吸附热力学-吸附及吸附过程57页PPT
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吸附热力学-吸附及吸附过程
其他实验技术
热力学参数测量
通过测量吸附过程中的热力学参数，如吸附热、焓变、熵变等，来研究吸附过程的热力学性质。这些参数可以提 供关于吸附剂和吸附质之间相互作用的重要信息。
微观结构表征
利用现代分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等，对吸附剂 和吸附后的表面进行微观结构表征。这些技术可以揭示吸附剂和吸附质之间的相互作用机制以及吸附过程的本质 。
动态法研究吸附过程
流动法
在一定的温度和压力下，使气体或液体以一定的流速流过吸 附剂，通过测量流出物中吸附质的浓度变化来研究吸附过程 。这种方法可以模拟实际工业过程中的动态吸附现象。
色谱法
利用色谱技术对混合气体或液体进行分离，并通过检测器测 量各组分的浓度变化来研究吸附过程。色谱法具有高灵敏度 、高分辨率和高效率等优点，适用于复杂体系的吸附研究。
动态法研究吸附过程
流动法
在一定的温度和压力下，使气体或液体以一定的流速流过吸 附剂，通过测量流出物中吸附质的浓度变化来研究吸附过程 。这种方法可以模拟实际工业过程中的动态吸附现象。
色谱法
利用色谱技术对混合气体或液体进行分离，并通过检测器测 量各组分的浓度变化来研究吸附过程。色谱法具有高灵敏度 、高分辨率和高效率等优点，适用于复杂体系的吸附研究。
基于经验公式描述多分子层吸附，适用于不均匀表面的吸附过程，但参数缺乏明确的物 理意义。
Freundlich-Temkin模型
引入线性关系描述吸附热与覆盖度之间的关系，改进了Freundlich模型的局限性。
Dubinin-Radushkevich模型
基于微孔填充理论，适用于描述微孔吸附剂的吸附行为，可计算吸附过程的平均自由能 变化。
吸附热力学
而且，内能和焓都是状态函数，其变化数值只决定 于体系的起始状态和最终状态，而与变化的途径和 方式无关。
焓的导出虽借助于恒压过程，但不是说其它过程就 没有焓变。
由于许多化学反应都是在仅做体积功的恒压条件下 进行的，其化学反应的热效应 QP = △H，因此，在 化学热力学中，常常用△H 来直接表示恒压反应热 而很少用 Qp。
三、吸附热力学
• 由于吸附过程是自发的，根据前面可知： 吸附过程中自由能ΔG为负值。
• 吸附质的含量在经过吸附剂的吸收后变小，所以分子或离 子在过程中增加了有序度，即：ΔS为负值
• 根据吉布斯函数：G = H – TS
• 焓变ΔH必须小于零，也就是说吸附过程都是放热的过程
在吸附压力恒定时，吸附 量随吸附温度的变化而变 化，可得到吸附等压线
∆G= G1-G2 这时有三种情况：
∆G<0，自发过程，体系可发生从1到2的变化过 ∆G=0，体系处于平衡状态 ∆G=0，非自发过程，即可发生由状态2 到状态1的自动变化过程
~ 熵判据和吉布斯函数判据的比较 ~
熵判据
吉布斯函数判据
系统
孤立系统
封闭系统
过程
任何过程
等温、恒压、不做非体积功
自发变化的方向 熵值增大, ΔS > 0 吉布斯函数值减小, ΔG < 0
7、熵
熵 (entropy)
熵代表体系混乱度的大小，用 S 表示，单位是 J·K-1。
• 体系的混乱度越大，熵值越大。 • 熵是体系的状态函数，属广度性质，其大小也只取
决于体系的始态与终态，与变化途径无关。
熵变的计算
体系由始态变至终态时引起状态函数熵的变化值△S 为：
△S = S2 - S1 =
焓的导出虽借助于恒压过程，但不是说其它过程就 没有焓变。
由于许多化学反应都是在仅做体积功的恒压条件下 进行的，其化学反应的热效应 QP = △H，因此，在 化学热力学中，常常用△H 来直接表示恒压反应热 而很少用 Qp。
三、吸附热力学
• 由于吸附过程是自发的，根据前面可知： 吸附过程中自由能ΔG为负值。
• 吸附质的含量在经过吸附剂的吸收后变小，所以分子或离 子在过程中增加了有序度，即：ΔS为负值
