吸附分离技术
吸附分离的原理
吸附分离的原理
吸附分离是一种物质分离的常用方法，其原理是通过物质在吸附剂上的不同吸附性质，实现目标物的分离纯化。
吸附剂通常是一种多孔固体材料，具有大量的微观孔隙结构。
这些微孔能够提供大表面积，以增加目标物与吸附剂之间的接触面积。
吸附剂可以选择性地吸附目标物，使其他组分通过，实现目标物的分离。
不同的吸附剂对目标物的选择性吸附是基于物质间的相互作用力。
吸附分离的原理可以归结为两种主要类型：物理吸附和化学吸附。
物理吸附是指目标物与吸附剂之间的非化学吸附，主要通过范德华力、静电力和疏水作用来实现。
物理吸附的主要特点是吸附剂与目标物之间的吸附力较弱，可以通过改变温度和压力等条件来实现目标物的解吸。
化学吸附是指目标物与吸附剂之间发生化学键的吸附，吸附剂与目标物之间形成比较稳定的化学络合物。
化学吸附的主要特点是吸附力较强，不易被改变的外界条件所影响。
在吸附分离的实际应用中，通常需要考虑多种因素，包括吸附剂的选择、操作条件的优化以及吸附剂的再生等。
此外，也可以将不同类型的吸附剂进行组合，以提高分离效果。
总之，吸附分离是一种基于物质在吸附剂上的不同吸附性质实
现目标物分离纯化的方法。
通过选择适当的吸附剂和调节操作条件，可以高效地实现物质的分离纯化。
吸附分离技术
槽式吸附操作适用于外扩散控制的吸附传质过 程。 使用搅拌使溶液呈湍流状态，颗粒外表面的膜 阻力较少。
用于液体的精制，如脱水、脱色和脱臭等。 吸附剂用量S确定: 物料平衡 吸附相平衡
L(c0 c) Sq
从上式可以看出： 分子极性越大，μ增大，作用力也越大；分子的支 链会导致r增大，不利于吸附。 偶极矩与分子对称性、取代基位置等结构因素有关。 吸附作用力还与热力学温度成反比。
范德华力-诱导力
设极性分子的永久偶极矩为μ1，非极性分子的极化度为α2。则它们 间诱导力的能量为：
U诱导
=
2 μ 1 α
6 γ 2
· · · · · N C·
• 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， • 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。
分类
• 1 Langmuir 等温线 (单分子层) • 2 Freundlich等温线(抗生素/类固醇/甾类激素) • 3 离子交换等温线 单价：在缓冲液中， Langmuir 模拟 多价：Freundlich 模拟 • 4 亲和吸附等温线：类似于Langmuir 表达
吸附平衡常用Langmuir方程(单分子层吸附 等温线方程式)来描述：
2、吸附机理
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。
吸附分离技术简述
吸附分离技术简述现代用于混合溶剂的分离方法有：萃取分离、色谱分离、膜分离、离子交换分离和吸附分离。
其中，吸附分离是现代最常用的一种分离方法。
现主要围绕吸附分离做讨论。
吸附作用是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。
吸附是一个非均相过程。
具有吸附性的物质叫做吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。
吸附作用实际是吸附剂对吸附质质点的吸引作用。
吸附剂所以具有吸附性质,是因为分布在表面的质点同内部的质点所处的情况不同。
内部的质点同周围各个方面的相邻的质点都有联系，因而它们之间的一切作用力都互相平衡，而表面上的质点，表面以上的作用力没有达到平衡而保留有自由的力场，借这种力场，物质的表面层就能够把同它接触的液体或气体的质点吸住。
一、物理吸附与化学吸附吸附作用可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。
吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。
