吸附原理及应用

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1、吸附HANS概述吸附（定义）一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附固—液界面上的吸附：吸附剂：具有吸附能力的固体物质。吸附质：被吸附的物质。物质从流体相浓缩到固体表面待分离的料液通入吸附剂吸附质被吸附在吸附剂表面料液流出吸附质解吸吸附剂再生典型的吸附过程包括四个步骤：吸附:典型的表面现象吸附剂吸附质脱附：吸附的逆过程概述吸附的特点：（1）不用或少用有机溶剂（2）操作简便，安全（3）生产过程pH变化小（4）从稀溶液分离溶质（5）吸附剂对溶质的作用小（6）吸附平衡为非线性（7）选择性差吸附过程理论基础基本

2、概念吸附剂：表面上能发生吸附作用的固体吸附物：被吸附的物质多孔吸附剂：外表面与内表面组成非多孔吸附剂：比表面取决于外表面吸附作用：物质从流体相浓缩到固体表面吸附过程理论基础(1)物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力而产生的吸附。(2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物。(3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。吸附的分类固体内部分子所受分子间的作用力是对称的，而固体表面分子所受力是不对称的。向内的一面

3、受内部分子的作用力较大，而表面向外一面所受的作用力较小，因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体表面时就会被吸引而停留在固体表面上。图21-1界面上分子和内部分子所受的力吸附过程理论基础吸附的类型（1）物理吸附:放热小，可逆，单分子层或多分子层，选择性差（2）化学吸附:放热量大，单分子层，选择性强（3）交换吸附:吸附剂吸附后同时放出等量的离子到溶液中吸附过程理论基础吸附过程理论基础物理吸附力的本质定向力极性分子的永久偶极静电力诱导力极性分子与非极性分子之间的吸引力色散力非极性分子之间的引力（瞬间

4、偶极）氢键力介于库仑引力与范德华引力之间的特殊分子间定向作用力非共价作用吸附质和吸附剂之间的作用力－范德华力吸附过程理论基础吸附过程理论基础吸附过程理论基础氢键两种原子电负性越大，半径越小，H键就越能形成，作用也就越大，越有利于吸附。一种特殊的分子间作用力，介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大吸附过程理论基础当分子间距离减小时，范德华力增大，但当分子间距离非常接近时，就明显地表现出斥力。当距离大于OB时，吸引力未表示出来。当吸附表面和分子间的距离减小时，其吸引力的能量逐渐增加，

5、当距离减至分子半径OA时，达到最大值。当距离再减小时，推斥力急剧增加。物理吸附与化学吸附的比较理化指标物理吸附化学吸附吸附作用力范德华力化学键吸附热接近于液化热接近于化学反应热选择性低高吸附层单或多分子层单分子层吸附速率快，活化能小慢，活化能大可逆性可逆不可逆吸附过程理论基础吸附平衡吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解吸），即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度C叫平衡浓度。吸附过程理论基础吸附量q达到吸附平衡时

6、，单位重量的吸附剂（g）所吸附的吸附质的重量（g）衡量吸附剂吸附能力的大小吸附过程理论基础吸附等温线在一定T下，q随平衡浓度C变化的曲线（q=f(C)）叫吸附等温线。费罗因德利希吸附等温线亨利吸附等温线兰格谬尔吸附等温线BET吸附等温线（多层吸附）类型吸附等温线q=KC亨利吸附等温线吸附等温线费罗因德利希吸附等温线基本假设：固相表面具有不同的吸附位置，需有不同的吸附能量常用于表面非常不均匀的吸附剂在一定浓度范围对单一溶质系统的等温吸附吸附等温线兰格谬尔吸附等温线基本假设：吸附位点在吸附剂表面，且每一位点可

7、吸附一个分子，亦即被吸附成单一分子层，所有吸附地址，对被吸附分子具有相等的亲和力，被吸附分子并不影响其余吸附位点的吸附效应吸附等温线兰格谬尔吸附等温线吸附等温线吸附等温线BET吸附等温线（多层吸附）几种常用的吸附剂吸附剂必须满足下列要求：①吸附能力强；②吸附选择性好；③吸附平衡浓度低；④容易再生和再利用；⑤机械强度好；⑥化学性质稳定；⑦来源广；⑧价廉。一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据不同的场合选用。吸附剂通常应具备以下特征：表面积大、颗粒均匀、对被分离的物质具有较强的吸附能力有较高

8、的吸附选择性机械强度高再生容易、性能稳定价格低廉。常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。几种常用的吸附剂有机吸附剂有活性炭、球性炭化树脂、聚酰胺、纤维素、大孔树脂等；无机吸附剂有硅胶、活性氧化铝、硅藻土、分子筛等。活性氧化铝（Al2O3·nH2O）按其化学结构可分为有有机吸附剂无机吸附剂几种常用的吸附剂活性炭高温炭化活化,800~900℃木材、煤、果壳炭渣活性炭隔绝空气，600℃活化剂：ZnCl2解吸：从活性炭柱上洗脱被吸附物质