鋁、硅藻土硅藻土、分子篩分子篩等。等?；钚匝趸X（活性氧化鋁（Al2O3nH2O）按其化學結構可分為

13、有按其化學結構可分為有有機吸附劑有機吸附劑無機吸附劑無機吸附劑幾種常用的吸附劑n活性炭活性炭 高溫炭化高溫炭化 活化活化,800900木材、煤、果殼木材、煤、果殼 炭渣炭渣 活性炭活性炭 隔絕空氣，隔絕空氣，600 活化劑：活化劑：ZnCl2 n黑色顆粒狀果殼活性炭黑色顆粒狀果殼活性炭, ,選用優(yōu)質杏殼、桃殼、選用優(yōu)質杏殼、桃殼、核桃殼、棗殼等果殼為原料，核桃殼、棗殼等果殼為原料，活性炭活性炭采用炭化、采用炭化、活化、過熱蒸氣催化等工藝精制而成，外觀為黑活化、過熱蒸氣催化等工藝精制而成，外觀為黑色不定型顆粒，經(jīng)系列生產(chǎn)工藝加工而成的一種色不定型顆粒，經(jīng)系列生產(chǎn)工藝加工而成的一種活性炭。具有耐磨

14、強度好、空隙發(fā)達、吸附性能活性炭。具有耐磨強度好、空隙發(fā)達、吸附性能高、強度高、易再生、經(jīng)濟耐用等優(yōu)點，廣泛應高、強度高、易再生、經(jīng)濟耐用等優(yōu)點，廣泛應用于生活、工業(yè)、液相吸附、水質凈化、氣相吸用于生活、工業(yè)、液相吸附、水質凈化、氣相吸附。特別適用于電廠、石化、煉油廠、印染紡織附。特別適用于電廠、石化、煉油廠、印染紡織業(yè)、食品飲料、醫(yī)藥用水、電子高純水、生活飲業(yè)、食品飲料、醫(yī)藥用水、電子高純水、生活飲用水、工業(yè)中水回用等行業(yè)。更能有效吸附水中用水、工業(yè)中水回用等行業(yè)。更能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質、農(nóng)藥殘留物和其的游離氯、酚、硫、油、膠質、農(nóng)藥殘留物和其他有機污染物，余氯、半脫氯值

15、，以及有機溶劑他有機污染物，余氯、半脫氯值，以及有機溶劑的回收等。的回收等。 果殼炭市場應用果殼炭市場應用 煤質活性炭市場應用煤質活性炭市場應用 1. 1. 水處理行業(yè)：自來水、工業(yè)用水、污水處理、水處理行業(yè)：自來水、工業(yè)用水、污水處理、純凈水、純凈水、 飲料、食品、醫(yī)藥用水飲料、食品、醫(yī)藥用水 。2. 2. 空氣凈化：除雜、除味、吸咐、除甲醛，苯、空氣凈化：除雜、除味、吸咐、除甲醛，苯、甲苯、二甲苯、二 甲苯、油氣等有害氣體物質甲苯、油氣等有害氣體物質 。3. 3. 工業(yè)：脫色、提純、空氣凈化工業(yè)：脫色、提純、空氣凈化 。4. 4. 養(yǎng)魚：過濾養(yǎng)魚：過濾 。5. 5. 試劑：催化劑及催化劑載

16、體試劑：催化劑及催化劑載體 。 n以優(yōu)質木屑和果殼為原料。以優(yōu)質木屑和果殼為原料。n采用氯化鋅法生產(chǎn)，具有發(fā)達的中孔結構，吸采用氯化鋅法生產(chǎn)，具有發(fā)達的中孔結構，吸附容量大、快速附容量大、快速 粉狀活性炭過濾等特性。主粉狀活性炭過濾等特性。主要適用于各種氨基酸工業(yè)，精制糖脫色、味精要適用于各種氨基酸工業(yè)，精制糖脫色、味精工業(yè)、葡萄糖工業(yè)、淀粉糖工業(yè)、化學助劑、工業(yè)、葡萄糖工業(yè)、淀粉糖工業(yè)、化學助劑、染料中間體、食品添加劑、藥品制劑等高色素染料中間體、食品添加劑、藥品制劑等高色素溶液的脫色、提純、除臭、除雜。溶液的脫色、提純、除臭、除雜。粉狀炭市場應用粉狀炭市場應用 解吸：解吸：從活性炭柱上洗脫

17、被吸附物質時，溶劑的洗從活性炭柱上洗脫被吸附物質時，溶劑的洗脫能力將隨溶劑極性的降低而增強。脫能力將隨溶劑極性的降低而增強。幾種常用的吸附劑活性炭吸附非極性有機物活性炭吸附非極性有機物脫色，去熱原脫色，去熱原29組成30結構及孔的形狀n結構結構：活性炭是非晶體物質，由排列成六邊形的活性炭是非晶體物質，由排列成六邊形的碳原子平面層組成，這些平面層的排列不是類似碳原子平面層組成，這些平面層的排列不是類似于石墨的結構，而是雜亂且無規(guī)律地排列成于石墨的結構，而是雜亂且無規(guī)律地排列成“螺螺層狀結構層狀結構”。n孔的形狀孔的形狀：圓筒孔、狹縫孔、圓錐孔、錐形狹縫圓筒孔、狹縫孔、圓錐孔、錐形狹縫孔、墨水瓶孔

