吸附原理
吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程，通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点，在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型，其中气体吸附主要用于气体分离和净化，液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程，其基本原理可归结为几种主要机制：1. 物理吸附：也称范德华吸附，是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱，吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程，通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附：指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强，吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程，通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学：吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化，吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为，包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学：吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等，用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法，常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择：气体吸附剂通常为多孔性固体，如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离：气体吸附分离常用于分离气体混合物，如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离，根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化：气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分，如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附，实现气体净化和净化剂再生。
吸附的原理
吸附的原理吸附是一种物质与物质之间的相互作用过程，是指物质从气体、液体或溶液中被固体表面吸附并附着的现象。
吸附的原理涉及到表面化学和物理吸附两种机制。
表面化学吸附是指吸附物质与固体表面的化学键结合。
这种吸附通常需要较高的温度和能量，因为它要克服物质之间的化学反应阻力。
表面化学吸附的例子包括氧气在金属表面的吸附和水蒸气在硅基材料上的吸附。
物理吸附是指吸附物质与固体表面的非化学键结合。
这种吸附相对较弱，通常发生在较低的温度和能量下。
物理吸附的例子包括氮气在活性炭上的吸附和水分子在石英表面的吸附。
吸附的原理可以通过分子间相互作用力来解释。
分子间相互作用力包括范德华力、静电力和化学键。
范德华力是一种瞬时诱导力，它是由于分子中电子的不均匀分布而产生的。
静电力是由于电荷分布不均匀而产生的吸引或排斥力。
化学键是由于分子之间的共享电子或电子转移而形成的。
吸附的过程可以分为吸附平衡和吸附动力学两个方面。
吸附平衡是指吸附物质在固体表面和溶液（或气体）之间达到动态平衡的过程。
在吸附平衡中，吸附物质的浓度或压力在一定范围内保持不变。
吸附动力学是指吸附物质在固体表面上的吸附速率和解吸速率之间的竞争过程。
吸附动力学通常受到温度、浓度、压力和表面特性等因素的影响。
吸附在许多领域都有重要的应用。
在环境领域，吸附可以用于废水处理和空气净化，通过吸附材料去除废水中的有害物质和空气中的污染物。
在化学工业中，吸附可以用于催化剂的制备和分离纯化物质。
在生物医学领域，吸附可以用于药物传递和生物分子分离。
吸附作为一种物质间的相互作用过程，在许多领域具有重要的应用价值。
通过了解吸附的原理和机制，我们可以更好地理解和应用吸附过程，为解决环境和工业问题提供有效的解决方案。
吸附法
吸附法吸附法的基本原理吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。
吸附作用分为两类：物理吸附和化学吸附。
物理吸附是由于分子间相互作用产生的吸附，没有选择性，吸附强度好，具有可逆性，是放热过程，化学吸附是靠化学键力相互作用产生的吸附，这种吸附选择性好，吸附力强，具有不可逆性，是吸热过程。
一般吸附都兼有物理吸附和化学吸附功能，两种吸附过程可以同时进行。
吸附过程基本上可以分为三个阶段。
第一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附剂表面（膜扩散）;第二阶段为吸附质在空隙内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂表面上发生吸附。
通常吸附阶段反应速率非常快，总过程速率由第一阶段、第二阶段的速率所控制。
