吸附分离操作的基本概念课件.ppt

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1、第九章吸附第九章吸附第一节吸附分离操作的基本概念第二节吸附剂第三节吸附平衡第四节吸附动力学第五节吸附操作与吸附穿透曲线本章主要内容一、吸附分离操作的分类二、吸附分离操作的应用本节的主要内容第一节吸附分离操作的基本概念吸附操作是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。被吸附到固体表面的组分——称为吸附质吸附吸附质的多孔固体——称为吸附剂吸附质附着到吸附剂表面的过程——称为吸附吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面基本术

2、语第一节吸附分离操作的基本概念按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力所引起的，也称为范德华吸附。吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），可在低温下进行；过程是可逆的，易解吸；相对没有选择性，可吸附多种吸附质；分子量越大，分子引力越大，吸附量越大；可形成单分子吸附层或多分子吸附层。一、吸附分离操作的分类第一节吸附分离操作的基本概念化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大小。如石灰吸附CO2→CaCO3吸附热大，一般在较高温下进行；具有选择性，单

3、分子层吸附；化学键力大时，吸附不可逆。第一节吸附分离操作的基本概念按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应第一节吸附分离操作的基本概念二、吸附分离操作的应用吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中的痕量杂质。日常生活：木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）第九章第一节吸附分离操作的基本概念第一节吸附分离操作的基本概念化工领域：产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液，吸附其中杂质，得到洁白的产品。环境领域：水：脱色脱臭，

4、有害有机物的去除，金属离子，氮、磷空气：脱湿，有害气体，脱臭特别适合于低浓度混合物的分离第一节吸附分离操作的基本概念(1)简述吸附分离的基本原理。(2)简要说明吸附根据不同的分类方法可以分为哪些类型。(3)吸附在环境工程领域有哪些应用，举例说明。本节思考题第一节吸附分离操作的基本概念一、常用吸附剂的主要特性二、几种常用的吸附剂本节的主要内容第二节吸附剂吸附容量大：由于吸附过程发生在吸附剂表面，所以吸附容量取决于吸附剂表面积的大小。选择性高：对要分离的目的组分有较大的选择性。稳定性好：吸附剂应具有较好的热稳定性，在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变化。同时，还应具

5、有耐酸碱的良好化学稳定性。适当的物理特性：适当的堆积密度和强度廉价易得具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂.一、常用吸附剂的主要特性第二节吸附剂（一）活性炭活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原料加工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度活化：形成发达的细孔。两种办法:气体法：通入水蒸气，温度在800－1000度；药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等比表面积：500－1700m2/g二、几种常用的吸附剂第二节吸附剂a.比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分

6、子，微孔所提供的比表面积基本上不起作用。活性炭细孔分布情况：微孔：<2nm，占总比表面95％：主要支配吸附量过渡孔：2-100nm，<5％：起通道和吸附作用大孔：100-10000nm，不足1％：主要起通道作用，影响吸附速度。第二节吸附剂b.表面化学特性：活性炭本身是非极性的，但由于表面共价健不饱和易与其它元素如氧、氢结合，生成各种含氧官能团。目前已证实的含氧官能团有：－OH基、－COOH基由于这种微弱极性，使极性溶质竞争吸附加强。第二节吸附剂（二）活性炭纤维活性炭纤维吸附能力比一般活性炭要高1～10倍。活性炭纤维分为两种：(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺

7、制成单丝，或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可以与纸浆混粘制成活性炭纸。(2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分布结构的活性炭纤维。第二节吸附剂（三）硅胶是一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗粒硅胶的化学式：SiO2nH20用硫酸处理硅酸钠水溶液，生成凝胶。水洗除去硫酸钠后经干燥，便可得到玻璃状的硅胶。硅胶是极性吸附剂，难于吸附非极性物质，易于吸附极性物质（如水、甲醇等）吸湿，高湿度气体的干燥。第二节吸附剂（四）活性氧化铝化学式：Al2O3nH2O含水氧化铝加热脱水制