18、孔、墨水瓶孔分類1（按孔徑）（按孔徑）微孔（微孔（r 2 nm） 氣相吸附氣相吸附中孔（中孔（2 nm r 50 nm） 作為通道作為通道312 按形狀分3 按原料分（a）植物類原料活性炭：木材、椰殼、核桃殼、杏核、竹材、稻草等。32（b）礦物類原料活性炭:煤、石油焦、煤焦油、煤瀝青、石油殘渣、石油瀝青等。 (c)其他原料活性炭：塑料類、紙漿廢液、舊輪胎、動物骨、蔗糖、糖蜜等。（a）化學碳，以ZnCl2,H3PO4,KOH等為活化劑，化學活化法制備的活性炭（b）物理碳，以水蒸氣，CO2等為活化劑制備的活性炭33國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀n 國外活性炭生產(chǎn)國有美國、俄羅斯和日本國外活性炭生產(chǎn)國有美國、俄羅斯

19、和日本等。世界活性炭的年產(chǎn)量約等。世界活性炭的年產(chǎn)量約70萬噸，其中一半萬噸，其中一半以上是由美國、日本及西歐經(jīng)濟共同體等工業(yè)以上是由美國、日本及西歐經(jīng)濟共同體等工業(yè)國生產(chǎn)。歐美等發(fā)達國家在活性炭制造技術方國生產(chǎn)。歐美等發(fā)達國家在活性炭制造技術方面已完成大型化、自動化、連續(xù)化、無公害化面已完成大型化、自動化、連續(xù)化、無公害化制造體系。而且對制造新工藝的研究與活性炭制造體系。而且對制造新工藝的研究與活性炭微孔結構和表面化學基團的關系研究，做到了微孔結構和表面化學基團的關系研究，做到了品種的專用化和多樣化。品種的專用化和多樣化。34 我國活性炭工業(yè)生產(chǎn)起步于我國活性炭工業(yè)生產(chǎn)起步于2020世紀世紀

20、5050年年代，代，8080年代以后發(fā)展迅速，主要以煤質活性年代以后發(fā)展迅速，主要以煤質活性炭為主。我國目前有中小型活性炭生產(chǎn)企業(yè)炭為主。我國目前有中小型活性炭生產(chǎn)企業(yè)1 1 000000余家，活性炭產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的三分之一，余家，活性炭產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的三分之一，已成為世界上最大的活性炭生產(chǎn)國，已成為世界上最大的活性炭生產(chǎn)國，20072007年年生產(chǎn)量達到生產(chǎn)量達到3535萬噸，出口量萬噸，出口量2525萬噸。萬噸。 但是我國活性炭行業(yè)在制造技術上不如但是我國活性炭行業(yè)在制造技術上不如歐美國家，存在生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品質量參差歐美國家，存在生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品質量參差不齊、資源浪費等問題。不齊、資源浪

21、費等問題。35活性炭的應用活性炭的應用n活性炭作為優(yōu)良的吸附劑，常用于水體凈活性炭作為優(yōu)良的吸附劑，常用于水體凈化、空氣的凈化、工業(yè)廢氣回收、貴重金化、空氣的凈化、工業(yè)廢氣回收、貴重金屬的回收及提煉等。其應用范圍涉及化學屬的回收及提煉等。其應用范圍涉及化學工業(yè)、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、國防工業(yè)、食品加工、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、國防等領域、催化及電化學電源，在環(huán)境保護等領域、催化及電化學電源，在環(huán)境保護和人類生活中起著重要作用和人類生活中起著重要作用。 36（1 1）在液相吸附中的應用）在液相吸附中的應用 活性炭在液相中主要用于包括水處理、食活性炭在液相中主要用于包括水處理、食品工業(yè)脫色及貴金屬回收

22、等。其中，水處理主品工業(yè)脫色及貴金屬回收等。其中，水處理主要應用在飲用水的凈化、廢水處理、工業(yè)用水要應用在飲用水的凈化、廢水處理、工業(yè)用水處理這三大方面。處理這三大方面。 （2 2）在氣相吸附中的應用）在氣相吸附中的應用 活性炭在氣相吸附中的應用主要包煙道活性炭在氣相吸附中的應用主要包煙道氣、工業(yè)廢氣的處理和凈化、生活空氣凈化、氣、工業(yè)廢氣的處理和凈化、生活空氣凈化、油氣回收及毒氣防護等。油氣回收及毒氣防護等。 37（3 3）在催化方面的應用）在催化方面的應用 活性炭本身就具有催化活性，一般可單獨活性炭本身就具有催化活性，一般可單獨作為催化劑使用。作為催化劑使用。 也可以作為催化劑載體，也可以

23、作為催化劑載體，負載活性離子。負載活性離子。 此外，活性炭還可用于土壤的污染治理、此外，活性炭還可用于土壤的污染治理、儲氫、作為新型儲能器件的電極材等。儲氫、作為新型儲能器件的電極材等。38新型的碳材料新型的碳材料n（一）活性炭微球（一）活性炭微球n球形活性炭是球形活性炭是20世世紀紀70年代后期由日年代后期由日本、美國、聯(lián)邦德本、美國、聯(lián)邦德國和蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)國和蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)達的國家研制開發(fā)達的國家研制開發(fā)成功的一種高檔活成功的一種高檔活性炭新品種，性炭新品種，80年年代后后期逐漸進入代后后期逐漸進入工業(yè)化階段。工業(yè)化階段。39 日本大阪瓦斯公司以中間相瀝青為原料微日本大阪瓦斯公司以中間相瀝青