在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附终端时，内扩散起决定性作用。
（1）吸附净化的概念①多孔性固体物质具有选择性吸附与废气中的一种会多种有害组分的特点。
②吸附净化是利用多孔性固体物质的这一特点，实现净化废气的一种方法。
（2）物理吸附作用力为分子范德华力（单层、双层）。
范德华力是定向力、诱导力和逸散力的总称。
物理吸附特征是：①吸附质与吸附剂间不发生化学方应；②吸附过程极快，参加吸附的各项间常常瞬时即达平衡；③吸附为放热反应；④吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质降压或温度升高时，被吸附的气体能很容易地从固体表面逸出，而不改变气体原来形状；是一种不可逆过程（吸附与脱附）。
（3）化学吸附化学吸附作用力是化学键力（需一定的活化能故又称活化能能吸附）。
特征是：①有很强的选择性；②吸附速度较慢，达到吸附平衡需相当长时间；③升高温度可提高吸附速度。
（4）吸附过程吸附过程可分为以下几步：①外扩散气膜扩散，吸附质从气流主体穿过颗粒周围气膜扩散之外表面；②内扩散微孔扩散，吸附质有外表面经微孔扩散至吸附剂微孔表面；③吸附，到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附。
吸附过程是吸附过程的逆过程。
（5）吸附平衡吸附平衡是指吸附质与吸附剂长期接触后，气相中吸附质的浓度与吸附剂相中吸附质的浓度终将达到平衡。
吸附的技术原理及应用
吸附的技术原理及应用1. 吸附技术的概述吸附是一种通过基质表面上的物理或化学作用从气体或液体中吸附物质的过程。
它是一种常见的分离与纯化方法，被广泛应用于各个领域，如环境保护、化工、制药等。
吸附技术具有高效、低成本、易操作等优点，因此备受关注。
2. 吸附技术的原理吸附技术的原理基于物质表面的相互作用力，主要包括物理吸附和化学吸附两种方式。
2.1 物理吸附物理吸附是指在表面作用力的作用下，通过范德华力或静电吸引力将气体或液体中的物质吸附到固体表面上。
物理吸附的特点是吸附剂与吸附质之间的相互作用力较弱，吸附剂可重复使用。
常见的物理吸附材料包括活性炭、分子筛等。
2.2 化学吸附化学吸附是指吸附剂与吸附质之间发生化学反应，形成化学键而实现吸附。
化学吸附的特点是吸附剂与吸附质之间形成强化学键，吸附剂往往不能重复使用。
常见的化学吸附材料包括活性氧化铝、离子交换树脂等。
3. 吸附技术的应用吸附技术在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个常见的应用领域。
3.1 空气净化吸附技术在空气净化中起到重要作用。
通过选择适当的吸附剂，可以有效去除空气中的有害气体和颗粒物。
例如，活性炭可以去除空气中的甲醛、苯等有机污染物，而分子筛则可以去除水分子中的氧气和二氧化碳。
3.2 废水处理吸附技术也广泛应用于废水处理领域。
通过使用吸附剂将废水中的有机污染物吸附到固体表面上，可以实现废水的净化和回收利用。
离子交换树脂是常用的吸附材料，它可以吸附废水中的重金属离子和有机溶剂。
3.3 药物提纯在制药过程中，吸附技术被广泛用于药物的提纯。
通过使用特定的吸附剂，可以选择性地吸附目标物质，去除其他杂质。
这种方法不仅能够提高药物的纯度，还可以提高药物的产量和质量稳定性。
3.4 气体分离吸附技术在气体分离中也有广泛应用。
通过选择具有不同亲和性的吸附剂，可以实现对混合气体中特定成分的分离。
例如，PSA（Pressure Swing Adsorption）技术可以将二氧化碳从天然气中分离出来。
吸附作用原理
吸附作用原理吸附作用是指物质分子或离子在接触到表面时，由于静电、化学键等相互作用力的作用，被吸附在表面上的物理现象。
它在物理、化学、生物学等领域都有广泛的应用。
本文将探讨吸附作用的原理及其在不同领域的应用。
一、吸附作用的类型吸附作用可分为两种类型：化学吸附和物理吸附。
1. 化学吸附化学吸附是指吸附剂与被吸附物之间发生化学反应，形成牢固的化学键。
这种吸附通常是可逆的，吸附剂与被吸附物相互作用形成吸附层。
化学吸附具有较强的特异性和选择性。
2. 物理吸附物理吸附是指吸附剂与被吸附物之间没有明显的化学反应，吸附过程主要由范德华力、静电作用力和毛细力等引起。
这种吸附通常是不可逆的，吸附剂与被吸附物之间形成较弱的物理吸附层。
二、吸附作用的原理吸附作用原理主要包括分子间相互作用和表面活性。
1. 分子间相互作用分子间相互作用是吸附作用的核心机制之一。
根据分子间相互作用的性质，吸附可分为范德华力吸附、离子键吸附、氢键吸附和共价键吸附。
范德华力吸附是吸附剂表面与物质分子间由于引力作用而产生的吸附现象；离子键吸附是指吸附剂表面与物质分子中的阳离子或阴离子之间形成离子键的吸附现象；氢键吸附是指吸附剂表面与物质分子中的氢原子彼此间通过氢键形成的吸附现象；共价键吸附是指吸附剂表面与物质分子间发生共价键结合的吸附现象。
2. 表面活性表面活性是吸附作用的另一个重要原理。
当物质分子吸附到固体表面时，会改变表面能，并使固体表面形成一层吸附层。
表面活性使得固体表面具备了一定的化学和物理性质，可以与其他物质发生相互作用。
例如，某些金属触媒表面具有很高的吸附活性，可以促进化学反应的进行。
三、吸附作用的应用吸附作用在许多领域都有广泛的应用，下面介绍其中几个典型的应用领域。
1. 环境净化吸附材料如活性炭常用于环境净化中，能够吸附并去除空气中的有毒有害气体、异味和各类污染物。
活性炭的多孔结构和大表面积使其具备很强的吸附能力，广泛应用于水处理、空气净化等领域。