• 根据吉布斯函数：G = H – TS
• 焓变ΔH必须小于零，也就是说吸附过程都是放热的过程
在吸附压力恒定时，吸附 量随吸附温度的变化而变 化，可得到吸附等压线
∆G= G1-G2 这时有三种情况：
∆G<0，自发过程，体系可发生从1到2的变化过 ∆G=0，体系处于平衡状态 ∆G=0，非自发过程，即可发生由状态2 到状态1的自动变化过程
~ 熵判据和吉布斯函数判据的比较 ~
熵判据
吉布斯函数判据
系统
孤立系统
封闭系统
过程
任何过程
等温、恒压、不做非体积功
自发变化的方向 熵值增大, ΔS > 0 吉布斯函数值减小, ΔG < 0
7、熵
熵 (entropy)
熵代表体系混乱度的大小，用 S 表示，单位是 J·K-1。
• 体系的混乱度越大，熵值越大。 • 熵是体系的状态函数，属广度性质，其大小也只取
决于体系的始态与终态，与变化途径无关。
熵变的计算
体系由始态变至终态时引起状态函数熵的变化值△S 为：
△S = S2 - S1 =
12 吸附热力学吸附等温线515PPT课件
2020/9/25
吸附过程及应用
6
(3) 吸附等量线
物理吸附的等量线
1.2 吸附热力学
p
q1 q2 q3
图 7-19 变压吸附循环操作原理
q1 >q2 > q3
T
物理吸附的等量线
2020/9/25
吸附过程及应用
7
(4) 吸附等温方程
1.2 吸附热力学
1）Henry吸附式
气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比(一定温度下)， 这就是亨利定律。
第一章 吸附及吸附过程
1.2 吸附热力学
(1) 吸附等温线 (2) 吸附等压线 (3) 吸附等量线 (4) 吸附等温方程 (5) 吸附热
2020/9/25
吸附过程及应用
1.2 吸附热力学
1
(2) 吸附等压线
1.2 吸附热力学
在吸附压力恒定时，吸附量随吸附温度的变化而变化，可
得到吸附等压线(adsorption isobar) 。
9
2) Freundlich吸附等温式
q kp1/n 或
1.2 吸附热力学
lgq lgk 1lgx n
✓ 常数n一般在2~3之间；但当温度升高时，n接近l， Freundlich吸附等温式就成为Henry式。
✓ 在对数座标纸上以q和x作图，便可一条直线。 ✓ 直线斜率1／n若在0.1～0.5之间，则表示吸附容易进行； ✓ 超过2则表示吸附很难进行。
了他的名字命名。 Freundlich吸附温式是经验公式。
q kp1/n 或 lgqlgk1lgp
n
✓q是单位质量固体上吸附的气体质量， P是气体的平衡压力。
✓常数k和 n依赖于吸附剂、吸附质的种类和吸附温度。
吸附热力学吸附及吸附过程
吸附热力学吸附及吸附过程吸附平衡是指在一定条件下，吸附系统达到吸附和解吸的动态平衡。
吸附平衡的研究主要通过吸附等温线和吸附等值线进行。
吸附等温线是在一定温度下，观察吸附剂对吸附物的吸附量与吸附物浓度之间的关系。
吸附等值线是在一定吸附物浓度下，当吸附剂对吸附物的吸附量达到平衡时，观察不同温度下吸附剂的吸附量变化。
吸附等温线和等值线通常呈现出等温吸附量随浓度的递增趋势和温度升高，吸附量降低的趋势。
吸附平衡研究的结果能够通过Langmuir和Freundlich等气体和溶液吸附模型来描述。
Langmuir模型假设吸附位点是均匀分布，吸附量与吸附物浓度之间符合单分子层吸附。
通过该模型可以得出吸附平衡方程和吸附平衡常数，并且吸附消除抑制的解释也得到了解释。
Freundlich模型则假设吸附位点是非均匀分布，吸附量与吸附物浓度之间是多分子层吸附。
通过这个模型可以推测吸附剂表面的活性位点的多少和是否均匀分布。
吸附过程是指在吸附平衡条件下，吸附剂对吸附物的吸附和解吸过程。
吸附过程的研究主要通过速率方程和动力学模型进行。
速率方程可以用来描述吸附量与时间的变化关系。
常用的速率方程有一级速率方程、二级速率方程和准二级速率方程。
