吸附原理及工艺应用摘要在科技名词里吸附的定义是物质在两相界面上浓集的现象。

当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。

吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。

吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭、水膜等。

随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除去痕量物质、操作温度低等突出特点，使这一过程在化工、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用。

在生产和科学研究上，常利用吸附和解吸作用来干燥某种气体或分离，提纯物质。

吸附作用可以使反应物在吸附剂表面浓集，因而提高化学反应速度。

同时由于吸附作用，反应物分子内部的化学键被减弱，从而降低了反应的活化能，使化学反应速度加快。

关键字：吸附吸附原理吸附工艺应用吸附剂活性炭吸附一、吸附概念吸附在广义地讲是指固体表面对气体或液体的吸着现象。

固体称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。

根据吸附质与吸附剂表面分子间结合力的性质，可分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附由吸附质与吸附剂分子间引力所引起，结合力较弱，吸附热比较小，容易脱附，如活性炭对气体的吸附。

化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化学键所引起,犹如化学反应，吸附常是不可逆的,吸附热通常较大，如气相催化加氢中镍催化剂对氢的吸附。

在化工生产中,吸附专指用固体吸附剂处理流体混合物,将其中所含的一种或几种组分吸附在固体表面上，从而使混合物组分分离，是一种属于传质分离过程的单元操作，所涉及的主要是物理吸附。

吸附分离广泛应用于化工、石油、食品、轻工和环境保护等部门。

二、吸附原理当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后，系统达到平衡，吸附质的平衡吸附量（单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量），首先取决于吸附剂的化学组成和物理结构，同时与系统的温度和压力以及该组分和其他组分的浓度或分压有关。

对于只含一种吸附质的混合物，在一定温度下吸附质的平衡吸附量与其浓度或分压间的函数关系的图线，称为吸附等温线。

对于压力不太高的气体混合物，惰性组分对吸附等温线基本无影响；而液体混合物的溶剂通常对吸附等温线有影响。

同一体系的吸附等温线随温度而改变。

温度愈高，平衡吸附量愈小。

当混合物中含有几种吸附质时，各组分的平衡吸附量不同，被吸附的各组分浓度之比，一般不同于原混合物组成，即分离因子（见传质分离过程）不等于1。

吸附剂的选择性愈好,愈有利于吸附分离。

分离只含一种吸附质的混合物时，过程最为简单。

当原料中吸附质含量很低,而平衡吸附量又相当大时,混合物与吸附剂一次接触就可使吸附质完全被吸附。

吸附剂经脱附再生后循环使用，并同时得到吸附质产品。

但是工业上经常遇到的一些情况，是混合物料中含有几种吸附质,或是吸附剂的选择性不高，平衡吸附量不大,若混合物与吸附剂仅进行一次接触就不能满足分离要求，或吸附剂用量太大时，须用多级的或微分接触的传质设备。

三、吸附分类物理吸附是以分子间作用力相吸引的，吸附热少。

如活性炭对许多气体的吸附属于这一类，被吸附的气体很容易解脱出来，而不发生性质上的变化。

所以物理吸附是可逆过程。

化学吸附则以类似于化学键的力相互吸引，其吸附热较大。

例如，许多催化剂对气体的吸附如镍对H2吸附属于这一类。

被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能解脱，而且在性状上有变化。

所以化学吸附大都是不可逆过程。

同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时时行。

物理吸附和化学吸附并不是孤立的，往往相伴发生。

在污水处理技术中，大部分的吸附往往是几种吸附综合作用的结果。

由于吸附质、吸附剂及其他因素的影响，可能某种吸附是起主导作用的四、吸附操作利用某些多孔固体有选择地吸附流体中的一个或几个组分，从而使混合物分离的方法称为吸附操作，它是分离和纯净气体和液体混合物的重要单元操作之一。

实际上，人们很早就发现并利用了吸附现象，如生活中用木炭脱湿和除臭等。

随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除去痕量物质、操作温度低等突出特点，使这一过程在化工、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用，例如：气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气体中的水分脱到痕量，再聚合。

气体或溶液的脱臭、脱色及溶剂蒸气的回收，如在喷漆工业中，常有大量的有机溶剂逸出，采用活性炭处理排放的气体，既减少环境的污染，又可回收有价值的溶剂，等五、吸附作用吸附作用是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。

具有吸附性的物质叫做吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。

吸附作用可分为物理吸附和化学吸附。

吸附作用实际是吸附剂对吸附质质点的吸引作用。

吸附剂所以具有吸附性质,是因为分布在表面的质点同内部的质点所处的情况不同.内部的质点同周围各个方面的相邻的质点都有联系,因而它们之间的一切作用力都互相平衡，而表面上的质点，表面以上的作用力没有达到平衡而保留有自由的力场，借这种力场，物质的表面层就能够把同它接触的液体或气体的质点吸住。