吸附法原理
吸附法原理
吸附法是一种常用的分离和富集技术，它基于物质在固体表面上相互作用的原理。
吸附法可用于废水处理、大气污染控制、药物分离纯化和化学分析等领域。
吸附法的原理是利用吸附剂上的表面活性位点与目标物质之间的相互作用力，将目标物质从溶液或气体中吸附到吸附剂表面上，从而实现分离和富集。
常用的吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛等。
吸附过程中的相互作用力可以分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附是由于吸附剂表面的吸附位点与目标物质之间的范德华力或静电作用力引起的，强度较弱，可以通过改变温度、压力或吸附剂活性位点的化学性质进行控制。
化学吸附则是由于吸附剂与目标物质之间发生化学反应引起的，吸附力较强，难以逆转。
吸附法在实际应用中需要考虑吸附剂的选择、操作条件的优化以及吸附剂的再生等问题。
不同的目标物质可能需要选择不同的吸附剂，以实现高效分离和富集。
操作条件的优化包括控制温度、压力、pH值等，并且需要通过实验和模拟计算来确定最佳条件。
吸附剂的再生是指将吸附剂上吸附的目标物质从吸附剂上脱附，并使吸附剂恢复到可再次使用的状态。
总之，吸附法利用物质在固体表面上的相互作用实现分离和富集。
它是一种灵活、可控性强的技术，在环境保护、化工生产和科学研究等方面具有广泛的应用前景。
吸附原理及应用PPT课件
C = C0
交界层
C=0
L
0
1.0
C/C0
吸附
冲洗 洗脱
吸附
冲洗
洗脱
y 时间/体积
固定床内的浓度分布曲线
yF
时间
y
0
0
l
床层长度
q = f (y)
时间
• 指正在发生吸附作用的那段填充层，
吸附区 和 平衡区
yF
y
0
(1)物理吸附：溶质吸与附吸过附剂程之理间论由根于底范
德吸华附力的而分产类生的吸附。 (2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反 响，形成牢固的吸附化学键和外表络合 物。 (3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力 作用聚集在吸附剂外表的带电点上，并 置换出原先固定在这些带电点上的其他 离子。
固体内局部子所受分子间的作用力是对称的，而固体外表 分子所受力是不对称的。向内的一面受内局部子的作用力 较大，而外表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 外表时就会被吸引而停留在固体外表上。
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
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
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
〔三〕操作条件
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温 有利于脱附.
吸附工艺和设备
间歇式
操 作 方 式
吸附的基本原理和特点
吸附的基本原理和特点
吸附是指物质在接触到另一物质表面时，由于相互间的作用力而附着在表面的现象。
吸附的基本原理是由于吸附剂表面存在的吸附位点，使得吸附分子在吸附剂表面上聚集并与其发生相互作用。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种形式。
物理吸附是指吸附分子与吸附剂之间的相互作用为分子间力，主要包括范德华力、静电作用力等，吸附一般发生在低温下、高压下或准平衡状态下。
物理吸附的特点是吸附能低、易逆反应、温度敏感性较高。
化学吸附是指吸附分子与吸附剂之间发生化学作用，形成化学键而发生吸附。
化学吸附的特点是吸附能较高、吸附过程永久、吸附速度较快、吸附选择性较强。
吸附的特点还包括以下几个方面：
1. 表面积特点：吸附剂表面具有大量的吸附位点，能够提供充足的吸附位置，从而提高吸附效率。
2. 选择性特点：吸附剂对不同吸附分子有不同的亲和力，可以选择性地吸附某些分子，实现分离和纯化的目的。
3. 反应活性特点：由于吸附剂表面存在吸附位点，吸附分子与吸附剂之间的相互作用会引起化学反应，从而改变吸附分子的性质和结构。
4. 可逆性特点：物理吸附和部分化学吸附过程都具有可逆性，吸附分子在合适的条件下可以被解吸出来，从而可以实现吸附剂的再生。
综上所述，吸附的基本原理是吸附分子在吸附剂表面发生相互作用，并由于相互间的吸引力而附着在表面。
吸附具有表面积特点、选择性特点、反应活性特点和可逆性特点。
吸附的基本原理和过程步骤
吸附的基本原理和过程步骤
吸附的基本原理是指固体表面对气体或液体物质的吸收作用，使物质分子沉积在固体表面上形成吸附层。
吸附是由于固体表面存在的无定形结构、电荷、亲疏水性以及表面活性位点等因素所引起的。
过程步骤如下：
1. 接触：吸附物质与固体表面接触，形成物质分子与表面分子之间的相互作用；
2. 扩散：吸附物质的分子从溶液或气相中由高浓度区域向低浓度区域进行扩散，并在表面形成致密分子层；
3. 吸附：吸附物质的分子与固体表面之间发生相互作用，吸附物质分子吸附在固体表面上，形成吸附层；
4. 平衡：吸附物质的吸附量随着时间的增加而趋于稳定，形成吸附平衡，吸附速率与脱附速率相等，吸附层处于动态平衡状态。
在实际应用中，通过调节吸附条件，如温度、压力、pH值等，可以改变吸附平衡及吸附量，以实现固体表面的选择性吸附。
吸附原理(公开课)..
