吸附方面的綜述

1、目 錄1.吸附概述11.1吸附概念11.2.1吸附作用產(chǎn)生的原因21.2.2物理吸附與化學(xué)吸附21.2.3吸附平衡31.2.4吸附量31.2.5吸附熱31.2.6競(jìng)爭(zhēng)吸附42.吸附劑42.1吸附劑的性能要求42.2吸附劑種類52.2.1常用吸附劑52.2.2改性吸附劑72.2.2生物吸附劑92.3吸附劑的再生93.影響吸附的因素113.1影響氣體吸附的因素113.2溶液中的吸附影響因素114.吸附動(dòng)力學(xué)原理124.1擴(kuò)散124.2穿透曲線與傳質(zhì)區(qū)135.吸附等溫線及其分類156.吸附的操作方式17吸 附1.吸附概述1.1吸附概念吸附(adsorption)是指在固相氣相、固相液相、固相固相、液

2、相氣相、液相液相等體系中，各種氣體、蒸氣以及溶液里的溶質(zhì)被吸著在固體或液體物質(zhì)表面上的現(xiàn)象。幾乎所有的吸附現(xiàn)象都是界面濃度高于本體相（正吸附：positive adsorption），但也有些電解質(zhì)水溶液，液相表面的電解質(zhì)濃度低于本體相（負(fù)吸附：negative adsorption）。被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)，具有吸附作用的物質(zhì)稱為吸附劑，大多數(shù)吸附劑為固相。1.2吸附原理及有關(guān)定義1.2.1吸附作用產(chǎn)生的原因吸附劑之所以具有吸附能力, 是因?yàn)槠浔砻婢哂羞^(guò)剩的能量稱作“表面自由能” (又稱“表面自由力場(chǎng)或表面引力場(chǎng)”) 。物體表面層分子的性質(zhì)與內(nèi)部分子的性質(zhì)有所不同。在圖1 中, 以xy 為液

3、氣分界面, A 為液體內(nèi)部某一分子, B 為表面層上的某一分子?？梢钥闯鯝 受到周圍分子的吸引, 并且在各個(gè)方向上受力相等, 合力為零。而B(niǎo) 分子則不然, 它一方面液體內(nèi)部分子的吸引; 另一方面, 又受到液體外部氣體分子的吸引。由于氣體密度比液體密度小得多, 它對(duì)B 分子的引力可略去不計(jì), 因此可認(rèn)為表面層分子只受到液體內(nèi)部分子的引力, 其合力方向垂直液面而指向液體內(nèi)部, 從而使液體有盡量縮小表面積和降低位能的趨勢(shì)。這一趨勢(shì)之所以不能一直發(fā)展下去, 是因?yàn)橐后w表面存在一種對(duì)抗其表面積縮小的作用力, 這就是“表面張力”。表面張力的存在, 使表面層分子比內(nèi)部分子具有更多能量, 這部分多余的能量就叫

4、做“表面自由能”。事實(shí)上, 不僅液氣界面上有表面張力, 任何能形成界面的體系(如固氣界面、固液界面) 都存在性質(zhì)相同的“界面張力”。表面張力的減小是吸附作用發(fā)生的熱力學(xué)原因。1.2.2物理吸附與化學(xué)吸附按照吸附劑表面與吸附質(zhì)分子間作用力的不同, 吸附可分為物理吸附及化學(xué)吸附兩種。伴有吸附質(zhì)與吸附劑間發(fā)生化學(xué)作用的吸附過(guò)程，稱為化學(xué)吸附；相反，不發(fā)生化學(xué)作用的稱為物理吸附。物理吸附，吸附劑和吸附質(zhì)之間通過(guò)分子間力(也稱“范德華”力)相互吸引，形成吸附現(xiàn)象，在吸附過(guò)程中物質(zhì)不改變?cè)瓉?lái)的性質(zhì)，吸附能較小。吸附質(zhì)分子和吸附劑表面分子之間的吸引機(jī)理，與氣體的液化和蒸汽的冷凝時(shí)的機(jī)理類似。物理吸附的特點(diǎn)是

5、：通常是放熱過(guò)程，但放熱不大，大約20KJ·mol-1。物理吸附只取決于氣體的物理性質(zhì)及固體吸附劑的性質(zhì)，不像化學(xué)吸附那樣具有較強(qiáng)的選擇性。物理吸附的吸附速率很快，因而吸附速率受溫度影響很小，有時(shí)即使在低溫條件下，吸附速度也是相當(dāng)快的。在低壓下物理吸附可能的吸附層一般是單分子層，隨著氣壓增大，吸附層可以變?yōu)槎鄬印Ｎ锢砦酵ǔＪ强赡孢^(guò)程，被吸附的物質(zhì)很容易再脫離，如用活性炭吸附氣體，只要升高溫度，就可以使被吸附的氣體逐出活性炭表面?；瘜W(xué)吸附，被吸附的分子和吸附劑表面的原子發(fā)生化學(xué)作用，在吸附質(zhì)和吸附劑之間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移、原子重排或化學(xué)鍵的破壞與生成等現(xiàn)象。在吸附過(guò)程中物質(zhì)發(fā)生了化學(xué)變化

6、，不再是原來(lái)的物質(zhì)了，一般催化劑都是以這種吸附方式起作用的?；瘜W(xué)吸附所放出的能量比物理吸附大得多，其數(shù)量相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng)熱?；瘜W(xué)吸附熱量一般為-13-83.74418.68KJ?；瘜W(xué)吸附的特點(diǎn)是：化學(xué)吸附的吸附熱比物理吸附過(guò)程大，與化學(xué)反應(yīng)熱接近?；瘜W(xué)吸附有很強(qiáng)的選擇性，僅能吸附參與化學(xué)反應(yīng)的某些氣體?；瘜W(xué)吸附速度受溫度影響很大，隨溫度的升高而顯著變快。化學(xué)吸附是單分子層或單原子層吸附。化學(xué)吸附一般是不可逆的，吸附比較穩(wěn)定，被吸附氣體不易脫附。吸附過(guò)程往往既有物理吸附也有化學(xué)吸附。對(duì)同一吸附劑在較低溫度下，吸附某一種氣體組分可能進(jìn)行物理吸附，而在較高溫度下，所進(jìn)行的吸附都是化學(xué)吸附，但大多情況下