24、為原料微球為原料，以球為原料，以KOHKOH為活化劑，制的比表面積高為活化劑，制的比表面積高達達30004600m30004600m2 2gg的超高比表面積活性炭微球。的超高比表面積活性炭微球。 制備球型活性炭的原料有：煤、高分子和制備球型活性炭的原料有：煤、高分子和瀝青。瀝青。 球形活性炭具有均勻的球形外表，表面光球形活性炭具有均勻的球形外表，表面光滑、力學強度高、比表面積大、耐磨損、耐腐滑、力學強度高、比表面積大、耐磨損、耐腐蝕，長期使用掉屑少，產(chǎn)品雜質含量低等優(yōu)點。蝕，長期使用掉屑少，產(chǎn)品雜質含量低等優(yōu)點。40制備方法制備方法：壓條成球法、介質分散法、噴霧法、：壓條成球法、介質分散法、噴

25、霧法、反響乳液法和熱縮聚法、乳液法、懸浮法等。反響乳液法和熱縮聚法、乳液法、懸浮法等。應用應用：化工，石化，醫(yī)藥、防毒防護、能源環(huán)保等：化工，石化，醫(yī)藥、防毒防護、能源環(huán)保等領域。領域。制備工藝流程如下：煤瀝青或石油渣油高軟化點瀝青瀝青球不熔化瀝青球球型活性炭調制球形化添加劑不熔化氧化介質250400碳化，活化N2+活化劑，90041（二）活性炭納米管（二）活性炭納米管n活性炭納米管可以活性炭納米管可以看成是單層或多層看成是單層或多層石墨片層卷曲而成石墨片層卷曲而成的無縫中空管狀結的無縫中空管狀結構。因此，具有管構。因此，具有管狀孔隙、層間孔隙狀孔隙、層間孔隙等。此外，還具有等。此外，還具有表

26、面原子密度大，表面原子密度大，比表面積大，孔結比表面積大，孔結構和表面結構可修構和表面結構可修飾等特點。飾等特點。42 這些特點使其在催化劑載體、儲氫材料、這些特點使其在催化劑載體、儲氫材料、超級電容、鋰離子二次電池和隱形材料等領域超級電容、鋰離子二次電池和隱形材料等領域都得到廣泛的研究。都得到廣泛的研究。制備方法制備方法：氣相氧化法、液相氧化法和固相氧：氣相氧化法、液相氧化法和固相氧化法?；?。 無論那一種方法，都是將碳納米管經(jīng)活化無論那一種方法，都是將碳納米管經(jīng)活化處理及后處理得到活性炭納米管。處理及后處理得到活性炭納米管。43（三）活性炭纖維（三）活性炭纖維n活性炭纖維（活性炭纖維（AC

27、F）是是繼粉末活性炭（繼粉末活性炭（PAC）和粒狀活性炭（和粒狀活性炭（GAC）之后的第三代活性碳材之后的第三代活性碳材料。料。n現(xiàn)在的現(xiàn)在的ACF是碳纖維是碳纖維（CF）及可碳化纖維經(jīng)）及可碳化纖維經(jīng)物理活化、化學活化，物理活化、化學活化，或兩者兼有的活化反應或兩者兼有的活化反應所制得的具有豐富和發(fā)所制得的具有豐富和發(fā)達孔隙結構的功能型碳達孔隙結構的功能型碳纖維。纖維。44常用的常用的ACF有有：黏膠、酚醛纖維、聚丙烯晴：黏膠、酚醛纖維、聚丙烯晴（PAN）、瀝青、聚酰亞胺纖維、聚苯乙烯纖）、瀝青、聚酰亞胺纖維、聚苯乙烯纖維及空心纖維等。維及空心纖維等。應用：應用：多做為吸附材料、催化劑載體、

28、電極材材多做為吸附材料、催化劑載體、電極材材料等。料等。幾種常用的吸附劑硅膠（硅膠（SiO2nH2O） 硅膠的表面保留著羥基，是硅膠的吸附活性中心硅膠的表面保留著羥基，是硅膠的吸附活性中心 在在200200以上羥基會脫去，失去活性以上羥基會脫去，失去活性應用應用吸附大極性有機物 | | O O | | SiOSiOH | | O O | |硅膠的定義及分類硅膠的定義及分類1、定義、定義 硅膠（硅膠（Silica gel; SilicaSilica gel; Silica）：化學分子式為）：化學分子式為SiO2SiO2xH2OxH2O，屬于無定形結構。其基本結構單位為大，屬于無定形結構。其基本結

29、構單位為大小不等的二氧化硅粒子在空間的堆積，并形成硅膠小不等的二氧化硅粒子在空間的堆積，并形成硅膠的骨架。堆積時粒子間的空洞即為硅膠的孔隙。硅的骨架。堆積時粒子間的空洞即為硅膠的孔隙。硅膠中的水有吸附水和結構水，后者以羥基的形式和膠中的水有吸附水和結構水，后者以羥基的形式和硅原子相連而覆蓋于硅膠表面。硅原子相連而覆蓋于硅膠表面。名稱名稱平均半徑平均半徑/nm/nm特粗孔硅膠特粗孔硅膠1010粗孔硅膠粗孔硅膠4545中孔硅膠中孔硅膠2424細孔硅膠細孔硅膠1212特細孔硅膠特細孔硅膠0.20.250.20.252 2、分類、分類 一般來說，硅膠按其性質及組分可分為有機硅膠一般來說，硅膠按其性質及