吸附作用是催化、脱色、脱臭、防毒等工业应用中必不可少的单元操作。

在吸附的应用方面，通常在催化化学反应的进行方面应用较多，具体到工业上催化剂使用量都是很大的，多以吨计！六、工艺应用在生产和科学研究上，常利用吸附和解吸作用来干燥某种气体或分离，提纯物质。

常见的吸附剂有活性炭，硅胶，活性氧化铝，硅藻土等。

电解质溶液中生成的许多沉淀，如氢氧化铝，氢氧化铁，氯化银等也具有吸附能力，它们能吸附电解质溶液中的许多离子。

吸附作用可以使反应物在吸附剂表面浓集，因而提高化学反应速度。

同时由于吸附作用，反应物分子内部的化学键被减弱，从而降低了反应的活化能，使化学反应速度加快。

因此吸附剂在某些化学反应中可作催化剂。

吸附操作中，吸附质在流体中的平衡浓度通常很小，吸附分离可以进行得十分完全。

但由于固体吸附剂在输送、计量和控制等方面比较困难，所以仅宜于用来分离吸附质浓度很低的流体混合物。

此外，也可以作为其他传质分离操作的补充，以达到组分十分完全分离的目的。

对于组分挥发度很接近的料液，当精馏难以实现分离时，用吸附分离可能会经济些。

活性炭吸附的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中并浓缩，经活性炭吸附净化后的气体直接排空，其实质是一个吸附浓缩的过程。

并没有把有机溶剂处理掉。

是一个物理过程。

催化燃烧脱附的实质是利用催化燃烧的热空气加热活性炭中被吸附的有机溶剂，使之达到溶剂的沸点，使有机溶剂从活性炭中脱附出来，并且把这高浓度的废气引入到催化燃烧反应器中。

在～250℃的催化起燃温度下，通过催化剂的作用进行氧化反应转化为无害的水和二气化碳排入大气。

是一个化学反应过程。

并非明火的燃烧，且能彻底解决脱附时的二次污染。

活性炭吸附—催化燃烧脱附是把以上两者的优点有效地结合起来。

即先利用活性炭进行吸附浓缩，当活性炭吸附达到饱和时，利用电加热启动催化燃烧设备，并利用热空气局部加热活性炭吸附床，当催化燃烧反应床加热到～250℃，活性炭吸附床局部达到60～110℃时，从吸附床解吸出来的高浓度废气就可以在催化反应床中进行氧化反应。

反应后的高温气体经换热器的换热，换热后的气体一部分回用送入活性炭吸附床进行脱附，另一部分排入大气。

脱附出来的废气经换热器换热后温度迅速提高了。

这样能使催化燃烧装置及脱附达到小功率或无功率运行。

目前，工业上吸附的主要用途有：①气体和液体的深度干燥；②食品、药品、有机石油产品的脱色、脱臭；③有机异构物（如混合二甲苯）的分离；④空气分离以制取富氧空气；⑤从废水或废气中除去有害的物质等。

随着新型高效吸附剂的研究和工艺过程的开发，吸附操作必将愈来愈广泛地应用于各工业生产部门。

参考文献[1] 叶振华、宋清著：《吸附及离子交换》（《化学工程手册》第17篇），化学工业出版社，北京，1985。

[2] 北川浩、铃木谦一郎著，鹿政理译：《吸附的基础与设计》，化学工业出版社。

[3] 沈耀良.废水处理中的几种廉价吸附剂［J］.重庆环境科学，1995，17(3)：49-53。

[4] (Takatsuji Wet al. Adsorption of organic acids on weakly basic ion exchanger: equilibria for binary systems ［J］.AIChE Jour ,1998,44(5):1216-1221.) 。

[5] (Majone Met al. Influence of metal speciation in landfill leachates on Kaolinite sorption ［J］.Water Res,1998,32(3):882-890.) 。

[6] 易四勇，王先友，李娜，等．活性炭活化处理技术的研究进展[J]．材料导报，2008，3(2 2)：72—7 5。

[7] 立本英机，安部郁夫．活性炭的应用技术——其维持管理及存在问题[M]．广州：东南大学出版社，2002。

[8] 高廷耀、顾国维，水污染控制工程下册（第二版），高等教育出版社，1999.[9] 李国斌、杨明平，粉煤灰活性炭处理含铬电镀废水，材料保护，2004，37（12）。