7、都是幾種吸附作用的綜合結(jié)果。1.2.3吸附平衡在等溫吸附過(guò)程中，當(dāng)兩相在一定溫度下充分接觸，最后達(dá)到吸附質(zhì)分子到達(dá)吸附表面的數(shù)量和吸附劑表面釋放吸附質(zhì)的數(shù)量相等，即達(dá)到吸附平衡。1.2.4吸附量吸附劑的吸附量是評(píng)價(jià)和選擇吸附劑的重要的基本參數(shù)。吸附量分靜吸附量(平衡吸附量)與動(dòng)吸附量?jī)煞N。靜吸附量是指在一定溫度下，達(dá)到吸附平衡時(shí)，單位吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附達(dá)到飽和吸附量時(shí)為吸附劑的最大吸附量，也稱靜活性。動(dòng)吸附量則是吸附過(guò)程還未達(dá)到平衡時(shí)吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附量，也稱動(dòng)活性。1.2.5吸附熱吸附劑和氣體或液體混合物相接觸時(shí), 伴隨吸附過(guò)程所產(chǎn)生的熱效應(yīng)稱為“吸附熱”, 它是表征吸附現(xiàn)象的特征參數(shù)之

8、一。對(duì)絕大多數(shù)吸附體系來(lái)說(shuō), 吸附過(guò)程是放熱過(guò)程, 而脫附過(guò)程則是吸熱過(guò)程。吸附熱可以比較準(zhǔn)確地表示吸附劑的活性及吸附能力的強(qiáng)弱, 在吸附劑選擇、吸附設(shè)備能量衡算及吸附過(guò)程的控制方面都很有幫助。物理吸附的吸附熱一般接近其吸附質(zhì)的液化熱(此外還含有潤(rùn)濕熱, 但量很小) 。它首先由吸附質(zhì)的性質(zhì)決定, 其次受吸附劑的性狀的影響。1.2.6競(jìng)爭(zhēng)吸附競(jìng)爭(zhēng)吸附是指多個(gè)組分在吸附劑表面進(jìn)行吸附時(shí)所發(fā)生的相互競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。這樣的吸附過(guò)程可能是不同組分分別吸附在不同類型的活性中心上，也可能是都吸附在相同類型的活性中心上。對(duì)于后者，各個(gè)組分吸附量的多少，取決于各個(gè)組分與活性中心作用力的強(qiáng)弱，強(qiáng)者的吸附量大，這種現(xiàn)象就

9、是競(jìng)爭(zhēng)吸附。2.吸附劑吸附過(guò)程中具有吸附作用的物質(zhì)稱為吸附劑。2.1吸附劑的性能要求在吸附分離過(guò)程中，吸附劑的性能是關(guān)鍵。工業(yè)吸附劑要具備下列條件才有實(shí)用價(jià)值：大的比表面積，均勻的顆粒尺寸。工業(yè)應(yīng)用的吸附劑如活性炭、分子篩、硅膠等，都是具有許多細(xì)孔巨大內(nèi)表面積的固體，吸附劑之所以具有巨大的表面積是因?yàn)榫哂邪l(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)。吸附劑對(duì)被吸附的吸附質(zhì)要具有良好的選擇性且與氣相中組分不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以期獲得明顯的吸附效果，同時(shí)越能獲得純度較高的產(chǎn)品。吸附劑要具有良好的再生性能。在工業(yè)上用吸附法分離和凈化氣體的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可行性，在很大程度上取決于吸附劑能否再生?？稍偕奈絼┎粌H可以重復(fù)使用，而且還減少了

10、對(duì)廢吸附劑的處理問(wèn)題。吸附容量不因吸附脫附運(yùn)行而明顯衰減。再生后吸附劑殘余吸附質(zhì)少。吸附劑應(yīng)具有大的吸附容量，且水蒸汽吸附容量較低。吸附容量是在一定溫度和一定吸附質(zhì)濃度下，單位重量或單位體積的吸附劑所能吸附的吸附質(zhì)的最大量。吸附劑的吸附容量與吸附劑的比表面積，孔穴的大小，分子的極性大小及官能團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)。吸附劑的吸附容量越大，吸附操作所用的吸附劑數(shù)量越少，從而吸附裝置也相應(yīng)越小，投資也相應(yīng)降低。吸附劑要有良好的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性。所選用的吸附劑應(yīng)具有良好的吸附動(dòng)力學(xué)性質(zhì)。越快達(dá)到吸附平衡，吸附區(qū)域越窄，所設(shè)計(jì)的吸附柱越小，同時(shí)可以允許的空塔速度也越大，相應(yīng)地氣體流量也可以越

11、大。受高沸點(diǎn)物質(zhì)影響小。高沸點(diǎn)物質(zhì)在吸附以后，很難被脫附，它們會(huì)在吸附劑中集聚，從而影響吸附劑對(duì)其他組分的吸附。較小的壓力損失：這與吸附劑的物理性質(zhì)和裝填方式有關(guān)。具有一定的商業(yè)規(guī)模及合理的價(jià)格。2.2吸附劑種類2.2.1常用吸附劑常用吸附劑主要有活性炭、分子篩、硅膠、活性氧化鋁等?；钚蕴浚夯钚蕴渴菓?yīng)用最早用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑。它是把各種木材、木屑、果殼、果核、泥煤、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤以及各種含碳的工業(yè)廢物干餾碳化，并經(jīng)活化處理而得到的。碳化溫度一般低于873K，活化溫度為11231173K?；罨瘎┮话悴捎盟魵饣驘峥諝?，近年來(lái)，也有用氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣及硫酸等化學(xué)藥品作為活化劑。由于

12、生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，活性炭吸附劑的價(jià)格較貴?；钚蕴烤哂蟹浅ＸS富的微孔，比表面積在5001500 m2·g-1，活性炭的比表面積最大，故其具有優(yōu)異的吸附能力。它的用途幾乎遍及各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，可用于溶劑蒸汽的回收，烴類氣體提濃分離、動(dòng)植物油的精制、空氣或者其它氣體的脫臭、水和其它溶劑的脫色等。近年來(lái)，活性炭吸附劑在環(huán)境保護(hù)方面也得到廣泛應(yīng)用，用它處理工業(yè)廢水及治理某些氣態(tài)污染物。應(yīng)用活性炭吸附劑時(shí)，應(yīng)特別注意其易燃易爆的特性。與大多數(shù)其它吸附劑相反，活性炭的表面具有氧化物基團(tuán)和無(wú)機(jī)物雜質(zhì)因而是非極性或弱極性的。因此，活性炭具有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）它是用于完成分離與凈化過(guò)程中唯一不需要預(yù)先嚴(yán)格干燥