被吸附物质也较容易解吸出来，所以物理吸附是可逆的。
如：活性炭对许多气体的吸附，被吸附的气体很容易解脱出来而不发生性质上的变化。
化学吸附则以类似于化学键力的相互吸引，其吸附热较大。
例如，许多催化剂对气体的吸附如：镍对氢气的吸附就属于这一类。
被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能解脱，而且在性状上有变化。
所以化学吸附大都是不可逆过程。
同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时进行。
吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。
如活性炭的表面积很大，吸附作用强；活性炭易吸附沸点高的气体，难吸附沸点低的气体。
二、脱附吸附的逆过程就是脱附，脱附就是吸附剂的再生。
现工艺上常用的脱附方法有：○1降低压力：使气相压力小于吸附剂表面的压力，那样吸附在吸附剂表面的气体就会因压差逸出吸附剂。
吸附分离原理
吸附分离原理
吸附分离是一种常用的分离技术，其原理基于物质在固体表面上的吸附作用。
在吸附分离过程中，固体材料通常被称为吸附剂，而待分离的物质则被称为吸附质。
吸附分离的基本原理是根据物质在固体表面与周围环境的相互作用力的不同来实现分离。
吸附剂通常具有一定的活性位点或孔隙结构，可以吸附吸附质分子。
吸附剂与吸附质之间的相互作用力可以是物理吸附或化学吸附。
物理吸附是由于吸附剂表面静电相互作用力、范德华力等引起的，通常是可逆的吸附过程。
化学吸附是由于吸附剂表面与吸附质之间发生化学反应而产生的吸附力，一般是不可逆的吸附过程。
在吸附分离过程中，吸附质在与吸附剂接触后会被吸附到吸附剂表面上，从而与其他物质分离开来。
分离的效果取决于吸附剂的选择以及吸附质与吸附剂之间的亲和力。
吸附分离技术在许多领域都有应用，包括化学工程、环境工程、生物技术等。
通过选择合适的吸附剂和调节吸附条件，可以实现对不同物质的分离纯化，提高产品的纯度和质量。
总之，吸附分离是一种基于物质在固体表面上的吸附作用实现分离的技术。
它在实际应用中具有广泛的用途，是一种有效的分离手段。
吸附分离技术
朗格缪尔方程适用范围：仅适用于I型等温线， 如用活性炭吸附N2 ，Ar，CH4等气体。
吸附机理和吸附速率
吸附机理
吸附质被吸附剂吸附的过程可分为三步：
外扩散 内扩散 吸附
对于物理吸附，第三步通常是瞬间完成的所以吸附过程的速率通 常由前二步决定。 据内、外扩散速率的相对大小分为： 外扩散控制、内扩散控制和内外扩散联合控制三种
带再生的多层流化床吸附装置
1－脱附器；2－吸附器；3－分配板；4－料斗；5－空气提升机构； 6－冷却器
（二）固定床吸附系统
固定床的应用较多见。 如果只需短期处理气流，那么通常只需一个吸附装
置。 要求待处理气体连续流动，必须采用能按这种方式 操作的一个或多个装置组成以一定的顺序进行吸附 操作和再生操作，以使气流保持连续。 大多数工业应用要求连续操作，因此经常采用双吸 附床或三吸附床系统，其中一个或两个吸附床分别 进行再生，其余的进行吸附。
Langmuir方程
BET方程(Brunauer、Emmett、Teller)
Freundlich方程
将重点介绍Langmuir方程
朗格缪尔吸附模型假定条件
吸附是单分子层的，即一个吸附位置只 吸附一个分子；
被吸附分子之间没有相互作用力；
吸附剂表面是均匀的。
上述假定条件下的吸附称为理想吸附。
2)、内扩散传质速率方程：
把内扩散过程简单地处理成从外表面向颗粒内的传质过程， 内扩散传质速率方程为 :
ks与吸附剂的微孔结构性质、吸附质的物性以及吸附过程持续时
间等多种因素有关。 值由实验测定。
3)、总传质速率方程：
由于吸附剂外表面处的浓度 与 无法测定，因此通常按拟稳态 处理，将吸附速率用总传质方程表示为:
吸附分离技术