30、組分可分為有機硅膠和無機硅膠兩大類。和無機硅膠兩大類。 硅膠的特點硅膠的特點硅膠由于它的化學組成及物理結構的特性，決定了它具有許多硅膠由于它的化學組成及物理結構的特性，決定了它具有許多其它同類材料難的取代的特點，在應用中具有以下的優(yōu)點：其它同類材料難的取代的特點，在應用中具有以下的優(yōu)點：（1 1）硅膠無毒無味，化學性質穩(wěn)定，不溶于其他任何溶劑和溶）硅膠無毒無味，化學性質穩(wěn)定，不溶于其他任何溶劑和溶液，除氫氟酸（液，除氫氟酸（HFHF）和強堿外，不與任何物質發(fā)生反應。）和強堿外，不與任何物質發(fā)生反應。（2 2）硅膠熱穩(wěn)定性好，）硅膠熱穩(wěn)定性好，A A型的細孔類硅膠可在型的細孔類硅膠可在30030

31、0以內(nèi)的溫度以內(nèi)的溫度下使用，而其他類型的硅膠則能夠在下使用，而其他類型的硅膠則能夠在500-600500-600的高溫條件下的高溫條件下長期使用。長期使用。（3 3）硅膠具有剛性的骨架結構，較高的機械強度，良好的耐磨）硅膠具有剛性的骨架結構，較高的機械強度，良好的耐磨性能。性能。（4 4）硅膠非潮解、不腐蝕和不溶于水的特性，即使吸滿水后，）硅膠非潮解、不腐蝕和不溶于水的特性，即使吸滿水后，外觀感覺還是干燥的。外觀感覺還是干燥的。（5 5）硅膠具有穩(wěn)定的質量，不會因為使用及外界環(huán)境的變化而）硅膠具有穩(wěn)定的質量，不會因為使用及外界環(huán)境的變化而變化。變化。硅膠吸附硅膠吸附1 1、性質：、性質： 指

32、用硅膠從硝酸溶液中吸附指用硅膠從硝酸溶液中吸附233pa233pa。酸度低時硅膠吸。酸度低時硅膠吸附鎂是離子交換過程，在硝酸濃度大于附鎂是離子交換過程，在硝酸濃度大于2mol/L2mol/L時中性配合時中性配合物也被吸附。物也被吸附。233pa233pa在硅膠上的吸附速度隨硝酸濃度增加而在硅膠上的吸附速度隨硝酸濃度增加而增加。硝酸濃度對增加。硝酸濃度對233pa233pa的吸附率影響不大，但它隨硝酸鹽的吸附率影響不大，但它隨硝酸鹽濃度增加而下降。通常吸附是在濃度增加而下降。通常吸附是在6mol/L6mol/L硝酸介質中進行。硝酸介質中進行。硅膠的吸附性能與硅膠的制備方法及質量有關，在使用前硅膠

33、的吸附性能與硅膠的制備方法及質量有關，在使用前要用酸洗處理。要用酸洗處理。2 2、原理、原理 硅膠為一多孔性物質，分子中具有硅氧烷的交鏈結構，同硅膠為一多孔性物質，分子中具有硅氧烷的交鏈結構，同時在顆粒表面又有很多硅醇基。硅膠吸附作用的強弱與硅醇基時在顆粒表面又有很多硅醇基。硅膠吸附作用的強弱與硅醇基的含量多少有關。硅醇基能夠通過氫鍵的形成而吸附水分，因的含量多少有關。硅醇基能夠通過氫鍵的形成而吸附水分，因此硅膠的吸附力隨吸著的水分增加而降低。若吸水量超過此硅膠的吸附力隨吸著的水分增加而降低。若吸水量超過1717，吸附力極弱不能用作為吸附劑，但可作為分配層析中的支持劑。吸附力極弱不能用作為吸附

34、劑，但可作為分配層析中的支持劑。對硅膠的活化，當硅膠加熱至對硅膠的活化，當硅膠加熱至100100110110時，硅膠表面因氫鍵時，硅膠表面因氫鍵所吸附的水分即能被除去。當溫度升高至所吸附的水分即能被除去。當溫度升高至500500時，硅膠表面的時，硅膠表面的硅醇基也能脫水縮臺轉變?yōu)楣柩跬殒I，從而喪失了因氫鍵吸附硅醇基也能脫水縮臺轉變?yōu)楣柩跬殒I，從而喪失了因氫鍵吸附水分的活往，就不再有吸附劑的性質，雖用水處理亦不能恢復水分的活往，就不再有吸附劑的性質，雖用水處理亦不能恢復其吸附活性。所以硅膠的活化不宜在較高溫度進行（一般在其吸附活性。所以硅膠的活化不宜在較高溫度進行（一般在170cC170cC以上

35、即有少量結合水失去）。以上即有少量結合水失去）。 硅膠是一種酸性吸附劑，適用于中性或酸性條件。同時硅硅膠是一種酸性吸附劑，適用于中性或酸性條件。同時硅膠又是一種弱酸性陽離子交換劑，其表面上的硅醇基能釋放弱膠又是一種弱酸性陽離子交換劑，其表面上的硅醇基能釋放弱酸性的氫離子，當遇到較強的堿注化臺物，則可因離子交換反酸性的氫離子，當遇到較強的堿注化臺物，則可因離子交換反應而吸附堿性化合物。應而吸附堿性化合物。功能與用途功能與用途 主要用于儀器、儀表、設備等在密閉條件下的吸潮防銹。與普通硅膠干燥劑主要用于儀器、儀表、設備等在密閉條件下的吸潮防銹。與普通硅膠干燥劑配合使用，指示干燥劑的吸潮程度和判斷環(huán)境