一级速率方程假设吸附率与吸附剂表面上的可用吸附位点数成正比，二级速率方程假设吸附率与吸附剂表面上的吸附物浓度平方成正比，准二级速率方程结合了一级和二级速率方程的特点。
动力学模型可以用来解释吸附速率方程背后的物理机制。
常用的动力学模型有扩散控制模型、化学反应控制模型和两者的组合模型。
扩散控制模型假设吸附过程中的限速因素是物质在吸附剂内的扩散过程。
化学反应控制模型假设吸附过程中的限速因素是吸附剂表面上吸附物和吸附剂之间的化学反应。
两者的组合模型则假设吸附是扩散过程和化学反应过程的综合结果，通过计算不同因素对吸附速率的影响，解释吸附过程。
总之，吸附热力学研究物质吸附现象的平衡和过程，可以帮助我们理解和优化吸附过程，解释吸附机制，并且对吸附技术的应用具有重要意义。
吸附_PPT版
第三节 吸附效果的评价方法 ● 一般吸附性能指标：
比表面积、碘值、四氯化碳吸附值、亚甲基 蓝吸附值
通常认为，这些指标高，则吸附剂的吸附性能 就高，所以习惯上都是根据这些一般吸附性能指 标来选择水处理用吸附剂。
第三节
吸附效果的评价方法
★对活性炭：一般吸附性能指标与活性炭对天然水中有机物的
吸附性能相关性不好，若用这些指标来选择水处理用活性炭， 会得出错误的结果。
第二节 主要吸附剂
其他吸附剂：沸石、硅藻土、 活性氧化铝等。
● 沸石：是一网架状铝硅酸盐火山岩 矿物。由于含有移动性较大的氧离子和 水分子，可进行阳离子交换和吸附性 质。 （1）可对有机物吸附去除（水中极性分 子更易被去除）； （2）通过离子交换去除水中氨氮，并可 再生处理； （3）可作为水质软化、去除水中重金属 离子，可用食盐水再生。
第四节 活性炭的吸附性能与影响因素
（2） 臭氧活性炭的应用
① 生物活性炭工艺最初起源于欧洲，最早在德国的杜塞尔多夫水厂使用。 ② 目前欧洲水厂多使用臭氧活性炭工艺：法国有700家使用臭氧活性炭， 日产水量为300万立方米；瑞士有30%以上的地表水厂使用臭氧活性 炭；德国有70多家水厂应用臭氧活性炭工艺。 ③ 美国1976年开始研究臭氧生物活性炭技术。至1990年有40多家水厂应 用臭氧活性炭工艺，包括纽约、落杉矶等大水厂。 ④ 日本于1988年联合发布引入深度处理工艺的方针，规定当原水水质的 色度达到25度，嗅阈值25，高锰酸钾消费量7.5mg／L，氨氮0.16mg ／L时就要采用臭氧活性炭深度处理工艺。1992年起东京都的金町、 三乡、 朝霞水厂，大阪市的柴岛、庭洼、丰野等水厂相继建成深度 处理水厂，大规模开始运行。日本东京都金町净水厂的一期臭氧活性 炭26万m3/d工程已运行投产。
吸附热力学吸附及吸附过程
吸附热力学吸附及吸附过程吸附热力学是研究吸附现象及吸附过程的热力学性质的学科。
吸附指的是物质在固体表面或者界面上的吸附现象，包括化学吸附和物理吸附两种类型。
化学吸附是指吸附分子与吸附剂之间发生化学键的形成或者断裂的过程；而物理吸附是指吸附分子与吸附剂之间的相互引力作用导致吸附现象的发生。
吸附过程可以通过吸附等温线来描述。
吸附等温线是指在一定的温度下，将吸附剂与吸附相接触，观察吸附相中吸附物质的浓度变化。
根据吸附剂与吸附分子相互作用的强弱，吸附等温线通常可以分为几种类型：Langmuir型、Freundlich型和Brunauer-Emmett-Teller（BET）型。
Langmuir等温线是描述化学吸附和物理吸附都适用的一种理论模型。
该模型假设吸附剂表面上只有一种吸附位，吸附分子在吸附位上以单分子层的形式吸附，且吸附物质间相互作用之间无关。
Langmuir等温线的数学表达式为:θ=(KpC)/(1+KpC)其中，θ表示吸附物质的覆盖度，Kp表示Langmuir吸附常数，C表示吸附相中吸附物质的浓度。
该等温线呈现出一个S型曲线，当吸附剂表面上的吸附位全部被占满时，覆盖度趋于1Freundlich等温线是描述物理吸附的一种经验模型。
该模型假设吸附分子在吸附剂表面上以多层吸附形式存在，且各层内吸附作用相互独立。
