吸附法教学ppt课件

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1、21吸附法在人类生活中，固体吸附很早就有所使用，从马王堆出土的二千年前西汉墓中残存有木炭就足以说明。吸附在生产上，用于除臭、脱色、吸湿、防潮等方面较多，吸附在工业上应用也很早，特别是近十几年发展尤其迅速。吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面的过程。吸附过程通常包括四个过程：待分离料液与吸附剂混合吸附质被吸附到吸附剂表面料液流出吸附质解吸回收固体吸附和生化工程有着密切的关系：1、酶、蛋白质、核苷酸、抗生素、氨基酸等产物的分离、精制中，进行选择性地吸附的方法，应用较早；2、发酵行业，空气净化和除菌离不开

2、吸附过程；3、生化产品生产中，常用吸附剂进行脱色、去热原、去组胺等杂质。早期使用的吸附剂：高岭土、氧化铝、酸性白土等无机吸咐剂、凝胶型离子交换树脂、活性炭、分子筛和纤维素等。缺点：或是吸附能力低，或是容易引起产物失活，都不理想。另外，从经济角度考虑，吸附剂必须能反复使用。为了能经受得起多次且剧烈的再生过程，吸附剂需要有良好的物理化学稳定性，再生过程还必须简便而迅速。近年来一些合成的有机大孔吸附剂即所谓大网格聚合物吸附剂可以满足上述要求，特别是用于工业规模。吸附法的优点：1)、可不用或少用有机溶剂；2)、操作简便、安全、设备简单3)、生产过程中

3、pH变化小，适用于稳定性较差的生化物质。吸附法的缺点：选择性差、收率不太高，特别是无机吸附剂，性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大，炭粉等吸附剂还影响环境卫生。所以前一段时间吸附法已几乎为其它方法所取代，但随着凝胶类吸附剂、大网格聚合物吸附剂的出现，吸附法又重新受重视。一、吸附过程的理论基础（一）、基本概念固体可分为多孔和非多孔性两类：1、非多孔性固体：只具有很小的比表面，用粉碎的方法可以增加其比表面，比表面仅取决于可见的外表面。2、多孔性固体：由于颗粒内微孔的存在，比表面很大，可达每克几百平方米，比表面是由”外表面”和“内表面”所组成，内表

4、面积可比外表面积大几百倍，并且有较高的吸附势。因此，应用多孔性吸附剂较有利。固体内部分子所受的力是平衡的。但界面分子的力场是不饱和的，即存在一种固体的表面力，它能从外界吸附分子、原子、或离子，并在吸附剂表面附近形成多分子层或单分子层。固体表面分子(或原子)处于特殊的状态。几个概念：吸附作用：物质从气体或液体中浓缩到固体表面，从而达到分离的过程.吸附剂：表面上能发生吸附作用的固体。吸附物：被吸附的物质。（二）、吸附的类型A物理吸附吸附剂和吸附物通过范德华力产生的吸附。特点：1、全界面吸附：吸附不限于一些活性中心，而是整个自由界面。2、放热，吸附

5、热较小。分子被吸附后动能降低，故是放热过程。吸附热较小，在(2.09－4.18)xl04J/mol的范围内。3、活化能小：吸附物分子的状态变化不大，需要的活化能很小，多数在较低的温度下进行。4、瞬间即可平衡：由于吸附时除吸附剂的表面状态外，其它性质都未改变，所以两相在瞬间即可达到平衡。有时吸附速度很慢，这是由于在吸附剂颗粒的孔隙中的扩散速度是控制步骤的缘故。5、可逆：即在吸附的同时，被吸附的分子由于热运动会离开固体表面，此现象称为解吸。6、物理吸附可以成单分子层吸附或多分子层吸附。7、没有严格的选择性。由于分子力的普遍存在，一种吸附剂可吸附多

6、种物质。但由于吸附物性质不同，吸附的量有所差别。8、物理吸附与吸附剂的表面积、细孔分布和温度等因素有密切的关系。B化学吸附1、吸附剂在吸附物之间发生化学反应而产生，属于库仑力范围。这种吸附与吸附剂的表面化学性质以及吸附物的化学性质直接有关，2、与通常化学反应的不同是：吸附剂表面反应原子保持原来的格子不变。3、反应时发出大量热量，一般在(4.18—41.8)xl04J/mol的范围内。4、需要一定的活化能。5、选择性较高。6、一般为单分子层吸附，吸附后较稳定，不易解吸C、交换吸附吸附剂表面如为极性分子或离子所组成，则它会吸引溶液中带相反电荷的离

7、子而形成双电层，称为极性吸附。吸附剂吸附离子后，它同时要放出等当量的离子于溶液中。离子的电荷是交换吸附的决定因素。电荷越多，吸附力就越强，电荷相同的离子、其水化半径越小，越易被吸附。固体自溶液中的吸附，往往是几种吸附力同时作用，较为复杂，造成各种类型的吸附之间没有明显的界线，有时很难区别。本章着重讨论物理吸附。各种类型的吸附之间没有明显的界线（三）、吸附力的本质吸附作用的最根本因素是吸附质和吸附剂之间的作用力，也就是范德华力，它是一组分子引力的总称，具体包括三种力：定向力、诱导力和色散力。范德华力和化学力(库仑力)的原则区别在于它的单纯性，即

8、只表现为互相吸引。描述质点的相互作用时，往往用它们相互作用的能量U(即使质点彼此分开必须消耗的功)来表示。因此分子引力的总能量可表示为：A.定向力它是极性分子之间产