教学目标和要求：通过教学，了解吸附分离的概念、原理、影响因素，理解各种吸附剂的吸附原理和选择依据。
了解离子交换树脂的结构、分类、性能和应用，多糖离子交换剂的类型、特点；掌握离子交换的分离原理、操作方法。
第五章吸附分离技术一、吸附分离技术概论1．吸附：是指物质从气体或液体浓缩到固体表面从而达到分离的过程。
2. 吸附的机理3. 吸附技术的应用（1 ）在食品的应用a •工业糖液的脱色、脱臭；b •制氮用于果蔬的储藏：是当前世界上一项先进技术。
原理是果蔬在高氮低氧环境下，呼吸作用被抑制，新陈代谢减缓从而大大延缓腐烂过程。
可使果蔬保持原有营养成分，接近采摘的新鲜状态。
蒜苗储存3个月出库时仍新鲜饱满，无萎烂现象。
N2还可用于酿造啤酒时的密封及压送啤酒。
与先用的CO比，因在啤酒中溶解度小而可提高啤酒质量。
（2）在空气净化上的应用a .空气干燥：空气中通常含有一定水分，而这种水分在很多场合是有害的，必须被除去。
吸附法是除去空气中水分最常用的方法之一。
硅胶和活性氧化铝是通用的干燥剂。
b .脱除无机污染物：工业生产中产生大量的CQ SO和NQ等酸性有害气体，它们会引起温室效应、酸雨等现象，破坏地球和人们的生活环境。
随着工业化发展，这些气体的危害程度越来越大，因此人们在致力于开发各种方法来治理这些有害气体。
其中吸附分离的方法是有效的治理方法之一。
活性炭一SO;分子筛、硅胶、活性炭一NOx＞通入热空气（空气与蒸汽的混合物）可回收。
c •天然气：为了使天然气能够达到客输标准，必须将其中的水分含量降低至一定水平。
d .化学工业：制氧、制氮提纯CO CQ （重要化工原料）等。
*CO用于羰基合成醋酸、醋酐、甲酸等的生产，也用于电子工业。
CO是一种用途十分广泛的需求量很大的重要化工产品。
约40%用作生产尿素、甲醇、水杨酸等化工产品的原料，35% 用于提高石油采收率，10%用于制冷，5%用于碳酸饮料碳酸化，其它占10%（超临界流体萃取）。
化工原理第九章吸附分离
化工原理第九章吸附分离
吸附分离，也称为吸收或吸收分离，是指利用一定的相互作用“粘合剂”或“吸附剂”使混合物中一些组成部分粘合或吸附到该粘合剂或吸附剂上，从而使混合物中一些组分有机地被分离出来的过程。
它是一种新型的分离方法，有可能替代传统的分离工艺，是现代化工的一项重要技术。
吸附分离的原理：吸附分离可以分为物理吸附和化学吸附两种形式。
物理吸附是指物质相互作用的结果，包括空气、气体、液体、溶剂等。
物理吸附是指在一些固体表面上建立的物理性相互作用，其实质是由于表面粗糙形成的能量障碍，而在能量障碍的阻碍下，物质相互作用，物质就被吸附在这种固体表面上。
如果这种固体表面在特定的温度和压力条件下，具有良好的表面化学稳定性，即可建立有效的物理吸附。
化学吸附又叫做专配吸附，是指物质间由于共价作用形成的固体表面和溶剂之间的作用过程。
它是一种特殊的吸附作用，是由于固体表面上化学基团构成的膜层，以及溶剂中的其中一种物质，在化学反应中形成化学键而发生的吸附作用。
吸附分离的应用：吸附分离已被广泛应用于催化剂分离、石油的湿气处理、空气净化、废气处理、提纯溶剂等行业。
吸附分离技术
较大，相当于化学反应热，83.7418.7kj/mol
较慢，需要活化能
放热过程，低温有利于吸附
温度升高，吸附速度增加
可逆，较易解析
吸附分离技术
化学键大时，吸附不可逆
2 吸附分离介质
多孔型：活性炭、硅胶、 硅藻土；大网格吸附 剂：有机高分子材料， 如聚苯乙烯，聚酯。
凝胶型：纤维素凝胶， 琼脂糖凝胶，匍聚糖 凝胶等。
吸附分离技术
吸附剂的性能表征
❖ 化学成分 ❖ 材料结构 ❖ 比表面积：单位质量物体所具有的表面积(m2/g)
测量方法：BET法
一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮温度下(-196°C)， 用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体 积vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g):