Freundlich等温线的数学表达式为:θ/C=Kp*C^(1/n)其中，θ表示吸附物质的覆盖度，Kp和n分别为Freundlich等温线常数，C表示吸附相中吸附物质的浓度。
该等温线呈现出一个凹曲线，随着浓度的增加，曲线逐渐趋近于直线。
BET等温线是描述化学吸附和物理吸附都适用的一种理论模型。
该模型假设在吸附剂表面形成了多个层的吸附，并且各层之间的化学吸附力是相等的。
BET等温线的数学表达式为:P/(P0-P)=(C1/Cv)*(1-θ)其中，P表示吸附相中吸附物质的压力，P0表示饱和蒸汽压力，C1表示常数，Cv表示较高表面覆盖度时的吸附平衡常数，θ表示覆盖度。
吸附热力学-吸附及吸附过程PPT课件
1.2 吸附热力学
✓气体混合吸附的Lngmuir等温式
两式联立解得qA，qB分别为：
A
apA
1apAa'
pB
B
apB
1apAa'
pB
对i种气体混合吸附的Lngmuir吸附公式为：
i
ai pi
i
1 a i p i
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2021
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3）Langmuir吸附等温式
1.2 吸附热力学
Langmuir吸附等温式的缺点： ①假设吸附是单分子层的，与事实不符。 ②假设表面是均匀的，其实大部分表面是不均匀的。 ③在覆盖度q 较大时，Langmuir吸附等温式不适用。
✓它意味着吸附热与覆盖度无关。它适用于覆盖度不太大 的情况，
✓Langmuir公式只适用于固体表面的单分子层吸附，它仅 适用于Ⅰ型等温线的气体吸附。
✓Langmuir吸附等温式既适用于物理吸附又适用于化学吸附。
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4）BET 吸附等温式
1.2 吸附热力学
为了解决更多的实验问题，1938年， Brunauer(布诺尔)、 Emmett (埃 米特)和Teller (特勒)三人在朗缪尔单分子层吸附理论基础上提出多分子层 吸附理论（公式），简称BET理论（公式）。
第一章 吸附及吸附过程
1.2 吸附热力学
(1) 吸附等温线 (2) 吸附等压线 (3) 吸附等量线 (4) 吸附等温方程 (5) 吸附热
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1.2 吸附热力学
1
(2) 吸附等压线
1.2 吸附热力学
在吸附压力恒定时，吸附量随吸附温度的变化而变化，可
吸附热力学ppt课件
对于与环境之间既无物质的交换也无能量的交 换的孤立体系来说，推动体系内化学反应自发进 行的因素就只有一个，那就是熵增加。
因此，引入熵的概念后, 热力学第二定律又可表 述为:
在孤立体系内，任何变化都不可能使熵的总 值减少。 这也称为熵增加原理。
熵增加原理的数学表达式为： △S孤立≥ 0 或 dS孤立≥ 0
只有△H 和△S 这两个因素对自发性的影响相反时，
才可能通过改变温度，来改变反应自发进行的方向。
而△G = 0 时的温度，即反应平衡时的温度，称为转变
温度：
△G = △H – T△S = 0
△H T转变 = △S
在放热、熵减少情况下，这个温度是反应能正向自发 的最高温度；在吸热、熵增加情况下，这个温度是反应 能正向自发的最低温度。
式中△S孤立或 dS孤立表示孤立体系的熵变。
如果变化是不可逆过程，则 △S孤立 > 0，如果变化 过程是可逆的， △S孤立 = 0，总之，熵有增无减：
dS孤立 或 △S孤立
> 0 自发过程（不可逆过程） = 0 可逆过程（平衡） < 0 不自发过程
上式就是孤立体系中过程能否自发或处于平衡的 判断依据，简称熵判据。
7、熵
熵 (entropy)
熵代表体系混乱度的大小，用 S 表示，单位是 J·K-1。
• 体系的混乱度越大，熵值越大。 • 熵是体系的状态函数，属广度性质，其大小也只取