36、的相對濕度。作為包裝用硅膠配合使用，指示干燥劑的吸潮程度和判斷環(huán)境的相對濕度。作為包裝用硅膠干燥劑，廣泛用于精密儀器、皮革、服裝、食品、藥品和家用電器等。干燥劑，廣泛用于精密儀器、皮革、服裝、食品、藥品和家用電器等。 硅膠干燥劑硅膠干燥劑 硅膠因為其食品級用途可以用來做嬰兒奶嘴等與人硅膠因為其食品級用途可以用來做嬰兒奶嘴等與人體直接接觸的物品。體直接接觸的物品。嬰兒奶嘴嬰兒奶嘴嬰兒奶嘴喂藥器嬰兒奶嘴喂藥器硅膠套硅膠套硅膠套的應用非常廣泛，常用于硅膠套的應用非常廣泛，常用于Mp3/Mp4播放器，播放器，iPod,PDA,手機手機,PSP,數(shù)碼相機數(shù)碼相機,GPS等比較普遍的個人消費電等比較普遍的

37、個人消費電子產(chǎn)品上；保護套材質較軟，有彈性，保護設備，根據(jù)硅膠子產(chǎn)品上；保護套材質較軟，有彈性，保護設備，根據(jù)硅膠套的厚薄程度，具有一定的緩沖作用，如果厚度足夠套的厚薄程度，具有一定的緩沖作用，如果厚度足夠,加上結加上結構設計合理，可使被保護的產(chǎn)品具有防摔功能。優(yōu)點是構設計合理，可使被保護的產(chǎn)品具有防摔功能。優(yōu)點是:環(huán)保、環(huán)保、手感好、易清洗、防水、耐熱等。手感好、易清洗、防水、耐熱等。2011年11月附近，豐田化工公司推出硅膠的新用途食品保鮮用硅膠。食品保鮮用硅膠。產(chǎn)品特點：1.采用100%的硅膠原材料，綠色環(huán)保；2.無色，無味，無毒，防塵，抗氧化，防腐蝕；3.防水，抗高溫，抗溫范圍在-40

38、度到230度；4.不易折斷或拉壞，不易變形，易于清洗，可直接用水清洗，重復利用；5.產(chǎn)品表面可絲印，凹刻或凸刻LOGO，款式多樣。硅膠隆鼻硅膠隆鼻 硅膠隆鼻是將一醫(yī)用固體硅膠假體埋入鼻背筋膜下面，使鼻硅膠隆鼻是將一醫(yī)用固體硅膠假體埋入鼻背筋膜下面，使鼻梁或鼻尖突起，從而改變鼻子的形狀，達到預期的效果。臨床證明醫(yī)用固梁或鼻尖突起，從而改變鼻子的形狀，達到預期的效果。臨床證明醫(yī)用固體硅膠對人體無副作用，當不想要時，隨時可以將醫(yī)用固體硅膠取出。對體硅膠對人體無副作用，當不想要時，隨時可以將醫(yī)用固體硅膠取出。對于鼻梁低鼻尖形狀較好者可單純施此種手術。手術無痛苦，表面無痕跡，于鼻梁低鼻尖形狀較好者可單純

39、施此種手術。手術無痛苦，表面無痕跡，4天恢復正常。天恢復正常。硅膠耳塞硅膠耳塞 硅膠耳塞具有可清洗性，防水性能好，可反復使用硅膠耳塞具有可清洗性，防水性能好，可反復使用,能防止機器能防止機器發(fā)出的聲音導致的耳膜不適，抗噪性能好，一般適用于勞保型耳塞、游泳發(fā)出的聲音導致的耳膜不適，抗噪性能好，一般適用于勞保型耳塞、游泳耳塞和便攜機式耳塞。耳塞和便攜機式耳塞。硅膠飾品硅膠飾品 硅膠手飾包括時尚手環(huán)、手腕帶和最新開發(fā)的硅膠能量手環(huán)硅膠手飾包括時尚手環(huán)、手腕帶和最新開發(fā)的硅膠能量手環(huán),而而項飾包括項鏈、吊墜和一些平衡能量項鏈項飾包括項鏈、吊墜和一些平衡能量項鏈.它們一般都有外觀時尚、新穎、它們一般都有

40、外觀時尚、新穎、環(huán)保、手感好等特點環(huán)保、手感好等特點,很受年輕人及體育愛好者的追求。很受年輕人及體育愛好者的追求。能量硅膠手環(huán)手機掛飾能能量量平平衡衡項項鏈鏈 硅橡膠胃管硅橡膠胃管硅膠冰格硅膠冰格幾種常用的吸附劑極性強，對水有很強的親和作用極性強，對水有很強的親和作用活性氧化鋁（活性氧化鋁（Al2O3nH2O）活性氧化鋁活性氧化鋁 活性氧化鋁的化學式是活性氧化鋁的化學式是AlAl2 2O O3 3nHnH2 2O O?；钚匝?。活性氧化鋁表面上具有高官能團密度，這些官能團為極性化鋁表面上具有高官能團密度，這些官能團為極性分子的吸附提供了活性中心。因此活性氧化鋁是一分子的吸附提供了活性中心。因此活

41、性氧化鋁是一種極性吸附劑，其比表面積約為種極性吸附劑，其比表面積約為200200500 m2/g500 m2/g，對水分有很強的吸附能力。用不同的原料，在不同對水分有很強的吸附能力。用不同的原料，在不同的工藝條件下，可制得不同結構、不同性能的活性的工藝條件下，可制得不同結構、不同性能的活性氧化鋁。氧化鋁。 n活性氧化鋁主要用于氣體的干燥和液體的脫水活性氧化鋁主要用于氣體的干燥和液體的脫水，如汽油、煤油、芳烴等化工產(chǎn)品的脫水；空氣、，如汽油、煤油、芳烴等化工產(chǎn)品的脫水；空氣、氦、氫氣、氯氣、氯化氫和二氧化硫等氣體的干燥氦、氫氣、氯氣、氯化氫和二氧化硫等氣體的干燥。 活性氧活性氧化鋁干化鋁干燥劑燥