吸附分离技术
活性炭对物质的吸附规律
❖ 非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性物质具有 较强的吸附，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中 的吸附能力。
❖ 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：
（1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物
（2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物
（3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物
吸附分离技术
活性炭
1）组成结构：由木屑、果壳、兽骨、兽血或煤屑等原料高温
（800℃）碳化而成的多孔网状结构
原料
制造过程示意图 炭化 →破碎、造粒 捏合成型→炭化
→干燥→筛分
活化→洗涤→ 粉状碳成品 粒状碳成品
活化：把碳
渣造成发达的 多孔结构
主要有两种 方法： （1）气体法； （2）药剂法。
吸附分离技术
吸附分离技术嘿，朋友们！今天咱来聊聊吸附分离技术，这可真是个神奇又实用的玩意儿啊！你想想看，就好像我们在生活中整理东西一样，吸附分离技术就是把混合物里我们想要的东西挑出来，把不要的留在那。
比如说空气里有各种各样的气体分子吧，我们就可以用这个技术把氧气或者其他我们需要的气体给分离出来，是不是很厉害？吸附分离技术就像是一个超级挑食的“小怪兽”，它对不同的物质有着不同的“喜好”。
有些物质它就特别喜欢，紧紧地吸附住；而有些物质呢，它就不怎么搭理。
这就好比我们人有的爱吃甜食，有的爱吃辣的，各有所好嘛！这个技术在很多地方都大显身手呢！比如在化工行业，它能帮助把那些有用的化学物质从复杂的混合物中分离出来，让生产过程更加高效。
就好像一个优秀的厨师，能精准地把食材中的精华部分提取出来，做出美味的菜肴。
在环保领域，它也能发挥大作用哦！可以把空气中的有害气体或者污水中的污染物吸附分离出来，让我们的环境变得更干净、更美好。
这就像是一个勤劳的清洁工，默默地把那些脏东西清理掉，让我们的生活环境更加舒适。
而且啊，这个技术还在不断发展和进步呢！科学家们一直在努力研究，让它变得更强大、更高效。
说不定未来的某一天，它能解决更多我们现在觉得很难的问题呢！那它到底是怎么工作的呢？其实就是利用吸附剂对不同物质的吸附能力差异啦。
吸附剂就像是一个个小口袋，把那些它喜欢的物质装进去，然后再通过一些方法把它们取出来。
是不是很有意思？再想想我们的生活，有时候不也需要这样的“分离”吗？把好的东西留下来，把不好的摒弃掉。
就像我们交朋友，要和那些真诚、善良的人在一起，远离那些虚伪、自私的人。
总之，吸附分离技术真的是个了不起的东西。
它让我们的生活变得更美好，让我们的世界变得更精彩！它就像一个默默奉献的幕后英雄，虽然我们平时可能不太注意到它，但它却一直在为我们的生活和社会的发展贡献着力量。
难道我们不应该为它点赞吗？让我们一起期待它在未来能带给我们更多的惊喜吧！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
吸附分离原理
吸附分离原理吸附分离原理是指通过吸附剂与待处理物质之间的吸附作用，将混合物中的不同组分分离开来的一种分离技术。
它在实际应用中具有广泛的用途，可以用于废水处理、气体净化、分离纯化等多个领域。
本文将从理论原理、应用案例以及技术发展等方面进行探讨。
一、理论原理吸附分离原理的核心在于吸附剂对待处理物质的选择性吸附作用。
吸附剂通常是多孔性材料，具有较大的比表面积和一定的化学活性。
