第六章 吸附和离子交换

《第六章 吸附和离子交换》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、吸附与离子交换主讲：杨丽芬吸附现象吸附现象很常见，吸附技术用在分离科学中是近100多年的事。什么是吸附？利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸附能力，除去有害成分或提取目标产物，使其富集在吸附剂表面的过程，即溶质从液相或气相转移到固相过程。吸附剂及吸附质吸附过程中用的的固体材料。一般为多孔微粒，比表面积大。被吸附的物质称为吸附质。吸附的过程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吸附剂吸附质吸附过程脱附过程吸附的分类根据溶质和吸附剂之间吸附作用力的不同把吸附分为物理吸附、化学吸附、离子交换吸附（简称离子交换）。物理吸附溶质与吸

2、附剂之间的作用力为分子间力即范德华力；溶质吸附与否及吸附量的多少，取决于溶质与吸附剂间极性的相似性及溶剂的极性；物理吸附不稳定，很容易脱附，通过调节温度、pH、盐浓度等物理条件进行脱附，对于气体来说降低压力使其释放。化学吸附吸附过程中吸附剂的表面活性点与吸附质之间发生了化学结合，产生电子转移、原子重排或者生成新的化学键；吸附稳定，不易脱附，脱附要用破坏化学键结合的化学试剂即洗脱剂。吸附均是放热的过程。物理吸附中低温有利于吸附，升高温度脱附；化学吸附需活化能较大，升高温度有利于吸附；对于同一种物质低温下发生物理吸附，高温下发生化学吸附，也就是说物理吸附在化学吸附前发生，当吸附剂具备

3、足够的活化能时才发生化学吸附。也可能两种吸附方式同时发生。不可逆（释放的物质有化学变化）可逆，不改变原溶质的形状可逆性温度升高，吸附速度增加放热过程，低温有利于吸附温度慢，需要一定的活化能，达到平衡的时间很长快，几乎不需要活化能，瞬间达到吸附平衡吸附速度83.7～418.7kJ/mol≤4.19kJ/mol吸附热只要单分子吸附层单分子层或多分子层形成吸附层高一般没有（低）选择性化学键合力分子引力即范德华力作用力化学吸附物理吸附吸附类型吸附性能两类吸附特征的比较吸附剂性能的要求？孔径和比表面积孔径和比表面积是评价吸附剂性能的两个重要参数。一般来说孔径越大比表面积越小，但是，孔径太小

4、不利于溶质分子在其中的扩散，适当的孔径有利于溶质在孔隙中扩散，满足吸附容量和提高吸附操作速度。比表面积要大：吸附只发生在固体表面几个分子直径的厚度区域（表面吸附），如果单位质量的固体吸附剂具有的表面积越大，溶质的吸附容量就越大。所以，很多吸附剂有大量微孔结构。具有一定的吸附分离能力。有较高的机械强度和耐磨性吸附工艺过程中要反复冲刷，温差、压力频繁变化。吸附剂破碎、粉化不仅降低分离效率，还会堵塞管道。颗粒大小均匀可使流体通过床层时分布均匀，保证组分分子在所有颗粒的粒内扩散时间相同，避免产生返混现象，提高分离效果。工业上吸附剂使用量大，且连续使用。具有一定的商业规模及合理的价格。性质

5、要稳定、容易再生。衡量吸附剂性能常用的指标？外观：我们的树脂一般以聚苯乙烯做骨架结构。普通的聚苯乙烯是均匀紧密的体系，对自然光是各向同性，透明度很高。多孔吸附树脂及带功能基团的离子交换树脂外观一般乳白色，不透明；这是因为，内部有孔隙，光线不能连续通过，入射光线在孔内杂乱折射，肉眼观呈乳白色。由大孔过度到凝胶型（凝胶型的孔径要小），颜色由乳白变为半乳白、半透明。。树脂由透明向乳白过度，是孔隙增多、孔径增大的标志。真密度（固体密度）：以树脂为例，指树脂骨架的密度，不包括球粒内部孔隙。假密度（表观密度或者颗粒密度）：单位体积的树脂。包括球粒的内部孔隙在内。孔度：指吸附剂内部孔隙的总容积

6、与吸附剂本身的表观容积之比。孔径：孔直径的大小，一般来说是个半定量的平均值。孔容：指每克树脂内部孔隙的毫升数。孔径分部：比表面积：每克树脂所具有的表面积。吸附剂性能的测试方法？比表面积的测定——B.E.T(Brunauer-Emmett-Teller)法。氮气吸附法：液氮在-196℃的温度下，在吸附剂表面形成单分子层吸附，通过测定氮气的体积计算比表面积。a为比表面积，N为阿弗加德罗常数，s为N2分子的截面积。K=4.35×104cm-1。孔径分部的测定——压汞法，用汞孔度计测量。压力升高时，水银可进入到细孔中，压力P与孔径d的关系为：σ表示水银的表面张力，θ表示水银与细孔壁的接触

7、角。孔径分布常用孔径与孔容之间的关系表示几种吸附剂的孔径分布曲线常用的吸附剂吸附剂按其化学结构可分为有机吸附剂和无机吸附剂.常用的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；常用的无机吸附剂有硅胶、活性氧化铝、硅藻土、分子筛等。活性炭活性炭是一类碳质吸附剂的总称，品种很多。几乎所有的有机物都可以作制造活性炭的原料活性炭是利用木炭、竹炭、果皮和优质煤作原料，通过物理及化学的方法进行破碎、过筛、催化剂活化，漂洗、烘干、筛选等一系列工序加工而成，是很细小的炭粒。活性炭