吸附分离技术1ppt课件
在气相吸附中,吸附容量在很大程度上决定于微 孔,而在液相吸附中,过渡孔则起主要作用。
(2) 炭化树脂
由C、H等元素组成的聚合物,经过直接或间 接热处理得到的碳质吸附剂。
CHA-111树脂的外表面
MCH-111树脂的外表面
ND-900树脂的外表面
(3) 活性炭纤维(ACF)
根据生产中前驱体的不同,目前实现工业 化生产的活性炭纤维产品主要分为粘胶基 ACF、酚醛基ACF、聚丙稀腈基ACF(PANACF)、沥青基ACF(pitch-ACF)等。
1.1 吸附的定义
吸附是一种表面现象,是指固体表面的分子或原子因受力不 均衡而具有剩余的表面能,当某些物质碰撞固体表面时,受 到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上,被吸附分子在 吸附剂表面浓度高于溶液本体相中浓度。具有一定吸附能力 的固体材料称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质。
吸附剂
吸附质
相互作用 (如溶解)
Ø固液容易分离,在水体中不会引入新的污染物;
Ø对三废的适应性强,吸附材料耐酸、耐碱、耐有机溶剂、 耐氧化,对微生物污染和放射性也有一定的耐受能力;
Ø在治理废水的同时,富集回收了废水中的有用物质,实现 了废物资源化。
1.4 吸附剂的性能要求
Ø 大的比表面积和合适的孔径 Ø 较高的强度和耐磨性 Ø 颗粒大小均匀 Ø 具有一定的吸附分离能力 Ø 具有一定的商业规模及合理的价格
ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积, 有多种形式的制成品,与粉末状和颗粒状吸 附材料相比,吸附和脱附速率更快;另外, ACF在震动下不产生装填松动和过分密实的 现象,克服了在操作过程中形成沟槽和沉降 的问题。
3、吸附树脂(高分子吸附剂) macroreticular resin;
macroporous adsorbent; polymeric adsorbent
溶剂/水
1.2 吸附的分类
Ø物理吸附(范德华引力、偶极-偶极作用、氢键) Ø化学吸附(通过形成化学键的吸附 离子键、配位 键(螯合树脂)、易裂解的共价键(高分子催化剂)) Ø亲和吸附(对目标物呈现专一性或高选择性。这种 吸附专一性或分子识别性能,来源于氢键、范德华引 力、偶极-偶附剂 包括活性炭、活性炭纤维以及炭化树脂。其 中活性炭为微晶类碳系,微晶尺寸1-3nm。活性炭的整 体外观为无定形颗粒。
活性炭是一种非极性吸附剂,是由含碳为主的物质作原 料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为 暗黑色,有粒状和粉状两种。活性炭主要成分除碳以外, 还有少量的氧、氢、硫等元素,以及含有水分、灰分。 它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质,可以耐强酸、 强碱,能经受水浸、高温、高压作用,不易破碎。
吸附性能
作用力 选择性 吸附层 吸附热 吸附速度 稳定性 温度的影响
吸附类型
物理吸附
化学吸附
分子引力 一般没选择 多层吸附
较小,一般在41.9 kJ/mol以内
快 不稳定,易解吸 温度升高,吸附量降低
化学键 有选择 单层吸附
较大,一般在83.7~418.7KJ/mol以内
较慢 较稳定,不易解吸 温度升高,吸附速度增加
物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。 在实际的吸附过程中,上述几类吸附往往同时存在。 物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化 的。同一物质,可能在较低温度下进行物理吸附,而 在较高温度下往往又是化学吸附。
(1) 硅胶
硅胶有天然的,也有人工合 成的。天然的多孔SiO2通常 称为硅藻土,人工合成的称 为硅胶,用水玻璃制取。
二、吸附的基本理论
吸附分离技术
吸附分离脉络
概述 吸附的定义、分类、常用吸附剂和制法、附剂的性能要求
吸附的基本理论 吸附过程、吸附热力学、吸附动力学、吸附作用力、影响吸 附的因素、吸附剂的再生
吸附工艺 间歇吸附、固定床吸附、连续式吸附、脱附设备
吸附法的应用
一. 概述
20世纪70年代以来,吸附分离技术作为一种低能 耗的固相萃取分离技术,在环境保护领域中受到广泛 关注。它是利用具有较强吸附能力的多孔性固体吸附 剂,选择性的将一种或一类物质吸附在固体表面,从 而实现流体混合物中不同组分的分离。吸附过程实质 上是通过相界面上的吸附作用以达到一种或数种组分 在固相吸附剂上的富集浓缩。
酯基
有极性最 强的极性 基团,如 吡啶基、
氨基等
(2)树脂吸附剂的特点
Ø适用范围宽,废水中有机物浓度从几个到几万mg/L、从 极性有机物到非极性有机物均可用此法进行处理;
Ø吸附效率高,脱附再生容易;
Ø树脂性能稳定,使用寿命长,每年材料损耗大约为5%;
Ø工艺简单、操作简便,设备占地面积小,不需高温高压;
吸附树脂就是树 脂吸附剂,是利 用树脂能发生吸 附-解吸作用, 以达到物质的分 离、净化目的的 一类可以反复使 用的树脂。
(1)吸附树脂的分类
吸附树脂 非极性吸附树脂 中极性吸附树脂 极性吸附树脂 强极性吸附树脂
电荷均匀分 布,不带任
何功能基
含有酯基 一类的极
性基团
具有酰胺、亚砜、 腈等基团,这些 基团的极性大于
(1) 活性炭
与其它吸附剂相比,活性炭具有巨大的比表面积, 通常可达500-1700m2/g,因而形成强大的吸 附能力。微孔的容积约为0.15-0.9mL/g,比表 面积占活性炭总比表面积的95%以上。过渡孔 的容积通常为0.02-0.1mL/g,比表面积一般不 超过总比表面积的5%;大孔的容积为0.20.5mL/g。
(2) 活性氧化铝
活性氧化铝:活性氧化铝 对水有较强的亲合力,因 此工业上常将其用作气 (液)体的干燥剂。而它 的再生温度又比分子筛低 得多。可用活性氧化铝干 燥的部分工业气体包括: Ar、He、H2、氟利昂、氟 氯烷等。另外,活性氧化 铝还可用作催化剂载体。
活性氧化铝Al(OH)3由三水合铝或三水铝矿加热脱水制成。根据制造 工艺不同,氧化铝分为低温氧化铝和高温氧化铝。前者的活化温度低 于600℃,其不同形态的氧化化铝包括ρ、χ、η和γ型氧化铝;后者的 活化温度为900-1000℃,其中包括кθ和δ氧化铝。一般在工业上所 用的氧化铝多用拜耳法制成,