13、的工業(yè)吸附劑。（2）它具有盡可能達(dá)到的大的內(nèi)表面積，因此它比其它吸附劑能吸附更多的非極性和弱極性的有機(jī)分子。例如，在一個(gè)大氣壓和室溫下被活性炭吸附的甲烷量幾乎是同等重量5A分子篩吸附量的兩倍。（3）一般來(lái)說(shuō)，活性炭的吸附熱或鍵的強(qiáng)度要比其它吸附劑低，因而吸附分子的解吸較為容易，而且吸附劑再生時(shí)的耗能也比較低。沸石分子篩：沸石分子篩主要是指人工合成的泡沸石，它屬于多孔性的硅酸鋁骨架結(jié)構(gòu)。分子篩具有均勻一致的孔穴尺寸，其孔徑的大小相當(dāng)于分子（或離子）的大小。不同型號(hào)的沸石分子篩有不同的有效孔徑。一定結(jié)構(gòu)的分子篩，有一定的孔穴直徑，比孔穴直徑小的氣體分子可進(jìn)入孔穴內(nèi)被吸附，比孔徑大的氣體分子則不能被

14、吸附，從而起到篩分分子的作用，故稱分子篩。具有分子篩作用的物質(zhì)很多，如沸石、炭分子篩、微孔玻璃、有機(jī)高分子或某些無(wú)機(jī)物膜等，其中沸石分子篩應(yīng)用最廣。沸石有天然沸石和人工合成沸石。天然沸石種類很多，但并非所有天然沸石都具有工業(yè)價(jià)值，目前實(shí)用價(jià)值比較大的有；斜發(fā)沸石、鎂沸石、毛沸石、片沸石、鈣十字沸石、絲光沸石等。天然沸石雖然有種類多、分布廣、儲(chǔ)量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但它的雜質(zhì)多，純度不高，有些性能不如合成沸石。所以人工合成沸石在生產(chǎn)中占有相當(dāng)?shù)匚?，我?guó)于1959 年首次合成A 型、X 型、Y 型沸石分子篩并迅速投入生產(chǎn)。沸石的人工合成方法大致可分為水熱合成法與堿處理法兩類。其方法是將含硅、含鋁、含

15、堿的原料按一定比例配成溶液，在室溫至333K 范圍內(nèi)加熱攪拌制成硅鋁凝膠，將硅鋁凝膠置于反應(yīng)器中，利用蒸汽加熱至373K 左右，沸石即可從凝膠中結(jié)晶出來(lái)。然后經(jīng)過(guò)水洗，加入粘合劑制成一定形狀，烘干后在673873K 左右溫度下活化即得常用的合成沸石分子篩。由于沸石分子篩具有許多優(yōu)良的性能，所以在生產(chǎn)上廣泛被采用。在環(huán)境保護(hù)方面，常用它進(jìn)行脫硫、脫氮、含汞蒸汽的凈化及其它有害氣體的治理。硅膠：硅膠是一種堅(jiān)硬多孔的固體顆粒，一般作為0.27mm 的粒狀或球狀體來(lái)應(yīng)用，其分子式為SiO2nH2O。硅膠的制備方法是將水玻璃（硅酸鈉）溶液用酸處理，然后再將得到的硅凝膠經(jīng)老化、水洗，在368K403K 溫

16、度下，經(jīng)干燥脫水制得、硅膠是工業(yè)上常用的一種吸附劑，實(shí)驗(yàn)室所用的硅膠是經(jīng)干燥脫水并加入鈷鹽作指示劑的硅膠，在無(wú)水時(shí)呈藍(lán)色，吸水后變?yōu)榈t色。硅膠吸水容量很大，它從氣體中吸附的水分量最高可達(dá)硅膠自身重量的50%。吸水后的飽和硅膠，可通過(guò)加熱方法（573K）將其吸附的水分脫附，得到再生。在工業(yè)上硅膠多用于氣體的干燥和從廢氣中回收極為有用的烴類氣體。硅膠是屬于親水性的吸附劑，如細(xì)孔性硅膠在293K，相對(duì)濕度為60%的空氣中，達(dá)到平衡時(shí)的吸附水分量為本身重量的24%。硅膠在吸附水分時(shí)，由于水蒸氣的凝縮熱比較大，硅膠的溫度可升至373K，在同樣條件下活性炭的升溫只能達(dá)到293313K?；钚匝趸X：活性氧

17、化鋁是將含水氧化鋁，在嚴(yán)格控制升溫條件下，加熱到737K，使之脫水而制得。它為多孔結(jié)構(gòu)物質(zhì)并具有良好的機(jī)械強(qiáng)度?；钚匝趸X比表面積大約為100400 m2·g-1?；钚匝趸X對(duì)水分有很強(qiáng)的吸附能力，主要用于氣體和液體的干燥、石油氣的濃縮和脫硫，近年來(lái)又將它用于含氟廢氣的治理。2.2.2改性吸附劑為提高吸附劑的吸附性能，增廣吸附劑的來(lái)源等，出現(xiàn)了許多改性吸附劑。有吸附樹(shù)脂、改性淀粉類吸附劑、改性纖維素類吸附劑、改性木質(zhì)素類吸附劑、改性殼聚糖類吸附劑。 吸附樹(shù)脂：吸附樹(shù)脂按基本結(jié)構(gòu)分類，可分類為非極性、中極性、極性和強(qiáng)極性四種類型。目前，吸附樹(shù)脂可用于去除廢水中的重金屬、脂肪酸鈉鹽、陰離

18、子表面活性劑、酚類物質(zhì)、稀土元素、對(duì)苯二甲酸、苯胺、氟離子等。但在水處理過(guò)程中，吸附樹(shù)脂會(huì)受到氧化劑的氧化，鐵、硅、油等物質(zhì)的污染以及前級(jí)吸附樹(shù)脂本身帶有的分解產(chǎn)物和碎塊的污染，而且還可能發(fā)生熱降解，從而引起樹(shù)脂性能劣化，使用效果下降。因此，當(dāng)前的趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)高性能的新型樹(shù)脂如磁性樹(shù)脂、耐熱樹(shù)脂和特效吸附樹(shù)脂等，便于提高再生效率、擴(kuò)大應(yīng)用范圍，并能和其他技術(shù)聯(lián)合使用以彌補(bǔ)樹(shù)脂吸附法的不足。改性淀粉類吸附劑：淀粉分散在水介質(zhì)中，在較溫和的條件下就具有較高的反應(yīng)性能，可以用比較簡(jiǎn)單的方法將其變性和轉(zhuǎn)化；淀粉還極容易被酸或酶部分或全部水解成低聚糖或單糖，這些水解產(chǎn)物又可進(jìn)一步衍生成更多的有機(jī)化合物。而