②硅胶
硅胶别名硅橡胶，是一种高活性吸附材料，属非晶 态物质，不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定， 除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。硅胶根据其孔 径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅 胶。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔 结构。主要用于气体干燥、气体吸收、液体脱水、制备色 谱和催化剂等。
举例：
吸附原理 1. 吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。 2. 根据吸附剂对吸附质之间吸附能力的不同，可分为物理 吸附和化学吸附。 3. 在气体分离过程中，绝大部分是物理吸附，只有少数情况 属于化学吸附。
吸附剂
吸附剂的性能要求： ① 有较大的比表面积 ② 对吸附质有较高的吸附能力和高选择性 ③ 较高的强度和耐磨性 ④ 颗粒大小均匀 ⑤ 具有良好的化学稳定性、热稳定性以及价廉易得 ⑥ 容易再生
练习
1、下面对于物理吸附的描述，不正确的有（ D ）
A.吸附力基于分子间力，吸附一般没有选择性
B.吸附层可以是单分子层或多分子层 C.吸附速度较快，吸附热较小
D.吸附较稳定，不易解吸
2、物理吸附和化学吸附有许多不同之处，下面的说法中不 正确的是（ ）
C
A. 物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力起作用 B .物理吸附有选择性，化学吸附无选择性 C .物理吸附速率快，化学吸附速率慢 D. 物理吸附一般是单分子层或多分子层，化学吸附一般是单 分子层
小结
一、吸附原理 化学吸附 物理吸附 二、吸附剂 1、吸附剂的性能要求 2、常用吸附剂:活性炭、硅胶、活性氧化铝、合成 沸石和天然沸石分子筛
作业
简答： 1、比较物理吸附与化学吸附有哪些不同之 处？ 2、吸附剂有哪些性能要求？
吸附的原理与特点
吸附的原理与特点
吸附是指物质表面吸附其他物质的现象。
其原理和特点如下：
1. 吸附原理：
吸附原理包括物理吸附和化学吸附两种形式。
- 物理吸附是指吸附物质与被吸附物质之间的相互作用主要
依靠范德华力或表面张力等弱作用力。
这种吸附主要发生在低温下，具有可逆性和较弱的吸附力。
- 化学吸附则是指吸附物质与被吸附物质之间发生化学反应
并形成化学键。
这种吸附发生在高温下，具有较强的吸附力和较高的选择性。
2. 吸附特点：
吸附具有以下特点：
- 表面积大：由于物质吸附主要发生在固体表面，因此具有
较大的表面积，能够提供更多的吸附位置。
- 吸附选择性：不同物质对不同吸附物质具有不同的亲和力，导致具有一定的选择性，可用于分离纯化物质。
- 吸附速度快：吸附反应通常是一个快速过程，吸附物质能
够在短时间内迅速吸附到固体表面。
- 可逆性：物理吸附是可逆的，吸附物质可以通过改变温度、压力或浓度等条件来解吸。
而化学吸附则较难解吸。
- 可调控性：吸附性能可以通过改变固体表面的性质、调节
吸附物质的浓度和温度等方式来调控和优化。
综上所述，吸附是一种重要的现象，在许多领域具有广泛应用，如催化剂、分离纯化、环境治理等。
吸收吸附的原理是什么
吸收吸附的原理是什么
吸附是指物质直接与另一种物质相互接触时，发生于它们之间的相互作用。
吸附过程通过物质表面的吸引力将其他物质固定在自身上，并形成一个吸附层。
吸附的原理主要涉及两种类型，即物理吸附和化学吸附。
1. 物理吸附：物理吸附也称为静电吸附或范德华吸附，它是由于物质表面的静电作用力引起的。
物理吸附通常在较低温度下发生，并且不需要化学反应。
其原理基于分子之间的弱化学相互作用力，如范德华力、氢键等。
物理吸附具有可逆性和热力学稳定性。
2. 化学吸附：化学吸附是指吸附物质与宿主物质之间发生化学反应的吸附过程。
化学吸附需要吸附物质能够与宿主物质发生化学键的形成。
化学吸附通常在较高温度下发生，并且具有较强的解吸附难度。
无论是物理吸附还是化学吸附，吸附的程度受多种因素的影响，包括温度、压力、表面性质、吸附物质的浓度和分子大小等。
吸附广泛应用于很多领域，如催化剂、水处理、吸附剂和分离技术等。
吸附作用应用原理
吸附作用应用原理
吸附作用是指物质在接触到其他物质表面时，由于相互作用力的存在而被吸附到表面的现象。
这种现象由于其可利用性和广泛适用性，被广泛应用于多个领域。
吸附作用应用的原理可以归纳为以下几个方面：
1. 吸附分离：吸附材料能够将其他物质从混合物中吸附出来，实现分离和纯化的效果。
这是基于吸附剂表面与被吸附物质之间相互作用力的差异，通过调节吸附条件和吸附剂性质来实现对目标物质的选择性吸附。
例如，许多工业过程中利用活性炭吸附剂来去除有机污染物。
2. 吸附催化：吸附材料可以提供活性表面，对反应物质起到催化作用。
通过调节吸附剂表面的化学性质和结构来调控催化反应的速率和选择性。
例如，催化剂常用贵金属或过渡金属担载在吸附剂上，利用吸附剂提供的活性表面进行催化反应。