42、劑食品環(huán)保食品環(huán)保防潮珠防潮珠活性活性-Al2O3微粉微粉幾種常用的吸附劑n篩分：篩分：將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把比孔將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用n吸附：吸附：分子篩分子篩結晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，其化學通式為：結晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，其化學通式為：M Mx/mx/m(AlO(AlO2 2)x)x(SiO(SiO2 2)y)yzH2OzH2O。分子篩是一種具有網(wǎng)狀晶體結構的硅鋁酸鹽 ，具有均勻的晶穴，孔徑分布非常均一，具有選擇篩分分子作用 65 沸石分子篩沸石分子篩 (Zeoli

43、te Molecular Sieve)(Zeolite Molecular Sieve) 是人工合成的無機吸附劑是人工合成的無機吸附劑, ,其組成與天然沸石相近其組成與天然沸石相近, ,是鋁、硅酸鹽類的化合物是鋁、硅酸鹽類的化合物。 具有特定且具有特定且均勻一致的孔徑均勻一致的孔徑 ，只允許比其微孔孔徑，只允許比其微孔孔徑小的分子吸附上去，比其微孔大的分子則不能進入，小的分子吸附上去，比其微孔大的分子則不能進入， 故稱為分子篩。故稱為分子篩。 是是極性吸附劑極性吸附劑，對水具有很大的親和力。，對水具有很大的親和力。 比表面積在比表面積在4004001000 1000 m2/g g。 主要用于各

44、種氣體和液體的干燥，芳烴、烷烴的分主要用于各種氣體和液體的干燥，芳烴、烷烴的分離及用作催化劑及催化劑載體等。離及用作催化劑及催化劑載體等。 66球形分子篩顆粒球形分子篩顆粒67常用沸石分子篩常用沸石分子篩型號型號 孔徑大孔徑大小小( () )典型化學組成典型化學組成 SiSiO O2 2與與AlAl2 20 03 3比比3A3A ( (鉀型）鉀型） 32/3K2/3K2 20 01/3Na1/3Na2 20 0AlAl2 20 03 32Si2SiO O2 22 24A4A ( (鈉型）鈉型） 4NaNa2 20 0AlAl2 20 03 32Si2SiO O2 25A5A ( (鈣型）鈣型）

45、 50.7Ca00.7Ca00.3Na0.3Na2 20 0AlAl2 20 03 32Si2SiO O2 210X 10X ( (鈣型）鈣型）8 90.8Ca00.8Ca00.2Na0.2Na2 20 0AlAl2 20 03 32.52.5SiSiO O2 22.52.513X13X ( (鈉型）鈉型）9 10 NaNa2 20 0AlAl2 20 03 32.5Si2.5SiO O2 2Y Y ( (鈉型）鈉型）9 10 NaNa2 20 0AlAl2 20 03 35Si5SiO O2 25 5鈉鈉絲光沸石絲光沸石 5NaNa2 20 0AlAl2 20 03 310Si10SiO O

46、2 2 101068沸石分子篩中的原子形成籠形結構，其空穴大小決沸石分子篩中的原子形成籠形結構，其空穴大小決定了所能吸附分子的大小。定了所能吸附分子的大小。A型分子篩型分子篩69A型分子篩型分子篩70X型分子篩型分子篩71X型分子篩型分子篩72 （5 5） 吸附樹脂（吸附樹脂（ResinResin） 是一種網(wǎng)狀結構的有機高聚物，如南開和成公司的是一種網(wǎng)狀結構的有機高聚物，如南開和成公司的ADSADS系列、美國系列、美國Rohm&HaasRohm&Haas公司的公司的XADXAD系列樹脂是苯乙烯與系列樹脂是苯乙烯與二乙烯苯的共聚物，可根據(jù)需要制成不同孔徑、不同比二乙烯苯的共聚物，

47、可根據(jù)需要制成不同孔徑、不同比表面積表面積 、極性或非極性的吸附劑。、極性或非極性的吸附劑。 比表面積一般在比表面積一般在200200700 m700 m2 2g g左右。左右。 主要用于廢水中有機物的吸附、天然產(chǎn)物與生化產(chǎn)品主要用于廢水中有機物的吸附、天然產(chǎn)物與生化產(chǎn)品的分離等。的分離等。 73樹脂樹脂幾種常用的吸附劑n大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂不含交換基團的不含交換基團的, , 具有大孔結構的高分子吸附劑。具有大孔結構的高分子吸附劑。（1 1） 選擇性好選擇性好（2 2） 解吸容易解吸容易（3 3） 機械強度好機械強度好（4 4） 流體阻力小流體阻力?。? 5） 反復使反復使 用用（6 6）

48、 可適用于各種產(chǎn)品可適用于各種產(chǎn)品優(yōu)優(yōu)點點大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂 非極性大孔吸附樹脂非極性大孔吸附樹脂 中等極性大孔吸附樹脂中等極性大孔吸附樹脂 極性大孔吸附樹脂極性大孔吸附樹脂分類大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂n吸附性原理q樹脂本身具有吸附性q吸附力是范德華力或氫鍵作用的結果n篩選性原理q樹脂為多孔性結構，具有分子篩的作用n有機化合物根據(jù)吸附力的不同及分子量的大小，在樹脂的吸附機理和篩分原理作用下實現(xiàn)分離。大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂n應用范圍廣q整個過程PH值不變，適于對PH值敏感的物質q能從存在大量無機鹽的發(fā)酵液中分離提取抗菌素等物質n理化性質穩(wěn)定q穩(wěn)定性高，機械強度好，耐用q避免溶劑法對環(huán)境的