19、且淀粉資源豐富、價(jià)格低廉。淀粉衍生物在水處理中的應(yīng)用主要是作為重金屬離子、CrO42-以及酚類物質(zhì)的吸附劑，此外還可作為染料廢液處理劑。改性淀粉類吸附劑的制備過(guò)程大體可分為兩個(gè)主要階段：交聯(lián)和接枝。交聯(lián)劑主要為甲醛、環(huán)氧氯丙烷、三氯氧磷和乙二酸二乙酸酐等。在淀粉的接枝單體中，目前研究最多的接枝單體常為烯基化合物，其通式為CH2=CH2X，其中X為-CN、-CO2R、-CONH2、-COOC2H4N+R3Cl-等。而淀粉能否發(fā)生接枝反應(yīng)，除與單體的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)有關(guān)外，主要取決于淀粉大分子上是否存在活化的自由基。自由基可用物理或化學(xué)激發(fā)方法產(chǎn)生。常用的物理方法是用同位素Co60 的 射線輻照，先活化

20、淀粉，然后加入單體，在常溫下反應(yīng)。但最常用的還是化學(xué)引發(fā)方法，一般用過(guò)氧化苯酰、過(guò)硫酸鉀、Ce4+離子、H2O2-Fe2+、K2S2O8-KHSO3、Mn3+離子等為引發(fā)劑。改性淀粉類吸附劑的發(fā)展趨勢(shì)是進(jìn)一步提高吸附劑的抗生物降解能力和抗氧化能力以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。改性纖維素類吸附劑：纖維素是地球上最豐富的、可以恢復(fù)的天然資源，具有價(jià)廉、可降解并對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)纖維素的改性研究一直受到人們的重視。纖維素的化學(xué)改性研究大致可歸結(jié)為三個(gè)主要方向：利用一般酯化和醚化的方法；利用有機(jī)化學(xué)改性的方法；利用接枝共聚的方法。改性纖維素類吸附劑是改性纖維素產(chǎn)品中具有重要應(yīng)用價(jià)值的研究方向之一。這類

21、吸附劑所帶基團(tuán)的類型主要有磺酸型、羧酸型、磷酸型、伯胺型、仲胺型、叔胺型、季胺鹽型和兩性型等。目前改性纖維素類吸附劑主要用于去除水體中的Cu2+、Mn2+、Co2+、Fe3+、Pb2+、Hg2+、Cd2+等重金屬離子以及印染廢液中的直接染料、酸性染料等陰離子型染料，并均取得很好地處理效果，而且容易脫附再生。纖維素這種地球上最豐富的再生性資源，進(jìn)一步研制和開(kāi)發(fā)出新型的纖維素類吸附劑并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍將是吸附劑的研究重點(diǎn)之一。但是，纖維素吸附劑多為粉狀或微粒狀，孔結(jié)構(gòu)不理想，限制了其使用。而球形纖維素吸附劑不僅具有疏松和親水性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基體，可以控制孔度、粒度，并具有比表面積大、通透性好和水力學(xué)性能

22、好等優(yōu)點(diǎn)，易于處理并適合柱上操作，已引起了國(guó)內(nèi)外很多科研工作者的興趣。因此，球形纖維素吸附劑已成為了纖維素類吸附劑研究的一個(gè)焦點(diǎn)。改性木質(zhì)素類吸附劑：在植物界中，木質(zhì)素是產(chǎn)量?jī)H次于纖維素的天然高分子物質(zhì)，是最為豐富的、能從可再生資源中取得的芳香族化合物，估算全世界每年約可產(chǎn)生600 萬(wàn)億t，并且無(wú)毒、價(jià)廉，是化學(xué)化工生產(chǎn)原料的豐富資源。但作為世界上最復(fù)雜的天然聚合物之一，木質(zhì)素的結(jié)構(gòu)與纖維素和蛋白質(zhì)相比缺少重復(fù)單元間的規(guī)則性和有序性。木質(zhì)素是由苯基丙烷單元通過(guò)醚鍵和碳-碳鍵聯(lián)接而成的高分子化合物，它具有甲氧基、羥基和羰基等多種功能基，還含有不飽和的雙鍵。根據(jù)對(duì)木質(zhì)素不同用途和不同要求，可對(duì)木質(zhì)

23、素進(jìn)行不同的改性處理，通過(guò)木質(zhì)素中的酚羥基引入各種化學(xué)基團(tuán)以滿足產(chǎn)品需要。改性方法主要有：酚化、羥甲基化、氧化、環(huán)氧化、酚醛化、脲醛化等。木質(zhì)素基吸附材料是木質(zhì)素高值化利用的途徑之一。從20 世紀(jì)50 年代以來(lái)，許多研究者致力于木質(zhì)素吸附性能的研究和木質(zhì)素基吸附材料的研制，包括木質(zhì)素基離子交換樹(shù)脂、木質(zhì)素基碳質(zhì)吸附劑、木質(zhì)素基重金屬吸附劑等。改性木質(zhì)素類吸附劑一般以粉狀和細(xì)微顆粒為主，孔結(jié)構(gòu)不好，水力學(xué)性能差，難以在實(shí)際的廢水處理中大規(guī)模使用。而球形木質(zhì)素吸附劑不僅具有疏松和親水性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基體，并具有表面積大、通透能力和水力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，很適合于床式吸附處理(固定床、移動(dòng)床和流動(dòng)床)的需要