决于体系的始态与终态，与变化途径无关。
熵变的计算
体系由始态变至终态时引起状态函数熵的变化值△S 为：
△S = S2 - S1 =
8、吉布斯自由能
• 利用状态函数熵的变化可以判断自动变化 过程的方向和极限，但它只能应用于隔离 体系。对于实际存在的尤其是封闭体系或 开放体系，例如各种水质以及水溶液中各 种化学反应过程，虽然有时也可以把环境 合在一起算作隔离体系而应用熵值，但很 不方便。这样，就提出了其它状态函数例 如自由能等概念。
因此，引入熵的概念后, 热力学第二定律又可表 述为:
在孤立体系内，任何变化都不可能使熵的总 值减少。 这也称为熵增加原理。
熵增加原理的数学表达式为： △S孤立≥ 0 或 dS孤立≥ 0
只有△H 和△S 这两个因素对自发性的影响相反时，
才可能通过改变温度，来改变反应自发进行的方向。
而△G = 0 时的温度，即反应平衡时的温度，称为转变
温度：
△G = △H – T△S = 0
△H T转变 = △S
在放热、熵减少情况下，这个温度是反应能正向自发 的最高温度；在吸热、熵增加情况下，这个温度是反应 能正向自发的最低温度。
式中△S孤立或 dS孤立表示孤立体系的熵变。
如果变化是不可逆过程，则 △S孤立 > 0，如果变化 过程是可逆的， △S孤立 = 0，总之，熵有增无减：
dS孤立 或 △S孤立
> 0 自发过程（不可逆过程） = 0 可逆过程（平衡） < 0 不自发过程
上式就是孤立体系中过程能否自发或处于平衡的 判断依据，简称熵判据。
7、熵
熵 (entropy)
熵代表体系混乱度的大小，用 S 表示，单位是 J·K-1。
• 体系的混乱度越大，熵值越大。 • 熵是体系的状态函数，属广度性质，其大小也只取
决于体系的始态与终态，与变化途径无关。
熵变的计算
体系由始态变至终态时引起状态函数熵的变化值△S 为：
△S = S2 - S1 =
8、吉布斯自由能
• 利用状态函数熵的变化可以判断自动变化 过程的方向和极限，但它只能应用于隔离 体系。对于实际存在的尤其是封闭体系或 开放体系，例如各种水质以及水溶液中各 种化学反应过程，虽然有时也可以把环境 合在一起算作隔离体系而应用熵值，但很 不方便。这样，就提出了其它状态函数例 如自由能等概念。
环境工程原理第八章吸附ppt课件
第二节 吸附剂
(2)降低压力
压力高，吸附进行得快，
脱附进行得慢。当压力降低时，脱附现象开始显著。所以操作压力
降低后，被吸附的物质就会脱离吸附剂表面返回气相。有时为了脱
附彻底，甚至采用抽真空的办法。
这种改变压力的再生操作，在变压吸附中广为应用。如吸附
分离高纯度氢，先是在 1.37～4.12 MPa压力下吸附，然后在常压
一、吸附分离操作的分类
• 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 。
下脱附，从而可得到高纯度氢，吸附剂也得到再生。
变压吸附 ——根据系统操作压力变化不同，变压吸附循环可
以是常压吸附、真空解吸，加压吸附、常压解吸，加压吸附、真空
解吸等几种方法。
第二节 吸附剂
(3) 通气吹扫 通入吸附剂床层，进行吹扫，以降低吸附剂上的吸附质分 压，从而达到脱附。当吹扫气的量一定时，脱附物质的量 取决于该操作温度和总压下的平衡关系。
第二节 吸附剂
四、吸附剂选择的影响因素
如何选择适宜的吸附剂？ ——需要根据被分离对象、分离条件和吸附剂本身的特点 确定 ——需要进行试验研究
第二节 吸附剂
(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝， 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。
吸附课件
固定床吸附
吸附剂在床中是固定的，料 液自上而下流过吸附剂。
固定床是最常用得吸 附分离设备，属间歇 操作。
吸附工艺
固定床吸附
穿透曲线
以吸附时间或吸附柱出水 总体积为横坐标，以出水 吸附质浓度为纵坐标所绘 制出的曲线。
吸附带
