《吸附分离》PPT课件

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1、第九章吸附分离吸附操作是一种古老的技术，早在两千多年前西汉古墓中就用木炭吸湿防潮，说明当时已了解到木炭有很强的吸湿作用。20世纪50年代前，因吸附剂种类少，常用的只有酸性白土、硅藻土和活性炭等几种，选择吸附的能力低，只限于脱色、脱臭、吸湿、干燥等小型的操作过程。20世纪60年代以来，随着性能优良的吸附剂的不断开发(如合成沸石、活性氧化铝、分子筛等)以及各行各业分离要求的不断提高，使吸附分离技术得到了迅速发展，成为完整的单元操作过程。目前，吸附分离技术已经在轻工、炼油、化工、食品、环保等许多领域得到了广泛的应用。一、基本概念定义：吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选

2、择性吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，再用适当的洗脱剂将其解吸达到分离纯化的过程。液相(气相)→固相——吸附剂、吸附物应用：广泛应用于原料脱色、脱臭，目标产物提取、浓缩和粗分离吸附剂吸附质脱附：吸附的逆过程吸附过程通常包括：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、吸附质解吸回收等四个过程。吸附剂——能够吸附其他物质的多孔性固体。吸附质——在吸附过程中，被吸附的物质。料液与吸附剂混合吸附质被吸附料液流出吸附质解吸附Step1Step2Step3Step4常用于从稀溶液中将溶质分离出来，由于受固体吸附剂的限制，处理能力较小；对溶质的作用较小，这一点在蛋白质

3、分离中特别重要；可直接从发酵液中分离所需的产物，成为发酵与分离的耦合过程，从而可消除某些产物对微生物的抑制作用；溶质和吸附剂之间的相互作用及吸附平衡关系通常是非线性关系，故设计比较复杂，实验的工作量较大。吸附法的特点：优点：有机溶剂掺入少操作简便，安全，设备简单pH变化小，适于稳定性差的物质缺点：选择性差收率低无机吸附剂性能不稳定不能连续操作，劳动强度大碳粉等吸附剂有粉尘污染1）物理吸附（范德华吸附）：吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附，又称为范德华吸附。物理吸附分离在原理上有四种类型：选择性吸附、分子筛效应、微孔的扩散和微孔中的凝聚。因为分子间引力普遍存在于吸附剂与

4、吸附质之间，故一种吸附剂可以吸附多种吸附质，不具有选择性。但吸附剂与吸附质的种类不同，分子间引力大小各异，因此吸附量可能相差悬殊。。2）化学吸附：吸附质和吸附剂分子间的化学键作用力所引起的吸附。其结合力大，放热量与化学反应热数量级相当，过程往往不可逆。化学吸附在催化中起重要作用，分离过程中较少使用。发生化学吸附时，被吸附的分子与吸附剂的表面分子之间发生了电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成。与物理吸附不同的是，化学吸附具有选择性，只有当吸附剂与吸附质的分子之间形成化学键时，才会发生化学吸附。物理和化学吸附比较如下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

5、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变温吸附：通常在环境温度吸附，加热条件下解吸，利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。常用于从气体或液体中分离少量杂质。②变压吸附：在较高组分分压的条件下选择性吸附气体混合物中的某些组分，然后降低压力或抽真空使吸附剂解吸，利用压力的变化完成循环操作。—般用于气体混合物的主体分离。③变浓度吸附：液体混合物中的某些组分在环境条件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性液体解吸再生。用于液体混合物的主体分离。四三类吸附过程五常

6、用吸附剂吸附分离材料按化学结构分类无机吸附剂高分子吸附剂炭质吸附剂按吸附机理分类化学吸附物理吸附亲和吸附离子交换剂螯合剂可再生高分子试剂和催化剂阳离子交换剂阴离子交换剂两性离子交换剂按形态和孔结构分类球型树脂（大孔、凝胶、大网）离子交换纤维与吸附性纤维无定型颗粒吸附剂免疫吸附剂仿生吸附剂非极性吸附剂中极性吸附剂极性吸附剂吸附剂通常应具备以下特征：（1）较高的选择性以达到一定的分离要求；（2）较大的吸附容量以减小用量；（3）较好的动力学及传递性质以实现快速吸附；（4）较高的化学及热稳定性，不溶或极难溶于待处理流体以保证吸附剂的数量和性质；（5）较高的硬度及机械强度以减小磨损

7、和侵蚀；（6）较好的流动性以便于装卸；（7）较高的抗污染能力以延长使用寿命；（8）较好的惰性以避免发生不期望的化学反应；（9）易再生；（10）价格便宜。具有一定晶体结构的无机化合物，最典型的天然无机吸附剂为沸石类（Zeolite),包括方沸石、菱沸石、丝光沸石、交沸石、钠沸石等。其它天然的硅铝酸盐如蒙脱土、绿砂以及长石类矿物（正长石、钠长石、灰长石、钙长石）也可作为无机吸附剂使用。人工合成的无机吸附剂有合成沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶、磷酸锆等。1、无机吸附剂(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