3. 吸附脱除：吸附材料可以吸附某些物质，实现对废气或废水中有害成分的去除。
通过选择具有高吸附性能的吸附剂，将有害物质吸附到表面上，并随后进行处理和再生。
例如，在工业废水处理中，活性炭常被用来去除有机污染物和重金属离子。
4. 吸附储存：吸附材料可以将气体或液体吸附在其表面上，实现储存和运输的目的。
通过调节吸附剂的孔隙结构和表面特性，可以控制吸附材料对目标物质的吸附能力和释放速率。
例如，石油行业中利用吸附剂将天然气吸附储存，在需要时释放供应。
综上所述，吸附作用应用的原理主要涉及吸附分离、吸附催化、吸附脱除和吸附储存等方面，通过调控吸附剂的性质和反应条件，实现对物质的选择性吸附、分离和转化。
这些应用广泛存在于环境保护、化工、生物医药等多个领域，发挥着重要的作用。
吸附技术原理
吸附技术原理
吸附技术是一种利用物质表面对待测物分子的亲合力使其附着在表面上的方法。
其原理基于吸附剂表面与待测物分子之间的相互作用力，主要包括物化吸附和化学吸附两种机制。
物化吸附是指吸附剂表面的物理吸附，其原理是吸附剂表面与待测物分子之间的范德华力和静电力的相互作用。
范德华力是由吸附剂表面和待测物分子之间的电子云间相互作用力引起的，而静电力是由吸附剂表面和待测物分子之间的电荷引力引起的。
化学吸附是指吸附剂表面的化学吸附，其原理是吸附剂表面与待测物分子之间的化学反应。
在化学吸附过程中，吸附剂表面上的活性位点能够与待测物分子发生化学键形成共价键或离子键。
吸附技术的应用非常广泛。
在环境科学中，吸附技术可用于废水处理和大气污染物捕集；在生物医学中，吸附技术可用于药物吸附、蛋白质纯化以及生物分子检测等；在化学工程中，吸附技术可用于分离纯化混合物。
总之，吸附技术的原理是通过吸附剂表面与待测物分子之间的亲合力使其附着在表面上，其机制主要包括物化吸附和化学吸附两种。
该技术广泛应用于环境科学、生物医学和化学工程等领域，为相关研究提供了有效的工具和方法。
吸附作用原理
吸附作用原理
吸附作用原理是一种物质分子间的相互作用现象，其机制主要包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是指物质分子在吸附位点附近形成松散的吸附层，吸附分子与吸附位点之间的相互作用主要通过范德华力实现。
这种作用力相对较弱，吸附分子与吸附位点间的结合较松散，吸附层易于移动和解吸。
物理吸附通常发生在低温和高压条件下。
化学吸附是指物质分子在吸附位点附近与表面原子或分子之间发生化学键结合，形成牢固的吸附层。
这种化学键结合是通过化学键的形成或断裂实现的，需要一定的能量。
化学吸附的吸附层附着力较强，不易移动和解吸。
化学吸附通常发生在高温和低压条件下。
吸附作用原理在很多领域有广泛应用。
在环境科学中，通过吸附作用可以去除水中的有机污染物、金属离子等。
在化工领域，吸附作用可以用于分离和提纯化工原料和产品。
在催化反应中，吸附作用是催化剂起作用的基础，通过吸附作用可以提高反应速率和选择性。
此外，吸附作用还在生命科学、材料科学等领域具有重要的应用价值。
总的来说，吸附作用原理是物质分子间相互作用的结果，物理吸附和化学吸附是其两种常见机制。
这些机制在各个领域中发挥着重要的作用，帮助人们解决不同的科学和工程问题。
吸附原理
固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力，可用作吸附剂。
吸附可分为物理吸附和化学吸附。
如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附，称为物理吸附；如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附，称为化学吸附。
离子交换实际上也是一种吸附，将在第二节中讨论。
物理吸附和化学吸附并非不相容的，而且随着条件的变化可以相伴发生，但在一个系统中，可能某一种吸附是主要的。
在污水处理中，多数情况下，往往是几种吸附的综合结果。
一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。
表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。
目前常用的公式有二：弗劳德利希(Freundlich)吸附等温式，朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式。
物理吸附，是指吸附剂与吸附质之间是通过分子间引力（即范德华力）而产生的吸附，在吸附过程中物质不改变原来的性质，因此吸附能小，被吸附的物质很容易再脱离，如用活性炭吸附气体，只要升高温度，就可以使被吸附的气体逐出活性炭表面。
化学吸附，是指吸附剂与吸附质之间发生化学作用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了，一般催化剂都是以这种吸附方式起作用。
还有一种可以进行连续操作的分子筛，物料连续进入填充床，分子筛可以只吸附固定体积的分子，再释放，而将体积过大的分子拦住，石油气和天然气的分离经常采用这种方式。
物理吸附和化学吸附并不是孤立的，往往相伴发生。