当混合物中的组分通过吸附剂时，各组分根据其与吸附剂的相互作用力不同而被吸附在材料表面上。
这些组分在吸附剂上停留的时间也不同，从而实现了分离作用。
吸附分离的选择性取决于吸附剂和待处理物质之间的相互作用力。
常见的吸附作用力包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是由于吸附剂和待处理物质之间的范德华力而产生的，通常在低温和高压下易发生。
而化学吸附则是由于吸附剂和待处理物质之间的化学键形成而产生的，具有较高的选择性和较强的化学稳定性。
二、应用案例1. 废水处理吸附分离技术被广泛应用于废水处理中，用于去除废水中的有机物和重金属离子等污染物。
例如，活性炭常被用作吸附剂，通过物理吸附将有机物质吸附在活性炭表面，达到净化水体的目的。
此外，离子交换树脂也常用于去除废水中的重金属离子，通过化学吸附将离子交换树脂上的离子与废水中的金属离子进行置换，实现分离和回收。
2. 气体净化吸附分离技术也广泛应用于气体净化领域，用于去除有毒气体、恶臭气体和挥发性有机物等。
例如，活性炭可以吸附有机气体分子，净化空气中的污染物。
此外，分子筛和硅胶等材料也常用于去除水分和溶剂蒸气等。
3. 分离纯化吸附分离技术在分离纯化领域具有重要应用，可用于分离提取天然产物中的有效成分，或者从混合溶液中提取目标化合物。
例如，吸附层析技术常用于药物分子的纯化，通过合适的吸附剂选择和条件设置，将目标化合物与混合物中的其他成分分离开来。
三、技术发展随着科学技术的进步，吸附分离技术得到了不断的发展和创新。
《吸附分离技术》课件
吸附分离技术的应用领域
01
02
03
04
化工领域
用于分离和纯化各种气体和液 体混合物，如天然气、石油、
化学原料等。
环保领域
用于处理工业废水、废气，去 除其中的有害物质，实现环保
治理。
能源领域
用于燃料油品脱硫、脱氮等处 理，提高油品质量和环保性能
。
医药领域
用于药物提取、分离和纯化， 以及生物制品的分离和纯化。
THANKS
感谢观看
实现高纯度产品的制备。
选择性
吸附剂可以选择性地吸附目标 组分，从而实现复杂混合物的 高选择性分离。
操作简便
吸附分离技术操作简单，易于 实现自动化控制，降低了生产 成本。
应用广泛
吸附分离技术适用于多种混合 物的分离和纯化，尤其在气体 、液体和固体的分离中具有广
泛应用。
缺点
再生困难
对于某些吸附剂，其再生比 较困难，导致吸附剂的利用 率降低。
《吸附分离技术》课件
• 吸附分离技术概述 • 吸附剂的种类与特性 • 吸附分离技术流程 • 吸附分离技术的优缺点 • 吸附分离技术的实际应用案例
01
吸附分离技术概述
吸附分离技术的定义
吸附分离技术是指利用固体吸附剂的吸附作用，将混合物中的一种或多种组分从混合物中分离出来的 技术。
吸附分离技术是一种物理分离方法，通过吸附剂与混合物中不同组分之间的相互作用力来实现组分的分 离。
控制吸附温度、压力、流速等条件，确保吸附效果最 佳。
吸附机理
了解吸附剂与被吸附物质之间的相互作用机制，如物 理吸附、化学吸附等。
解吸过程
解吸剂选择
选择能够将被吸附物质从吸附剂上解吸下来的溶剂或气体。
吸附分离技术
聚 酰 胺
聚酰胺是由酰胺聚合而成的一类高分子物质。 吸附黄酮类化合物的原理是由于其分子内部的许多酰 胺基和羰基与酚类、黄酮类化合物的酚羟基，或酰胺 键上的游离胺基与醌类、脂肪酸上的羰基形成氢键缔 合而产生吸附。
其形成氢键的能力与溶剂有关，在水中形成氢键的能 力最强，在有机溶剂中较弱，在碱性溶液中最弱。同 时，聚酰胺的膨胀性又可以使被吸附的物质渗入其内 部，从而使其具有较大的吸附容量。
特点: 吸附与解吸可逆, 快速，应用最广.
常见吸附剂: 硅胶、氧化铝、活性炭、大孔树脂等
⑵ 化学吸附：被分离物质与吸附剂表面分子
之间的化学键合作用.
特点:选择性,牢固，有时甚至不可逆,应用较少.
⑶ 半化学吸附：是介于物理吸附与化学吸附之间
应用:聚酰胺对黄酮、蒽醌等含酚羟基化合物之间
的氢键吸附.