24、。因此，球形木質(zhì)素吸附劑是改性木質(zhì)素類吸附劑研究的一個(gè)趨勢(shì)。木質(zhì)素來(lái)源于天然植物資源，具有許多潛在的反應(yīng)活性，不僅可以用作合成高分子的原料，而且得到的合成高分子還具有環(huán)境友好的特征。隨著石油化工原料的日益緊缺，利用木質(zhì)素合成吸附分離材料的研究越來(lái)越具有實(shí)際意義。改性殼聚糖類吸附劑：殼聚糖是甲殼素經(jīng)化學(xué)法處理脫乙?；蟮漠a(chǎn)物，是自然界僅次于纖維素的第二大天然高分子化合物，來(lái)源極其豐富。作為一種天然線形高分子堿性多糖，殼聚糖具有無(wú)毒無(wú)味，生物相容性好的特點(diǎn)，殼聚糖分子鏈的糖殘基上既有羥基也有氨基，易改性，而且與其他吸附劑相比，殼聚糖具有吸附容量大、凈化效率高、用量少、使用壽命長(zhǎng)、可再生和不造成二次

25、污染等優(yōu)越性，因此殼聚糖被認(rèn)為是水處理領(lǐng)域中最具潛力的環(huán)境友好型吸附材料。近年來(lái)，殼聚糖作為一種新型的分離材料，在水處理、藥物吸附等方面得到了廣泛關(guān)注。改性殼聚糖方面的研究越來(lái)越多。殼聚糖的改性主要利用分子中的多種官能團(tuán)的反應(yīng)活性，可以發(fā)生接枝共聚化反應(yīng)、羧甲基化反應(yīng)、?；磻?yīng)、N-烷基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)、氧化-還原反應(yīng)等反應(yīng)，生成一系列殼聚糖衍生物，賦予殼聚糖新的性能。殼聚糖作為一種具有優(yōu)良性能的天然高分子材料，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，但由于分子結(jié)構(gòu)中的氨基能與羥基形成強(qiáng)的分子間氫鍵，殼聚糖存在著只能溶于酸性水溶液中，不能溶于水和有機(jī)溶劑；在酸性儲(chǔ)存會(huì)發(fā)生分解，使分子量下降；在弱酸性介質(zhì)中

26、易發(fā)生沉淀等問(wèn)題，妨礙了它的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。 2.2.2生物吸附劑此外，近年來(lái)還興起生物吸附劑用來(lái)吸附水中的重金屬。藻類、細(xì)菌、真菌等是生物吸附劑的來(lái)源,它們對(duì)多種重金屬都有較好的吸附去除效果2.3吸附劑的再生在吸附劑進(jìn)行一段時(shí)間的吸附使用之后，由于表面吸附質(zhì)的濃集甚至達(dá)到飽和，使其吸附能力下降，而不能滿足吸附凈化的要求時(shí)，為了重復(fù)使用吸附劑或回收有效成分，此時(shí)就需要采取一定措施，使吸附劑上已吸附的吸附質(zhì)脫附，以恢復(fù)吸附劑的吸附能力，這個(gè)過(guò)程叫吸附劑的再生。吸附劑的再生，可改善循環(huán)操作的條件，減少能量的消耗，使間歇的吸附分離過(guò)程成為連續(xù)或半連續(xù)的操作過(guò)程，以提高過(guò)程的生產(chǎn)強(qiáng)度和處理能力，從而彌

27、補(bǔ)吸附劑為固體和吸附容量較低的缺點(diǎn)。一般常用吸附劑再生方法有以下幾種：升溫：升高溫度，同一濃度下的吸附容量將隨之下降，因此部分已吸附的吸附質(zhì)將從吸附劑表面解吸出來(lái)，吸附質(zhì)借助于吹掃氣從吸附床層中被運(yùn)送出來(lái)。變溫吸附就是基于這種再生方法進(jìn)行的?？梢圆捎眠^(guò)熱水蒸汽、煙道氣、電感加熱和微波加熱等方法加熱吸附劑床層，加熱過(guò)程中必須嚴(yán)格控制溫度，以免吸附劑失活或晶體結(jié)構(gòu)破壞。升溫脫附方法的缺點(diǎn)在于，必須將吸附床層再次冷卻、干燥才能再次應(yīng)用，這就需要增加再生時(shí)間和能量消耗。降壓：通過(guò)降低吸附總壓，從而降低吸附質(zhì)分壓，壓力降低，吸附容量也將隨之下降。應(yīng)用這個(gè)原理，進(jìn)行吸附脫附操作過(guò)程，我們稱之為變壓吸附（P

28、ressure Swingadsorption，PSA）。在降壓脫附過(guò)程中，采用小流量的吹掃氣，將因降壓而超出平衡吸附量的脫附物質(zhì)運(yùn)送出來(lái)，達(dá)到吸附劑再生的目的。根據(jù)壓力大小變化的不同，變壓吸附循環(huán)可以是常壓吸附、真空解吸，加壓吸附、常壓解吸，加壓吸附、真空解吸等幾種方法。對(duì)一定的吸附劑而言，壓力變化越大，吸附質(zhì)脫除得越多，吸附劑再生也就越完全。但是，壓力變化越大消耗的能量越多。變壓吸附是基于吸附劑的降壓再生而產(chǎn)生的。它是以吸附劑在不同壓力條件下對(duì)混合物中不同組分平衡吸附量的差異為基礎(chǔ)，在(相對(duì))高壓下進(jìn)行吸附，在(相對(duì))低壓下脫附，從而實(shí)現(xiàn)混合物分離目的的操作過(guò)程。置換：在恒溫恒壓下，已吸附

29、飽和的吸附劑可用與吸附劑親和性更強(qiáng)的溶劑沖洗，將床層中已吸附的吸附質(zhì)置換出來(lái)，同時(shí)吸附劑得到再生。常用的溶劑有水、有機(jī)溶劑等各種極性或非極性物質(zhì)?？紤]到溶劑的易得和廉價(jià)，常用飽和或過(guò)熱的水蒸汽加熱和沖洗同時(shí)進(jìn)行的方法。吹掃：利用吹掃氣與吸附狀態(tài)的吸附質(zhì)的濃度梯度，促使吸附態(tài)吸附質(zhì)由吸附劑表面向氣相主體擴(kuò)散。脫附過(guò)程需吸收熱能，將引起床層溫度下降，而導(dǎo)致脫附曲線后移，脫附量減少。為此，在使用吹掃氣脫附時(shí)，往往同時(shí)采取升溫降壓措施。吸附劑再生方法的選擇應(yīng)根據(jù)吸附質(zhì)吸附劑體系的性質(zhì)，吸附平衡曲線的具體情況加以選擇。如果改變壓力，吸附劑的吸附容量變化大，則可以選擇變壓吸附方法；如果改變溫度，物質(zhì)的吸附