在污水处理技术中，大部分的吸附往往是几种吸附综合作用的结果。
由于吸附质、吸附剂及其他因素的影响，可能某种吸附是起主导作用的。
吸附作用是催化、脱色、脱臭、防毒等工业应用中必不可少的单元操作。
在吸附的应用方面，通常在催化化学反应的进行方面应用较多，具体到工业上催化剂使用量都是很大的，多以吨计！。
吸附的原理
吸附的原理吸附是一种物质与物质之间相互作用的现象，广泛应用于多个领域，如化学工程、环境科学和生物技术等。
吸附的原理是指物质通过吸附剂表面的相互作用力而被吸附在其表面上。
吸附剂是一种能够吸附其他物质的材料，常见的吸附剂包括活性炭、分子筛、硅胶等。
吸附剂通常具有大的比表面积和丰富的孔隙结构，这使得它们能够提供足够的吸附位点，吸附物质的分子或离子能够与吸附剂表面发生相互作用。
吸附的原理可以分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附是指吸附剂与被吸附物质之间的相互作用力主要是范德华力。
范德华力是分子之间存在的一种引力，其大小与分子之间的距离的6次方成反比。
物理吸附通常发生在低温下，吸附剂与被吸附物质之间的相互作用较弱，因此吸附剂上的吸附物质可以相对容易地被释放出来。
物理吸附常用于气体的吸附分离和催化反应等应用中。
化学吸附是指吸附剂与被吸附物质之间的相互作用力主要是化学键或化学吸附力。
化学吸附发生在高温下或存在催化剂的情况下，相比于物理吸附，化学吸附的结合更紧密，释放困难。
化学吸附常常用于催化反应、废水处理和气体吸附等领域。
吸附过程可以分为吸附平衡和吸附动力学两个方面。
吸附平衡是指在一定温度下，吸附剂上吸附物质的浓度或压力达到平衡状态。
吸附平衡的建立需要一定的时间，通常通过吸附等温线来描述。
吸附等温线是指在一定温度下，吸附剂上吸附物质的浓度或压力与吸附剂中被吸附物质的浓度或压力之间的关系曲线。
吸附等温线的形状可以用来判断吸附过程的性质和机理。
吸附动力学是指吸附过程中吸附物质在吸附剂表面的吸附速率和反应速率之间的关系。
吸附动力学可以通过吸附速率方程来描述，常见的吸附速率方程有准二级动力学方程和Langmuir方程等。
吸附速率方程可以用来研究吸附过程的速率控制步骤和反应机理。
吸附在许多领域中都有重要的应用。
例如，在环境科学中，吸附被广泛应用于废水处理和空气净化等方面。
在化学工程中，吸附被用于分离和纯化混合物，如气体吸附分离和吸附色谱等。
吸附的原理及应用
吸附的原理及应用1. 吸附的基本原理吸附是物质分子或离子通过物理吸附力或化学吸附力附着到固体表面的过程。
它是一种重要的表面现象，广泛应用于科学研究和工业生产中。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种形式。
1.1 物理吸附物理吸附是指吸附物与吸附剂之间的相互作用是由于分子间的范德华力而产生的。
在物理吸附中，吸附物分子与吸附剂之间没有共价键的形成，吸附物分子仅是吸附剂表面产生的引力场中的运动。
物理吸附通常具有弱结合力，并且可以通过调节温度和压力来控制。
1.2 化学吸附化学吸附是指吸附物与吸附剂之间的相互作用是由于化学键的形成而产生的。
在化学吸附中，吸附物分子与吸附剂之间的化学键通常是共价键或离子键。
化学吸附通常具有强结合力，并且与吸附剂之间形成化学反应，改变了吸附物分子的性质。
2. 吸附的应用2.1 吸附剂在化学工业中的应用•吸附剂可以用于分离和纯化混合物中的组分。
通过调节温度和压力，可以控制吸附剂对不同组分的吸附能力，从而实现分离和纯化。
•吸附剂可以用于催化反应。
通过将催化剂固定在吸附剂表面，可以提高反应速率和选择性，实现高效的催化反应。
•吸附剂可以用于气体和液体的吸附浓缩和存储。
例如，将气体吸附在多孔吸附剂中，可以实现气体的吸附浓缩和储存。
2.2 吸附剂在环境治理中的应用•吸附剂可以用于水处理。
通过使用吸附剂去除水中的污染物，如重金属离子、有机物和色素等，可以实现水的净化和回收利用。
•吸附剂可以用于空气净化。
通过使用吸附剂去除空气中的有害气体和颗粒物，如甲醛、苯和PM2.5等，可以改善室内和室外空气质量。
2.3 吸附剂在能源领域中的应用•吸附剂可以用于煤气和液化石油气的分离和提纯。
通过选择合适的吸附剂和调节操作条件，可以实现高效的煤气和液化石油气的分离和提纯。
•吸附剂可以用于碳捕集和储存。
通过将二氧化碳吸附在多孔吸附剂中，可以实现碳的捕集和储存，减少温室气体排放。
3. 吸附技术的发展趋势随着科学技术的不断进步和工业需求的不断增长，吸附技术在各个领域的应用将会不断扩展和深化。
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2 吸附原理和评价方法
1. 弗里德里希(Freundlich)吸附等温式 Freundlich吸附等温式是一个经验公式，表达形式为：
Qe——饱和吸附容量 Ce——平衡浓度 K, n——常数 对等式两边取对数可将等式线性化为：
2 吸附原理和评价方法
1. 弗里德里希(Freundlich)吸附等温式 参数K主要与吸附剂对吸附质的吸附容量有关，而1/n是吸
有序介孔碳的合成
1 吸附概述及常用吸附剂
分子筛