氧化铝
大孔吸附树脂
大孔吸附树脂类型：
根据统计用于中药化学成分提取分离的吸附树脂型 号有：D-101型、DA-201型、MD-05271型、GDx-l05 型、CAD-40型、XAD-4型、SIP系列、D-型等。 常用吸附树脂有：D-101型、DA-201型、D-4 J型。
另外近几年又研制了一系列新型吸附树脂，如ADS-1 7型、ADS-21型、ADS-178型、G2型等在中药活性成 分分离纯化的研究中取得了比较满意的效果。
硅 胶
吸附原理： 硅胶表面有硅醇基, 呈弱酸性, 通过硅醇基(吸附 中心)与极性基团形成氢键吸附, 因各组分极性基团与 硅醇基形成的氢键能力不同而被分离。
适用范围： 硅胶表面PH约为5, 一般适合酸性和中性物质的分 离, 如有机酸, 酚类, 醛类等, 因碱性物质与硅胶作 用, 展开时被吸附, 拖尾, 甚至停滞于原点不动。
吸附分离原理
吸附分离原理吸附分离是一种常用的化学工程技术，广泛应用于气体和液体的分离、净化和提纯等领域。
根据不同的吸附剂和被吸附物的性质，吸附分离原理可以分为物理吸附、化学吸附、离子交换、分子筛和配位体交换等几种类型。
本文将对这几种吸附分离原理进行详细阐述。
1.物理吸附物理吸附是指吸附剂通过物理作用力将气体或液体分子吸附在其表面上的过程。
这种作用力包括范德华力、氢键和静电引力等。
物理吸附通常是在温度和压力变化的情况下发生的，因此在实际应用中，物理吸附分离常常采用变压或变温的方法来实现。
2.化学吸附化学吸附是指被吸附物与吸附剂表面发生化学反应，形成化学键或配位键，从而被吸附在表面上的过程。
化学吸附通常需要在一定的温度和压力条件下进行，并且需要使用特定的吸附剂。
与物理吸附相比，化学吸附具有更高的选择性和吸附强度，因此在某些特定的分离过程中，化学吸附分离具有更高的效率。
3.离子交换离子交换是指通过离子交换剂将溶液中的离子吸附在其表面上的过程。
离子交换剂通常是一些具有高离子交换容量的物质，如树脂、沸石等。
离子交换过程中，离子通过静电相互作用被吸附在离子交换剂的表面上，从而实现离子的分离和净化。
离子交换技术在水的软化和除盐、放射性废液的处理等方面得到了广泛应用。
4.分子筛分子筛是一种具有分子级别孔径的晶体物质，它可以实现对气体和液体的分离、纯化和精制等。
分子筛的孔径可以通过选择不同的合成条件和合成原料进行调整，因此分子筛在分离过程中具有很高的选择性和分离效率。
分子筛的吸附分离过程主要是基于分子尺寸和形状的差异来实现的，因此分子筛在分离过程中具有良好的立体选择性。
5.配位体交换配位体交换是指利用配位体与被吸附物之间的配位作用来实现吸附分离的过程。
配位体是一种具有孤电子对的有机物或无机物，它可以与金属离子或原子形成稳定的配合物。
在配位体交换过程中，配位体通过与金属离子或原子形成配合物，从而将金属离子或原子从溶液中吸附在配位体表面上，实现金属离子的分离和纯化。
制药分离工程 第六章 吸附分离技术(69张)
第六章 吸附分离技术 第一节 吸附分离原理及分类
四、吸附结合作用类型
1.物理吸附 2.化学吸附
3.交换吸附 （1）定义 ——表面带极性分子或带电粒子的吸附剂，吸附相反电荷的离子
(2）吸附结合作用力 ——主要是静电作用力 ——表面带阴离子如磺酸基，则吸附结合带正电性的吸附质如氨类 ——表面带阳离子如氨基，则吸附结合带负电性的吸附质如羧酸类
化学吸附分离跟物理吸附相比，一个突出的特点 是具有较强的吸附选择性和结合牢固性。此说法 对吗？
A 对的 B 不对 C 不好说
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已知胆红素的分子结构如图所示， 有人将乙烯多胺接枝到载体上用来 吸附胆红素，请问所使用的主要 原理是？
A 分子之间的范德华力
1. 常用吸附剂 (5)人工合成大分子高聚物类
——种类繁多，可定向设计合成制备 ——可具有特定的选择性，是开发 新型高效选择性吸附剂的 重要领域和方向 ——但制备可能复杂、成本高 ——常见的如聚苯乙烯
聚苯乙烯大孔树脂微球
——常用于抗生素、维生素等的 浓缩分离
多选题 1分
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机制