30、容量變化較大，則應(yīng)選擇變溫吸附。3.影響吸附的因素3.1影響氣體吸附的因素操作條件：溫度和壓力對(duì)吸附有影響，適當(dāng)升高溫度有利于化學(xué)吸附，低溫有利于物理吸附，溫度對(duì)氣相吸附的影響比對(duì)液相吸附的影響大。對(duì)于氣體吸附，壓力增加有利于吸附，壓力降低有利于解吸。吸附劑的性質(zhì)：吸附劑的性質(zhì)如孔隙率，孔徑，粒徑等影響比表面積，從而影響吸附效果。吸附質(zhì)的性質(zhì)與濃度：對(duì)于氣相吸附，吸附質(zhì)的臨界直徑，相對(duì)分子質(zhì)量，沸點(diǎn)，飽和性等影響吸附量，對(duì)于液相吸附，吸附質(zhì)的分子極性，相對(duì)分子質(zhì)量，在溶劑中的溶解度等影響吸附量。吸附劑的活性：吸附劑的活性是吸附劑附能力的標(biāo)志，常以吸附劑上所吸附的吸附質(zhì)量與所有吸附劑量比的百分?jǐn)?shù)

31、來(lái)表示，其物理意義是單位吸附劑所能吸附的吸附質(zhì)量。接觸時(shí)間：吸附操作時(shí)，應(yīng)保證吸附質(zhì)與吸附劑有一定的接觸時(shí)間，使吸附接近平衡，充分利用吸附劑的吸附能力。吸附器的性能。3.2溶液中的吸附影響因素溶質(zhì)（吸附質(zhì)）的性質(zhì)（1）溶質(zhì)和溶劑之間的作用力：溶質(zhì)在水中的溶解度越大，溶質(zhì)對(duì)水的親和力就越強(qiáng)，就不易轉(zhuǎn)向吸附劑界面而被吸附，反之亦然。有機(jī)物在水中的溶解度一般與分子結(jié)構(gòu)和大小有關(guān)，并隨著鏈長(zhǎng)的增加而降低。（2）溶質(zhì)分子的大?。篢ranbed定律認(rèn)為，大尺寸輸水分子的斥力增加了水-水間的鍵合，因此隨著吸附質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的增加，吸附量增加。但吸附速率受顆粒內(nèi)擴(kuò)散速率控制時(shí)，吸附速率隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加而

32、降低，低相對(duì)分子質(zhì)量的有機(jī)物反而容易被去除。（3）電離和極性：簡(jiǎn)單化合物，非解離的分子較離子化合物的吸附量大，但隨著化合物結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，電離對(duì)吸附的影響減小。吸附劑的性質(zhì)吸附量的多少隨著吸附劑表面積的增大而增加，吸附劑的孔徑、顆粒度等都影響表面積的大小，從而影響吸附性能。不同的吸附劑，用不同的方法制造的吸附劑，其吸附性能也不能相同，吸附劑的極性對(duì)不同吸附質(zhì)的吸附性能也不一樣。溶液的性質(zhì)（1）pH：pH對(duì)吸附質(zhì)在溶液中存在的形態(tài)（電離、絡(luò)合）和溶解度均有影響，因而對(duì)吸附性能也產(chǎn)生影響。水中的有機(jī)物一般在低pH時(shí)，電離度較小，吸附去除率高，活性炭吸附劑在低pH時(shí)，表面上的負(fù)電荷將隨著溶液中氫離子濃

33、度的增加而中和，使活性炭具有更多的活化表面，吸附性能變得更好。（2）溫度：因吸附反應(yīng)通常是放熱的，因此溫度越低對(duì)吸附越有利，但是在水處理中，一般溫度變化不大，因而溫度的影響往往很小，常?？梢圆患涌紤]。（3）共存物質(zhì)：其影響比較復(fù)雜，有的可以相互誘發(fā)吸附，有的能獨(dú)立地被吸附，有的則相互起干擾作用。水溶液中，有相當(dāng)于天然水含量的無(wú)機(jī)離子共存時(shí)，對(duì)有機(jī)物的吸附幾乎沒(méi)有什么影響。當(dāng)有汞、鉻、鐵等金屬離子在活性炭表面氧化還原發(fā)生沉淀時(shí)，會(huì)使活性炭的孔徑變窄，其結(jié)果妨礙了有機(jī)物的擴(kuò)散。懸浮物會(huì)堵塞吸附劑的空隙，油類物質(zhì)會(huì)在吸附劑表面形成油膜，均對(duì)吸附劑有很大影響。4.吸附動(dòng)力學(xué)原理4.1擴(kuò)散實(shí)際物理吸附發(fā)

34、生很快(毫秒達(dá)到平衡)，但吸附質(zhì)從流體主體到吸附劑的吸附位吸附,需有一定時(shí)間，此過(guò)程通常稱為吸附動(dòng)力學(xué)。影響吸附質(zhì)傳質(zhì)阻力的因素有：吸附劑外面的流體界面膜、吸附劑內(nèi)的大孔和微孔擴(kuò)散(孔和表面擴(kuò)散)以及吸附引起的溫度變化。在等溫條件下，多孔吸附劑的吸附可以分為三個(gè)基本過(guò)程：吸附質(zhì)分子在粒子表面的流體界面膜中的擴(kuò)散；細(xì)孔擴(kuò)散和表面擴(kuò)散，細(xì)孔擴(kuò)散是吸附質(zhì)分子在細(xì)孔內(nèi)的氣相中擴(kuò)散，表面擴(kuò)散是已經(jīng)吸附在孔壁上的分子在不離開(kāi)孔壁的狀態(tài)下轉(zhuǎn)移到相鄰的吸附位上；吸附質(zhì)分子被吸附在細(xì)孔內(nèi)的吸附位上。吸附過(guò)程的速度由這三個(gè)基本過(guò)程的速度控制：吸附質(zhì)分子在吸附劑粒子表面界面膜中的移動(dòng)速度；粒子內(nèi)的擴(kuò)散速度；粒子內(nèi)細(xì)