1932年，“分子筛”的概念被提出。 分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一 般分子大小相当的一类物质。 可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化 剂、离子交换剂等。常用分子筛为结晶态 的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或 铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺 寸大小（通常为0.3~2 nm）的孔道和空腔 体系，因吸附分子大小和形状不同而具有 筛分大小不同的流体分子的能力。
1 吸附概述及常用吸附剂
介孔碳
介孔碳材料表现出特殊的性质，有高 的比表面积，高孔隙率；孔径尺寸在 一定范围内可调；介孔形状多样，孔 壁组成、结构和性质可调；通过优化 合成条件可以得到高热稳定性和水热 稳定性；合成简单、易操作、无生理 毒性。它的诱人之处还在于其在燃料 电池，吸附，催化反应，电化学等领 域的潜在应用价值。近年来，介孔材 料科学已经成为国际上跨化学、物理 、材料、生物等学科交叉的热点研究 领域之一，更成为材料科学发展的一 个重要里程碑。
1 吸附概述及常用吸附剂
活性氧化铝 又名活性矾土，在催化剂中使用氧 化铝（AL2O3）的通常专称为活性氧 化铝，它是一种多孔性、高分散度 的固体材料，有很大的表面积，其 微孔表面具备催化作用所要求的特 性，如吸附性能、除氟性能，干燥 性能，表面活性、优良的热稳定性 等，所以广泛地被用作家庭干燥剂 以及化学反应的催化剂和催化剂载 体。
1 吸附概述及常用吸附剂
两者之间的本质区别是气体分子与固体表面之间的作用力性质 不同。物理吸附是由范德华力引起的，它的性质类似于蒸汽的 凝聚和气体的液化；化学吸附涉及化学成键，吸附质分子和吸 附剂之间有电子的交换、转移和共有。
性质
物理吸附
化学吸附
吸附力 吸附热 吸附速率
吸附层 吸附温度 吸附稳定性
2 吸附原理和评价方法
衡量吸附剂的主要指标有：
对不同气体杂质的吸附容量、磨耗率、松装堆积密度、比表面积、抗压 碎强度等。
吸附设备评价指标：
(1) 吸附质的回收率（当吸附质是有价值的物料时）或吸附质 的净化率（当吸附质是有害物质时）；
(2) 设备的操作强度：单位设备体积所能处理的混合气体或溶液 的流量；
选择性
范德华力
化学键力
较小，与液化热相似
较大，与反应热相似
较快，不受温度影响，一般不需要 较慢，随温度升高速率加快，需要
活化能
活化能
单分子层或多分子层
单分子层
沸点以下或低于临界温度
无限制
不稳定，常可完全脱附
比较稳定，脱附时常伴有化学反应
无选择性
有选择性
1 吸附概述及常用吸附剂
活性炭
种类很多，一般为粉末状或颗粒状。 粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易， 价格较低，再生困难，一般不能重复使用。 颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后 重复使用，操作管理方便。因此在空气净化 和水处理中较多采用颗粒状活性炭。 活性炭的比表面积(单位重量的吸附剂所 具有的表面积称为比表面积)可达 800~2000m2/g，有很强的吸附能力。
能源与环境中的吸附材料及应用
郑成航 zhengch2003@
2015年4月
目录
一、吸附概述及常用吸附剂
二、吸附原理和评价方法
三、常用吸附材料——活性炭
2
四、碳材料吸附污染物控制技术
五、工程应用案例
1 吸附概述及常用吸附剂
基本概念
▲吸附——在两相界面中，其中一相物质能自动地富集到另一 相上的现象。
（1）加热再生法 在高温条件下，提高了吸附质分子的能量，使其
易于从活性炭的活性点脱离；而吸附的有机物则在 高温下氧化和分解，成为气态逸出或断裂成低分子。
活性炭的再生一般用多段式再生炉。炉内供应微 量氧气，使进行氧化反应而又不致使炭燃烧损失。 （2）化学再生法
通过化学反应，使吸附质转化为易溶于水的物质 而解吸下来。如：吸附了苯酚的活性碳，可用氢氧 化钠溶液浸泡，使形成酚钠盐而解吸。
截至2013年，全国燃煤脱硝机组共1135台， 总装机容量4.3亿千瓦(占煤电装机54.7%)
数据来源：环保部、中电联
1 吸附概述及常用吸附剂
硅胶
一种坚硬、无定形链状和网状结构的硅 酸聚合物颗粒，主要分布在中国、美国、丹 麦、法国等 。由无定形的SiO2组成。硅藻土 通常呈浅黄色或浅灰色，多孔而轻，工业上 常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研 磨材料、水玻璃原料、脱色剂及催化剂载体 等。 性能：多孔性、较低的浓度、较大的比表面 积、相对的不可压缩性及化学稳定性，被广 泛用于冶金、化工建材、石油、食品、环境 保护等工业。
3 常用吸附材料——活性炭
(1) 活性炭污染物处理装置占地面积小，易于自动控制， 运转管理简单。 (2) 活性炭对某些重金属化合物也有较强围吸附能力，如 汞、铅、铁、镍、锌等，活性炭可用于电镀废水、冶炼废 水的处理。 (3) 饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染。 (4) 可回收有用物质