指正在发生吸附作用的那段填充层
吸附工艺
固定床吸附
吸附终点
出水浓度Cb为(0.90-0.95)Co时 所对应的出水总体积的穿透曲线上 的那一点。
吸附过程理论基础
吸附的分类
(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。
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。
非
定向力 极性分子的永久偶极静电力
共
诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力
价
色散力 非极性分子之间的引力（瞬间偶极）
作 用
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
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
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 有较高的吸附选择性 机械强度高 再生容易、性能稳定 价格低廉。
吸附剂在床中是固定的，料 液自上而下流过吸附剂。
固定床是最常用得吸 附分离设备，属间歇 操作。
吸附工艺
固定床吸附
穿透曲线
以吸附时间或吸附柱出水 总体积为横坐标，以出水 吸附质浓度为纵坐标所绘 制出的曲线。
吸附带
指正在发生吸附作用的那段填充层
吸附工艺
固定床吸附
吸附终点
出水浓度Cb为(0.90-0.95)Co时 所对应的出水总体积的穿透曲线上 的那一点。
吸附过程理论基础
吸附的分类
(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。
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。
非
定向力 极性分子的永久偶极静电力
共
诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力
价
色散力 非极性分子之间的引力（瞬间偶极）
作 用
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
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
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 有较高的吸附选择性 机械强度高 再生容易、性能稳定 价格低廉。
吸附课件
大孔树脂一般为小球状，流体阻力小于活性碳 只需要少量溶剂作为洗脱剂 避免了溶剂法中的乳化现象 用水、稀酸、稀碱或低浓度乙醇等反复清洗即可再 生 树脂价格贵；品种有限，不能满足复杂要求；操作 繁琐
可重复使用，降低成本
缺点
大网格吸附剂吸附条件选择
1 吸附剂的选择（相似互溶）：
非极性吸附剂从极性溶剂中吸附非极性物质 高极性吸附剂从非极性溶剂中吸附极性物质 中等极性吸附剂对两种情况均有吸附能力 孔径与比表面（孔径6倍于分子直径）
径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用
吸附：
（a）A 型
（b）X 型
两种常用沸石分子筛的结构
溶剂的极性:与介电常数大小一致
环己烷 1.88
苯
无水乙醚
2.29
4.47
氯仿
乙酸乙酯
5.20
6.11
乙醇
甲醇
26.0
31.2
极 性 递 增
水
81.0
几种常用的吸附剂
大孔吸附树脂
不含交换基团的, 具有大孔结构的高分子吸附剂。
大孔吸附剂解吸条件
1. 选择洗脱剂原则
a. 洗脱剂应容易溶胀大网格吸附剂。
–溶质对聚合物的溶胀能力可用溶解度参数δ来表征。
溶剂
δ
2-丁酮
2-丙酮
丁醇
丙醇
乙醇
甲醇
水 47.3
19.0
20.4
23.3
24.3
25.9
29.6
溶剂的解吸能力逐渐降低