35、孔表面的吸附速度。對(duì)于物理吸附而言，吸附本身的阻力大致可以忽略。吸附過(guò)程的阻力主要來(lái)自外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散。外擴(kuò)散主要受氣體流速、擴(kuò)散系數(shù)以及吸附劑顆粒大小的影響，而受溫度影響較小。內(nèi)擴(kuò)散一般由顆粒大小和孔隙結(jié)構(gòu)特征等因素影響。吸附質(zhì)組分和其它載氣氣流在吸附劑顆粒的孔道內(nèi)吸附時(shí)，孔道的大小對(duì)組分分子的擴(kuò)散方式有很大的關(guān)系。當(dāng)孔道的直徑遠(yuǎn)比擴(kuò)散分子的平均自由程大時(shí)，其擴(kuò)散為一般的擴(kuò)散；如果孔道的直徑比分子的平均自由程小，則為Knudsen 擴(kuò)散。當(dāng)沒(méi)有載氣的單一組分在吸附劑顆粒中擴(kuò)散時(shí)，其擴(kuò)散速率的大小取決于其壓力梯度，在顆粒的大孔中可能形成粘滯流。在一定的壓力范圍內(nèi)，當(dāng)分子的平均自由程與孔道的直徑相

36、近時(shí)，擴(kuò)散的分子與孔道壁碰撞，直接影響其擴(kuò)散系數(shù)的大小。被吸附氣體分子還會(huì)沿著孔道壁表面移動(dòng)形成表面擴(kuò)散，以及在固體顆粒內(nèi)（晶體）的擴(kuò)散。按照擴(kuò)散分子運(yùn)動(dòng)的平均自由程的長(zhǎng)短和固體顆?？椎赖拇笮。梢苑譃樽杂蓴U(kuò)散（一般擴(kuò)散）、Knudsen 擴(kuò)散、表面擴(kuò)散和固體（晶體）擴(kuò)散幾種。在分子擴(kuò)散中，體系的溫度T升高，分子的運(yùn)動(dòng)能量加大，擴(kuò)散系數(shù)D 在其它條件不變的情況下相應(yīng)增加。表面擴(kuò)散以及固體顆粒（晶體）內(nèi)的擴(kuò)散與需要的活化能量E 有關(guān)，表中D0 為無(wú)限稀釋溶液的擴(kuò)散系數(shù)。在幾種擴(kuò)散中，以一般擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)最大，Knudsen 擴(kuò)散系數(shù)次之，表面擴(kuò)散系數(shù)再其次，而固體（晶體）擴(kuò)散系數(shù)最小。分子在顆粒

37、孔道中擴(kuò)散的主要表達(dá)式4.2穿透曲線與傳質(zhì)區(qū)穿透曲線所謂穿透曲線，就是連續(xù)向吸附柱內(nèi)通入含待吸附組份的流體，等出口有待吸附組份流出時(shí)，繼續(xù)通入該流體直至從吸附柱出口出來(lái)的待吸附組份的濃度和進(jìn)入吸附柱的待吸附組分的濃度相同的全過(guò)程。圖4.1是固定床動(dòng)態(tài)吸附穿透曲線，能夠反映固定床動(dòng)態(tài)吸附的全過(guò)程。當(dāng)向固定床內(nèi)通入含有可吸附組份的流體后，固定床開(kāi)始對(duì)吸附組份進(jìn)行吸附，床內(nèi)濃度變化如圖2.4所示，圖中正在進(jìn)行吸附的區(qū)域稱為傳質(zhì)區(qū)或吸附帶。傳質(zhì)區(qū)越短，傳質(zhì)阻力越小，床層的利用率就會(huì)越高。在吸附過(guò)程中，傳質(zhì)區(qū)逐漸向吸附柱出口方向移動(dòng)，當(dāng)傳質(zhì)區(qū)剛剛在吸附柱出口出現(xiàn)時(shí)的吸附量稱為穿透吸附量。通過(guò)穿透曲線，可

38、以更好地考察其動(dòng)態(tài)吸附性能。圖4.1固定床動(dòng)態(tài)穿透曲線傳質(zhì)區(qū)吸附質(zhì)從氣相主體中擴(kuò)散遷移到吸附劑表面上的某一位置，需要克服不同的擴(kuò)散阻力，目前一般認(rèn)為吸附過(guò)程是一個(gè)先建立傳質(zhì)區(qū)，然后傳質(zhì)區(qū)在吸附柱內(nèi)移動(dòng)，最后傳質(zhì)區(qū)移出吸附床層的過(guò)程，如圖2.4 所示。如果是理想狀況，吸附過(guò)程沒(méi)有阻力，吸附劑遇到吸附質(zhì)就達(dá)到平衡，那么傳質(zhì)區(qū)將會(huì)是垂直于吸附柱的一個(gè)平面。實(shí)際的吸附過(guò)程存在擴(kuò)散阻力，使得傳質(zhì)區(qū)在吸附柱方向上有一定的長(zhǎng)度，且吸附過(guò)程阻力越大，達(dá)到吸附平衡就越慢，傳質(zhì)區(qū)就越長(zhǎng)。實(shí)際的吸附過(guò)程中，吸附柱出口氣體濃度是一個(gè)逐步增加的過(guò)程。如果繪出某一時(shí)刻沿床層分布的濃度曲線，它將大致如圖4.2所示。吸附理論

39、認(rèn)為，吸附過(guò)程中吸附質(zhì)質(zhì)量傳遞的主要機(jī)制是三個(gè)方面：氣體的粘性流動(dòng)、自由分子擴(kuò)散、Knudsen 擴(kuò)散。確定吸附質(zhì)在吸附過(guò)程中傳遞的主要機(jī)制對(duì)求取體系的有效擴(kuò)散系數(shù)，進(jìn)行吸附過(guò)程模擬有著非常重要的意義。圖4.2理想與真實(shí)狀態(tài)下濃度分布曲線5.吸附等溫線及其分類對(duì)于給定的氣固或液固體系，在溫度T 一定時(shí)，可認(rèn)為吸附作用勢(shì)E 一定。這時(shí)吸附量Q 只是壓力P（或質(zhì)量濃度C）的函數(shù)，吸附量與壓力（或質(zhì)量濃度）之間的關(guān)系曲線叫做吸附等溫線。吸附質(zhì)在吸附劑表面的吸附狀態(tài)多種多樣，吸附機(jī)理甚為復(fù)雜，迄今還沒(méi)有一個(gè)定論能說(shuō)明各種吸附現(xiàn)象，某一吸附等溫式只能適用于特定的吸附情況。比較常用的吸附等溫式有亨利吸附等