49、污染及離子交換法對設備的腐蝕n分離性能優(yōu)良q選擇性好，分離效能高大孔吸附樹脂大孔吸附樹脂n使用方便q大孔樹脂一般為小球狀，流體阻力小于活性碳n溶劑用量少q只需要少量溶劑作為洗脫劑q避免了溶劑法中的乳化現(xiàn)象n可重復使用，降低成本q用水、稀酸、稀堿或低濃度乙醇等反復清洗即可再生n缺點q樹脂價格貴；品種有限，不能滿足復雜要求；操作繁瑣 例：例： 林可、紅霉素、林可、紅霉素、SPM 弱堿性，弱堿性， pH 吸附量吸附量 ； 赤霉素赤霉素弱酸性，弱酸性， pH ，吸附量，吸附量 ； 維生素維生素B12 中性，中性， pH無影響，無影響，實驗證實：實驗證實： XAD-2上吸附，上吸附，pH37吸附量都一吸

50、附量都一樣；樣； 頭孢菌素頭孢菌素 兩性物質，應在什么條件下吸附？兩性物質，應在什么條件下吸附？ pK1=2.6(羧基羧基)；pK2=3.3 (羧基羧基) ；pK3=9.8 (氨基氨基) 大孔吸附劑解吸條件1. 1. 選擇洗脫劑原則選擇洗脫劑原則a. 洗脫劑應容易溶脹大網(wǎng)格吸附劑。洗脫劑應容易溶脹大網(wǎng)格吸附劑。溶質對聚合物的溶脹能力可用溶質對聚合物的溶脹能力可用溶解度參數(shù)溶解度參數(shù)來表征。來表征。溶劑2-丁酮丁酮2-丙酮丙酮丁醇丁醇丙醇丙醇乙醇乙醇甲醇甲醇水水19.020.423.324.325.929.647.3 溶溶 劑劑 的的 解解 吸吸 能能 力力 逐逐 漸漸 降降 低低l溶劑的溶解度

51、參數(shù)和聚合物的溶解度參數(shù)接近時，溶劑愈易溶脹聚合物。溶劑的溶解度參數(shù)和聚合物的溶解度參數(shù)接近時，溶劑愈易溶脹聚合物。 （ 洗洗 聚）聚）大孔吸附劑解吸條件b. 洗脫劑對被吸附物有較大的溶解度。洗脫劑對被吸附物有較大的溶解度。 例例 赤霉素赤霉素(920)：吸附時選：吸附時選XAD-2樹脂（聚苯乙烯型）樹脂（聚苯乙烯型） 聚聚18.4 洗脫劑選乙酯洗脫劑選乙酯 乙乙18.6，溶解度參數(shù)接近，易溶脹，溶解度參數(shù)接近，易溶脹XAD-2樹脂；樹脂； 易溶于乙酯中。易溶于乙酯中。 洗脫容易，洗脫峰很集中。洗脫容易，洗脫峰很集中。大孔吸附劑解吸條件2. 2. 流速流速 （空間速度，線速度）洗脫液的流速務（

52、空間速度，線速度）洗脫液的流速務必恰當控制。如果太快，洗脫物在兩相中的平必恰當控制。如果太快，洗脫物在兩相中的平衡過程不完全；如果太慢，洗脫物會擴散。衡過程不完全；如果太慢，洗脫物會擴散。影響吸附的因素影響吸附的因素（一）吸附劑結構（一）吸附劑結構1 1比表面積比表面積吸附劑的粒徑越小，或是吸附劑的粒徑越小，或是微孔越發(fā)達，其比表面積微孔越發(fā)達，其比表面積越大。吸附劑的比表面積越大。吸附劑的比表面積越大，則吸附能越強。越大，則吸附能越強。影響吸附的因素影響吸附的因素（一）吸附劑結構（一）吸附劑結構2孔結構孔結構 吸附劑的孔結構如圖吸附劑的孔結構如圖7-67-6所示。吸所示。吸附劑內(nèi)孔的大小和分

53、布對吸附性能影響附劑內(nèi)孔的大小和分布對吸附性能影響很大?？讖教?，比表面積小，吸附能很大?？讖教?，比表面積小，吸附能力差；孔徑太小，則不利于吸附質擴散，力差；孔徑太小，則不利于吸附質擴散，并對直徑較大的分子起屏蔽作用，并對直徑較大的分子起屏蔽作用，影響吸附的因素影響吸附的因素3表面化學性質表面化學性質（一）吸附劑結構（一）吸附劑結構吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻吸附劑在制造過程中會形成一定量的不均勻表表面氧化物面氧化物，其成分和數(shù)量隨原料和活化工藝不，其成分和數(shù)量隨原料和活化工藝不同而異。同而異。表面氧化物成為選擇性的吸附中心，使吸附劑表面氧化物成為選擇性的吸附中心，使吸附劑只有類似

54、只有類似化學吸附化學吸附的能力，的能力，影響吸附的因素影響吸附的因素（二）吸附質的性質（二）吸附質的性質 對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，吸附效果也不一樣。吸附效果也不一樣。（三）操作條件（三）操作條件吸附是放熱過程，低溫有利于吸附，升溫吸附是放熱過程，低溫有利于吸附，升溫有利于脫附有利于脫附. .吸附工藝和設備操操作作方方式式連續(xù)式連續(xù)式間歇式間歇式將料液和吸附劑放在容器內(nèi)攪拌，平衡后排將料液和吸附劑放在容器內(nèi)攪拌，平衡后排出吸余液出吸余液固定床固定床移動床移動床流化床流化床吸附劑固定填放在吸附柱吸附劑固定填放在吸附柱(或或塔塔)中中在操作過程