溶剂的溶解度参数和聚合物的溶解度参数接近时，溶剂愈易溶胀聚合物。 （洗 聚）
大孔吸附剂解吸条件
环境工程原理 第八章 吸附PPT课件
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：500－1700 m2/g
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，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：<2 nm，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：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影
第一节 吸附分离操作的基本概念
炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，
再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后)降至0.005mg/L，
氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。
第一节 吸附分离操作的基本概念
第二节 吸附剂
分子筛(合成沸石)一般可用
式表示的含水硅酸盐。其中M表示金属离子，多数为钠、钾、钙， 也可以是有机胺或复合离子。n表示复合离子的价数，y和w分别表示 SiO4和H2O的分子数，y又称为硅铝比，硅铝比为2左右的称为A型分子筛 ，3左右的称为X型分子筛，3以上称为Y型分子筛。
根据原料配比、组成和制造方法不同，可以制成不同孔径(一般从 3Å 到8Å )和形状(圆形、椭圆形)的分子筛。分子筛是极性吸附剂，对极 性分子，尤其对水具有很大的亲和力。由于分子筛突出的吸附性能，使 得它在吸附分离中有着广泛的应用，主要用于各种气体和液体的干燥， 芳烃或烷烃的分离及用作催化剂及催化剂载体等。
二、吸附剂的再生
当吸附进行一定时间后吸附剂的表面就会被吸附物所覆盖，使吸附 能力急剧下降，此时就需将被吸附物脱附，使吸附剂得到再生。
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，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：<2 nm，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：100-10000 nm，不足1％：主要起通道作用，影
第一节 吸附分离操作的基本概念
炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，
再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后)降至0.005mg/L，
氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。
第一节 吸附分离操作的基本概念
第二节 吸附剂
分子筛(合成沸石)一般可用
式表示的含水硅酸盐。其中M表示金属离子，多数为钠、钾、钙， 也可以是有机胺或复合离子。n表示复合离子的价数，y和w分别表示 SiO4和H2O的分子数，y又称为硅铝比，硅铝比为2左右的称为A型分子筛 ，3左右的称为X型分子筛，3以上称为Y型分子筛。
根据原料配比、组成和制造方法不同，可以制成不同孔径(一般从 3Å 到8Å )和形状(圆形、椭圆形)的分子筛。分子筛是极性吸附剂，对极 性分子，尤其对水具有很大的亲和力。由于分子筛突出的吸附性能，使 得它在吸附分离中有着广泛的应用，主要用于各种气体和液体的干燥， 芳烃或烷烃的分离及用作催化剂及催化剂载体等。
二、吸附剂的再生
当吸附进行一定时间后吸附剂的表面就会被吸附物所覆盖，使吸附 能力急剧下降，此时就需将被吸附物脱附，使吸附剂得到再生。