40、溫式、朗繆爾（Langmuir）吸附等溫式、弗洛因德利希（Freundlich）吸附等溫式、BET方程。亨利吸附等溫式對(duì)于低濃度的吸附質(zhì)，吸附分子如不締合或解離，保持分子狀態(tài)的單分子層吸附于均一表面的吸附劑時(shí)，單位吸附劑的吸附量和吸附質(zhì)質(zhì)量濃度呈線性關(guān)系：q=y/m=Ha式中：q單位吸附劑的吸附量，mg/mg； y吸附劑吸附的物質(zhì)總量，mg； m投加的吸附劑量，mg； H亨利常數(shù)，L/mg； a吸附質(zhì)在氣體中的分壓pa(或在液體中的質(zhì)量濃度,mg/L)朗繆爾（Langmuir）吸附等溫方程Langmuir 吸附模型描述的是均勻表面上的單層吸附。Langmuir 吸附理論的基本假設(shè)包括：1.分子

41、或原子被吸附在吸附劑表面的一些固定的位置上；2.每個(gè)位置只能被一個(gè)分子或原子所占據(jù)；3.所有位置的吸附能都是一個(gè)常數(shù)(理想均勻表面)且被吸附的相鄰分子或原子之間無(wú)相互作用。當(dāng)吸附速率與解吸速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，可以得到：q=qmaxba/(1+ba)式中：q：被吸附組分i在固相中的吸附量，kg 吸附質(zhì)/kg 吸附劑；b：常數(shù)；a：平衡時(shí)吸附質(zhì)在氣相中的分壓Pa（或在溶液中的質(zhì)量濃度c）。當(dāng)吸附質(zhì)氣相濃度很低時(shí)，方程可簡(jiǎn)化為亨利方程Q/Qmax =b·Pi。即吸附量與氣相吸附質(zhì)濃度成正比，這是符合統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的必要條件的。當(dāng)吸附質(zhì)氣相濃度很高時(shí)，吸附量達(dá)到其飽和吸附量Qmax。Langmu

42、ir 方程可以很好地表示出等溫線在低壓部分（或低質(zhì)量濃度）的特點(diǎn)。但是不適合高壓（或高質(zhì)量濃度）部分，因?yàn)樵谳^高分壓（或高質(zhì)量濃度）情況下，吸附不能認(rèn)為是單分子層吸附，同時(shí)需要考慮毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象。弗羅因德利希（Freundlich）吸附等溫方程Freundlich 吸附公式是應(yīng)用最早的經(jīng)驗(yàn)公式之一，它被稱為Freundlich 公式是因?yàn)樗籉reundlich 廣泛使用。將Langmuir 吸附平衡方程應(yīng)用于不均勻表面，可從理論上推出Freundlich 公式。Freundlich 公式的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：q=ka(1/n)式中：q被吸附組分i 在固相中的吸附量，kg 吸附質(zhì)/kg 吸附劑；k弗

43、羅因德利系數(shù)；n常數(shù),隨溫度的升高，吸附指數(shù)1/n趨于1，一般認(rèn)為：1/n介于0.10.5之間，則容易吸附，1/n>2的物質(zhì)則難以吸附；a：平衡時(shí)吸附質(zhì)在氣相中的分壓Pa（或在溶液中的質(zhì)量濃度c）。Freundlich 公式常用于描述吸附質(zhì)濃度變化范圍不是很大的非均勻表面的吸附體系。其缺陷是缺乏嚴(yán)格的熱力學(xué)基礎(chǔ)，即在吸附質(zhì)氣相濃度很低時(shí)它不能簡(jiǎn)化為Henry公式，而在吸附質(zhì)氣相濃度很高時(shí)又不能趨于一有限的定值。式中的系數(shù)都與溫度有關(guān)，其中Freundlich 指數(shù)1/n 與溫度為線性關(guān)系(1/n=mT)，F(xiàn)reundlich 系數(shù)k 與溫度的關(guān)系為k=mexp(-bT)。BET 吸附等溫

44、方程1938 年由Branauer，Emmltt 及Teller 三人提出了BET 多層分子吸附理論，并建立了等溫方程式。BET 方程假設(shè)：（1）固體表面是均勻的；（2）被吸附分子間無(wú)相互作用力；（3）可以有多層分子吸附，而層間作用力為范德華力，總吸附量為各層吸附量的總和。依據(jù)此原理導(dǎo)出的BET吸附等溫線方程為BET二常數(shù)吸附等溫線方程，當(dāng)吸附物質(zhì)的平衡分壓遠(yuǎn)比飽和蒸氣壓小時(shí)，則變成Langmuir 方程，即Langmuir 方程是BET方程的特例。BET 方程的優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣，缺點(diǎn)是形式復(fù)雜，特別是用多組分。6.吸附的操作方式吸附的基本操作方式有三種：間歇操作、半連續(xù)操作和連續(xù)操作。但不論

45、何種方式，吸附操作均應(yīng)包括下列三個(gè)步驟：（1）流體與固體吸附劑進(jìn)行充分接觸，使流體中的的吸附質(zhì)被吸附在吸附劑上；（2）將已吸附吸附質(zhì)的吸附劑與流體分離；（3）進(jìn)行吸附劑的再生或更換新的吸附劑。依據(jù)吸附設(shè)備分類則可分為固定床吸附、移動(dòng)床吸附和流化床吸附。其中固定床吸附歷史最為悠久，技術(shù)比較成熟，應(yīng)用最為廣泛。移動(dòng)床和流化床吸附工藝出現(xiàn)較晚，但有很多優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)的發(fā)展方向。操作方式和設(shè)備的不同對(duì)生產(chǎn)效率和成本有很大影響。吸附分離過(guò)程的缺點(diǎn)是吸附劑的吸附容量低，一般只有40%左右(視吸附劑種類和吸附質(zhì)的不同而有差異)，對(duì)某些有機(jī)物質(zhì)甚至低于1%。為此，操作中必須增加循環(huán)次數(shù)，頻繁地進(jìn)行吸附、解吸和再生。然而，多數(shù)吸附劑有機(jī)械性能較差的缺點(diǎn)，磨損比較嚴(yán)重。近年來(lái)開(kāi)發(fā)多種循環(huán)操作方法和工藝流程，使間歇的吸附分離過(guò)程成為連續(xù)操作，提高了生產(chǎn)強(qiáng)度和處理能力。同時(shí)研制新型高效的吸附設(shè)備以滿足社會(huì)對(duì)吸附技術(shù)日益增長(zhǎng)的需求。