分类 物理吸附类(如大孔树脂，氢键、极性相吸)
亲和吸附类(综合化学/物理吸附，再加上空间协 同效应，如抗原-抗体结合类)
第六章 吸附分离技术
第二节 吸附剂及其特性
二、吸附剂主要性能参数
第六章 吸附分离技术
第二节 吸附剂及其特性
二、吸附剂主要性能参数
1.颗粒尺寸及尺寸分布 ——吸附剂颗粒尺寸易小不宜大(纳米到毫米范围内)以增大 吸附接触面积，可增大吸附容量
(3)特点 ——吸附选择性较物理吸附的高 ——吸附结合不牢固，可逆化，易脱落
吸附分离技术
（3）溶液的pH值 由于溶液的pH值直接决定树脂交换基团及交 换离子的解离程度，进而影响树脂对交换的选择 性和吸附容量。对于强酸、强碱性树脂，溶液pH 主要左右交换离子的解离度，决定它带何种电荷 以及电荷量，决定被树脂吸附或吸附的强弱。对 于弱酸、弱碱性树脂，溶液的pH还是影响树脂解 离程度和吸附能力的重要因素。但过强的交换能 力有时会影响到交换的选择性，同时增加洗脱难 度。
应用： 用于分离蛋白质、酶等大分子的生物活性物 质。 缺点： （1）强度较差，流速低； （2）强酸、强碱容易破坏天然多糖的结构； （3）易污染，易被微生物降解。
离子交换剂的类型
强阳 弱阳 强阴 弱阴
阳离子交换剂 离子交换剂 阴离子交换剂
阳离子交换剂
能与阳离子进行交换的离子交换剂。
强阳（强酸性）离子交换剂 活性基团是磺酸基团（-SO3H）或次甲基磺酸 基团-(CH2)2SO3H。都是强酸性基团，其电离程度 大且不受溶液pH的影响，当pH值在1-14范围内时， 均能进行离子交换反应。
顺序号 骨架代号 分类代号 大孔型代号
1 ~ 100 为强酸性阳离子交换树脂 101 ~ 200为弱酸性阳离子交换树脂 201 ~ 300为强碱性阴离子交换树脂 301 ~ 400为弱碱性阴离子交换树脂
如：001 7是凝胶型苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，交联度7%； D201是大孔型苯乙烯系季胺 I 型强碱性阴离子交换树脂
中和： R-N+(CH3)3OH- + H+ClR-N+(CH3)3Cl- + H2O 中性盐分解： R-N+(CH3)3OH- + Na+ClR-N+(CH3)3Cl- + Na+OH复分解： R-N+(CH3)3Cl- + Na2SO42R[N+(CH3)3]2SO42- + 2Na+Cl主要用于制备无盐水（除去SiO2-、CO32-等弱 酸根）及卡那霉素、巴龙霉素、新霉素等的精制。
吸附分离技术与理论
未来发展趋势预测及建议
绿色化发展
多功能化趋势
开发环保型吸附剂和绿色溶剂，减少对环 境的影响。
研发具有多种功能的吸附剂，如同时实现 分离和催化等。
跨学科融合
强化产学研合作
加强与其他学科的交叉融合，如材料科学 、化学工程等，推动吸附分离技术的创新 发展。
加强产学研合作，促进科研成果的转化和 应用，推动吸附分离技术的工业化进程。
物理结构改性
通过改变吸附剂的孔结构、比表面积和孔容等物理性质，来提高吸 附容量和选择性。
复合改性
将两种或多种改性方法结合使用，以综合提高吸附剂的吸附性能和 选择性。
提高吸附剂选择性和效率策略
优化吸附条件
通过调整温度、压力、浓度等吸 附条件，来提高吸附剂对目标物 质的选择性和吸附效率。
引入竞争吸附
在吸附过程中引入与目标物质性 质相似的竞争物质，以提高吸附 剂对目标物质的选择性。
吸附速率常数
反映吸附速率快慢的常数， 与吸附剂的性质、温度等 因素有关。
吸附活化能
表示吸附过程中需要克服 的能垒，与吸附剂和吸附 质之间的相互作用力有关。
影响吸附平衡和动力学因素
温度
温度对吸附平衡和动力学有显著影响， 一般来说，温度升高有利于物理吸附， 降低有利于化学吸附。
压力
对于气体吸附，压力增加有利于吸附 量的增加；对于液体吸附，压力影响 较小。
吸附剂性质
吸附剂的孔径、比表面积、孔容等性 质对吸附平衡和动力学有重要影响。
吸附质性质
吸附质的分子大小、极性、沸点等性 质也会影响其在吸附剂上的吸附行为。
03
吸附剂选择与改性方法
常见吸附剂类型及性能比较
活性炭
具有高比表面积和孔容，适用于吸附非 极性和弱极性物质，如有机溶剂和某些
吸附分离技术
概
述
吸附分离是一门古老的学科。