55、中定期地將接近飽在操作過程中定期地將接近飽和的一部分吸附劑從吸附柱中和的一部分吸附劑從吸附柱中排出，并同時將等量的新鮮吸排出，并同時將等量的新鮮吸附劑加入柱中附劑加入柱中吸附劑在吸附柱內(nèi)處于膨脹狀態(tài)，吸附劑在吸附柱內(nèi)處于膨脹狀態(tài)，懸浮于由下而上的水流中懸浮于由下而上的水流中88吸附平衡吸附平衡 在一定溫度和壓力或濃度下，當氣體或液體與在一定溫度和壓力或濃度下，當氣體或液體與固體吸附劑經(jīng)長時間充分接觸后，吸附質在流體相固體吸附劑經(jīng)長時間充分接觸后，吸附質在流體相和固體相中的含量不再變化，即達到和固體相中的含量不再變化，即達到平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)。 影響吸附平衡的因素：溫度、壓力或濃度、吸影響吸附平衡

56、的因素：溫度、壓力或濃度、吸附劑和吸附質的性質。附劑和吸附質的性質。 通常吸附量與溫度成反比，與壓力或濃度成正通常吸附量與溫度成反比，與壓力或濃度成正比。比。 89吸附等溫線吸附等溫線（Adsorption IsothermAdsorption Isotherm）: 指一定溫度條件下吸附平衡時單位質量吸附劑的指一定溫度條件下吸附平衡時單位質量吸附劑的吸附吸附量量 q 與吸附質在流體相中的與吸附質在流體相中的分壓分壓 p （氣相吸附）或（氣相吸附）或濃濃度度 c （液相吸附）之間的關系曲線。（液相吸附）之間的關系曲線。qp氣相吸附氣相吸附溫度一定溫度一定qc液相吸附液相吸附溫度一定溫度一定90n

57、溫度一定，吸附量隨壓溫度一定，吸附量隨壓力增加而增加。低壓時增力增加而增加。低壓時增加較快，高壓時增加變慢加較快，高壓時增加變慢。n壓力一定，吸附量隨溫壓力一定，吸附量隨溫度升高而降低。高溫時，度升高而降低。高溫時，吸附量很低。吸附量很低。n即高壓低溫有利于吸附即高壓低溫有利于吸附, 低壓高溫有利于解吸低壓高溫有利于解吸(吸附吸附劑的脫附再生）劑的脫附再生）.91 CO CO2 2在分子篩和活性炭上的吸附等溫線在分子篩和活性炭上的吸附等溫線92水中乙醇在分子篩上的吸水中乙醇在分子篩上的吸附等溫線附等溫線水中乙醇在活性炭水中乙醇在活性炭上的吸附等溫線上的吸附等溫線93水中苯酚在樹脂上的吸水中苯酚

58、在樹脂上的吸附等溫線附等溫線水中苯酚在活性炭上的水中苯酚在活性炭上的吸附等溫線吸附等溫線94吸附等溫線方程吸附等溫線方程 (1) LangmuirLangmuir（朗格繆爾）朗格繆爾）方程方程 氣相吸附氣相吸附 液相吸附液相吸附 bpbpqqm1bcbcqqm1q=單位質量吸附劑的吸附量單位質量吸附劑的吸附量; p=吸附質在氣吸附質在氣相相中的分壓中的分壓; c=吸附質在液吸附質在液相相中的摩爾濃度中的摩爾濃度; qm=吸附劑的的最大吸附量；吸附劑的的最大吸附量； b=朗格繆爾常數(shù)。朗格繆爾常數(shù)。1932年諾貝爾化學年諾貝爾化學獎獲得者獎獲得者95當壓力（或濃度）很高當壓力（或濃度）很高時，時

59、，bp 1, q qm ，q不不再隨壓力變化，表再隨壓力變化，表 示吸附示吸附達到飽和達到飽和。 蘭格繆爾方程是具有一定理論基礎的吸附等溫線蘭格繆爾方程是具有一定理論基礎的吸附等溫線方程，其主要假設是單分子層吸附，其常數(shù)方程，其主要假設是單分子層吸附，其常數(shù)qm具具有明確的物理意義。有明確的物理意義。當壓力（或濃度）很低當壓力（或濃度）很低時，時，bp 1, q qm bp ，即即q與與p呈呈直線關系直線關系；qpqm96最大吸附量最大吸附量 qm與朗格繆爾常數(shù)與朗格繆爾常數(shù) b 可由實驗數(shù)據(jù)回歸可由實驗數(shù)據(jù)回歸求得，如求得，如氣相吸附氣相吸附Langmuir方程可寫成方程可寫成 mmbqqp

60、qp1以以 p/q為縱坐標、為縱坐標、p為橫為橫坐標作圖，得一直線，坐標作圖，得一直線，由斜率和截距可以求出由斜率和截距可以求出 qm和和 b。p/qp97 (2) Freundlich ( (2) Freundlich (弗里德里希弗里德里希) )方程方程 氣相吸附氣相吸附 液相吸附液相吸附 ampq amcq mpaqlglglg即以即以 lgq 對對 lgp 作圖得一直線，由直線斜率和截距可以作圖得一直線，由直線斜率和截距可以求出求出 a a和和m m 。a a 和和 m m 為為Freundlich Freundlich 常數(shù)，一般常數(shù)，一般 a a1 1 注：弗里德里希方程是注：弗里德里希方程是經(jīng)驗