3 常用吸附材料——活性炭
3 常用吸附材料——活性炭
吸附设备
3 常用吸附材料——活性炭
活性炭使用一段时间后，吸附了大量吸附质，逐 步趋向饱和并丧失工作能力，此时应进行更换或再生。
再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情 况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去，恢 复它的吸附能力。
微波法再生装置
3 常用吸附材料——活性炭
V(C0-Ce)/m=x/m=qe 由吸附容量qe=x/m和平衡浓度Ce的关系所绘出的曲线——吸附 等温线(活性炭柱泄漏曲线或叫穿透曲线)
2 吸附原理和Βιβλιοθήκη 价方法经典的吸附理论：Henry方程 Freundlich方程 单分子层吸附理论•Langmuir方程 多分子层吸附理论•BET方程 毛细孔凝聚理论•Kelvin方程 微孔填充理论•DR方程
3 常用吸附材料——活性炭
一般活性炭吸附设备：采用连续式固定床吸附柱。吸附剂的 总厚度为3~5m，分成几个柱串联工作，烟气从上向下过滤。
吸附柱上部吸附剂层达到饱和而失去继续吸附的能力，随着 运行时间的推移，上部饱和区高度增加而下部新鲜吸附层的高 度则不断减少，直至全部吸附剂达到饱和，进出口污染物浓度 相等，吸附柱全部丧失工作能力。 当运行中污染物浓度达到一规定值时，即认为吸附层已达到 “穿透”。
（1）活性炭本身的特性： 1) 活性炭材质 2）孔穴率 3）孔径分布 4）表面官能团特性
应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。 （2）吸附质特性：
1) 分子量大小 2）亲水性 （3）污染物因素： 1）本底有机物含量 2）温度 3）其它竞争性吸附质 （4）吸附操作条件： 吸附装置的型式、接触时间(流速)等对吸附效果有影响。
(3) 能量消耗：包括输送物料和吸附剂的能耗、脱附时升温的热 能消耗等。
选用平衡吸附量大、吸附选择性高的吸附剂可以显著改善过程的经济性。 此外，吸附剂的用量以及操作的温度和压力，对上述指标有重要影响， 必须谨慎决定。
3 常用吸附材料——活性炭
影响活性炭吸附的因素较多。主要与活性炭的性质、污染物的性质、 活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
吸附操作方式
●间歇式：将待处理物和吸附剂放在反应器内进行充分混 合，然后静置。此方法主要用在小量污染物的处理和实 验研究。
●连续式：采用固定床、移动床和流化床。 固定床：是把吸附剂固定在吸附柱（或池）中； 移动床：是定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱 中排出，并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中； 流化床：是指吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态，悬浮于 由下而上的烟气中。
qe
qe
qe
2 吸附原理和评价方法
▲吸附等温线的实验方法： 在恒温下，于几个烧杯中放入V (L)溶质浓度为C0 (mg/L)的水样，
在烧杯中同时投加不同量m (mg)的活性炭，分别进行搅拌，搅拌 时间等于接触时间。实验中，不断测定各烧杯水样中的溶质浓度Ci， 直到溶质浓度不变的平衡浓度Ce (mg/L)为止。 ▲吸附容量——由试验结果可以算出单位重量活性炭可吸附的溶 质量。
2 吸附原理和评价方法
▲吸附剂的重要特征——吸附剂吸附量
定义：吸附剂所能吸附的吸附质的量。
吸附剂吸附量与溶液/气体浓度和温度有关，一般须通过吸附等温线
试验来确定。
▲吸附等温线——在恒温及吸附平衡状态下，单位吸附剂的吸附容量qe
和平衡溶液/气体浓度Ce之间的关系曲线。
常见的几种吸附等温线
Ce
Ce
Ce
2 吸附原理和评价方法
2. 朗格谬(Langmuir)吸附等温式 单分子层吸附理论 朗格谬从动力学观点出发，通过一些假设推导出单分子 层吸附理论公式。
qmax、b是常数，b 与表面吸附能量有关。
将上式改为倒数：1/qe=(1/qmaxb)(1/Ce)+1/qmaxb由试 验得qe和Ce，则可求出qmax和b
时，吸附过程达到平衡状态。吸附平衡时溶 液浓度不再降低。
1 吸附概述及常用吸附剂
物理吸附和化学吸附
● 吸附类型（作用力）可分为：物理吸附、化学吸附 物理吸附——作用力为分子间作用力即范德华力，其
吸热比较低、吸附速度快而且没有选择性。 化学吸附——作用力为化学键力，其吸热比较高、吸
附速度根据化学键的类型不同而有较大的差别，并且有 一定的选择性。 举例：水处理吸附——可有效地去除水中的臭味，使水中大 部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等能牢固 地吸附在吸附剂表面上或孔隙中，并使腐殖质、合成有机物 和低分子量有机物有明显的去除效果。