人类对吸附的认识和应用可以追溯到2000年 以前远古时代, 在马王堆古墓出土文物中人 们就发现古人用木炭来防水吸潮。说明当时 人们已经了解到木炭具有很强的吸附作用。
50年代以前，吸附剂种类少（活性炭，硅藻 土和酸性白土），且吸附性能差，人们对吸 附的知识还停留在直接开发使用上，应用叶 只限于脱色，脱臭和防潮用，吸附分离技术 一直以辅助的作用出现在化工单元操作中。
吸附原理和吸附剂 吸附剂及其性能在吸附分离中起关键作用： 吸附剂条件： • 多孔，比表面积大，对吸附质有较高的吸附 能力，在这主要指内表面，外表面一般没有吸附 能力 • 有高的选择性，对不同吸附质要有选择性的 吸附作用 • 能再生和使用次数多 • 有足够的机械强度 • 化学性质稳定 • 价格合理
吸附原理和吸附剂
利用微孔扩散性质进行分离 : 气体在多孔固体中扩散速 率与气体性质，吸附剂性质，以及孔径大小有关，利用 扩散速率的差别可以将混合物进行分离，例如空气中氧 和氮在碳分子筛上的平衡吸附量大体相当，且两种分子 大小都小于碳分子筛的孔径，但氧分子的动力学直径要 小于氮分子的动力学直径，引而氧能以较快的速度进入 分子筛孔隙被吸附，氮的速率则相对较慢，两组分得到 分离。 微孔中的凝聚 : 多孔固体周围的可凝气体在与其孔径对 应压力下在附近吸附剂微孔中凝聚，利用活性炭吸附工 业中工业废气中有机物属于微孔凝聚。
吸附层数 可逆性
多层吸附 可逆
吸附原理和吸ห้องสมุดไป่ตู้剂
物理吸附、化学吸附判断： • 根据吸附热大小 化学吸附热大，H2(62.8 kJ/mol)， CO2(83.7 kJ/mol)；物 理吸附热小，H2(8.37 kJ/mol)， CO2(25.12 kJ/mol)； • 看吸附是不是有高度专属性，化学吸附有专属性和高 度选择性，只对特定气体吸附；物理吸附则没有，对 气体均有吸附性，只是吸附量大小问题。 • 看吸附速率和吸附量受温度影响规律，化学吸附速率 随温度升高而加快，而且吸附量增加；物理吸附速率 受温度影响小，吸附量随温度增加而降低。
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吸附分离技术
概念
吸附分离是一种由多组分流体(气体或液体)混合物与吸附剂固体表面充分接触，且混合物组分与吸附剂表面之间存在着不同的作用力，从而使作用力较强的组分在吸附剂表面吸附富集并与作用力较弱的组分产生分离的过程。
典型的吸附分离技术
㈠变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）技术是通过压力的变化而使混合气体在吸附剂中吸附和脱附交替进行的循环过程；
㈡变温吸附（Temperature Swing Adsorption，简称TSA）技术是通过温度的变化而使混合气体在吸附剂中吸附和脱附交替进行的循环过程；
应用范围
吸附分离技术是一种先进的气体分离技术，目前己广泛地应用于空气干燥和空气的氮/氧分离、氢气的回收和纯化、碳氢化合物的分离和纯化、合成氨的水煤气中CO2等杂质的脱除以及CO2和CO的纯化等工业过程(Sircar, 1994; Ruthven, Farooq&Knaebel, 1994)。
吸附分离工艺的特点
1、对低分压、微量组分具有很高的分离效率，可轻松达到95～99.99%；
2、纯物理分离过程，没有化学反应，吸附剂的吸附与再生过程可逆；
3、分离过程无需消耗其它辅助原材料，可仅依靠电力实现分离过程；
4、工艺过程简单，操作维护方便，可实现无人值守的全自动控制过程；
5、工艺技术成熟，分离性能稳定，工业上有数万套吸附分离装置在线运行；
6、随着吸附剂材料、流程工艺的研发进展以及装备技术水平的提升，吸附分离
装置正朝着大型化、规模化发展，应用领域不断扩大；
赣州川汇气体设备制造有限公司的变压吸附制氮装置以洁净的压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附的原理在常温下来获取氮气的设备。
根据空气中氧、氮
在碳分子筛表面的吸附量的差异及氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同，通过可编程序控制器控制程控阀的启闭，实现加压吸附、减压脱附的过程，完成氧、氮分离，得到所需纯度的氮气。