第06章吸附净化法分解
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化学式：Mex/n[(AlO2)x (SiO2)y]• mH2O 其中Me为阳离子，n为原子价数，m为结晶水分子数 沸石分子筛由高度规则的笼和孔组成 每一种分子筛都有相对均一的孔径，其大小随分子筛种类 的不同而异。 强极性吸附剂 ， 对极性分子如
H2O、 CO2 、 H2S等有很强的亲和力，
对氨氮的吸附效果好，而对有机
（二）工业吸附剂
1、活性氧化铝
化学式：Al2O3 · n H2O
含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。 与硅胶相比，具有良好的机械强度。 比表面积约200～350 m2/g，对水有极强的吸附能力。 主要用于气体的干燥、石油气的浓缩与脱硫；含氟废 气的净化、磷的吸附等。
2、活性炭
应用最为广泛的一种吸附剂。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℃
自动控制。
吸附分离操作的应用
• 日常生活：
木炭吸湿、吸臭；除有害气体；硅胶用作干燥剂 • 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：
对水的脱色脱臭，有害有机物、金属离子、氮、磷的去除； 对空气的脱湿，脱臭，去除有害气体，
第一节 吸附及吸附剂
第二节 吸附机理
吸附设备的吸附分离效果取决于两方面因素：
（1）吸附平衡（吸附的多少）； （2）吸附速率（吸附的快慢）。
一、吸附平衡
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（固相）中吸附质的浓度终将达到动态平衡。
解吸速度
吸附速度
当吸附速率=解吸速率，流体中吸附质 浓度不再改变（吸附量达到极限值） 时 ——吸附平衡
2、吸附等温线和吸附等温式
（1）吸附等温线：在同一温度下，以某种吸附剂在不 同的压力下对某种吸附质的平衡吸附量对压力作图 可得吸附等温线。
（2）吸附等温式：
用公式来表示吸附等温线时即得到吸附等温式。 吸附等温式有以下几种：
朗格缪尔（Langmuir）式; 弗伦得利希（Freundlich）式; 捷姆金式;
物的亲和力较弱。
常用吸附剂特性
吸附剂类型 堆 积 密 度 /kg·m-3 热 容 -1 /kJ(kg· K) 活性炭 200～600 0.836～ 1.254 活性氧化 铝 750～ 1000 0.836～ 1.045 沸石分子筛 硅胶 4A 800 0.92 800 0.794 5A 800 0.794 13x 800 ——
操作温度上 限/K
平均孔径/Å 再生温度 /K 比表面积 / ㎡·g-1
423
15～25 373～413 600～ 1600
773
18～48 473～523 210～360
673
22 393～ 423 600
873
4 473～573 ——
873
5 473～573 ——
873
13 473～573 ——
第六章 吸附法净化气态污染物
吸附是一种固体表面现象，利用多孔性固体吸附剂 处理气体混合物，使其中所含的一种或数种气体组
分吸附于固体表面上，以达到气固分离的单元操作
过程。 吸附的特点：选择性高、分离效果好、净化效率高、 设备简单、操作方便、能分离其它过程难以分离的 混合物，可有效分离浓度很低的有害物质，易实现
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℃； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等。 比表面积：700 ～ 1500 m2/g 应用：有机溶剂蒸汽的回收；除臭；SO2、NO、H2S、CS2、 CCl4等废气的净化。
3、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。
一、物理吸附与化学吸附
吸附质－被吸附物质
吸附剂－附着吸附质的物质
物理吸附：靠分子力产生的吸附
1、吸附的分类
化学吸附：靠化学键产生的吸附
源自文库
2、物理吸附与化学吸附的比较（P165表6-1）
• 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。
• 不发生化学反应；
• 相对没有选择性，可吸附多种吸附质；
• 可形成单分子吸附层或多分子吸附层； • 放热过程，低温有利于物理吸附。放热量较小，与相 应气体的冷凝热相近； • 吸附力弱，因而具有较高的可逆性。
• 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 化学键作用力的大小。
• 如石灰吸附CO2 → CaCO3
硅胶的化学式：SiO2 · n H 20
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）和饱和烃基化合物，并对芳香 族的π键有很强的选择性。
用途：高湿度气体的干燥，SiO2、NOx的净化等
4、分子筛
• 具有选择性，为单分子层吸附；
• 吸附热大，除特殊情况外，自发的吸附过程为放热
过程；
• 吸附速率随温度升高而增加；
• 化学键作用力大时，吸附不可逆。
•
•
•
同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生 化学吸附 有时两种吸附也可能同时发生。
二、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
1、两个概念
（1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：一定温度下， 吸附剂所吸附的吸附质与气相中吸附质的初始浓度成 平衡时的最大吸附量，一般用单位质量吸附剂在吸附 平衡时所能吸附的吸附质质量来表示，反映了固体吸 附剂对气体吸附量的极限，以αm表示。 （2）动活性：气体通过吸附层时，随着床层吸附剂的逐 渐接近饱和，吸附质最终不能被全部吸附，当流出气 体中可能出现吸附质时，即认为吸附剂已失效，此时 单位吸附剂所吸收吸附质的量称为动活性。 显然：动活性＜静活性
（一）吸附剂的选择原则
1、吸附能力强，吸附容量（指在一定的温度、吸附质浓 度下，单位质量或单位体积吸附剂所能吸附的吸附质 的最大量）大； 2、具有大的比表面积和孔隙率； 3、具有有良好的选择性 4、机械强度、化学稳定性、热稳定性良好，使用寿命长 5、颗粒均匀；
6、再生能力好；
7、价格低廉，来源广泛。
H2O、 CO2 、 H2S等有很强的亲和力，
对氨氮的吸附效果好，而对有机
（二）工业吸附剂
1、活性氧化铝
化学式：Al2O3 · n H2O
含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。 与硅胶相比，具有良好的机械强度。 比表面积约200～350 m2/g，对水有极强的吸附能力。 主要用于气体的干燥、石油气的浓缩与脱硫；含氟废 气的净化、磷的吸附等。
2、活性炭
应用最为广泛的一种吸附剂。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℃
自动控制。
吸附分离操作的应用
• 日常生活：
木炭吸湿、吸臭；除有害气体；硅胶用作干燥剂 • 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：
对水的脱色脱臭，有害有机物、金属离子、氮、磷的去除； 对空气的脱湿，脱臭，去除有害气体，
第一节 吸附及吸附剂
第二节 吸附机理
吸附设备的吸附分离效果取决于两方面因素：
（1）吸附平衡（吸附的多少）； （2）吸附速率（吸附的快慢）。
一、吸附平衡
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（固相）中吸附质的浓度终将达到动态平衡。
解吸速度
吸附速度
当吸附速率=解吸速率，流体中吸附质 浓度不再改变（吸附量达到极限值） 时 ——吸附平衡
2、吸附等温线和吸附等温式
（1）吸附等温线：在同一温度下，以某种吸附剂在不 同的压力下对某种吸附质的平衡吸附量对压力作图 可得吸附等温线。
（2）吸附等温式：
用公式来表示吸附等温线时即得到吸附等温式。 吸附等温式有以下几种：
朗格缪尔（Langmuir）式; 弗伦得利希（Freundlich）式; 捷姆金式;
物的亲和力较弱。
常用吸附剂特性
吸附剂类型 堆 积 密 度 /kg·m-3 热 容 -1 /kJ(kg· K) 活性炭 200～600 0.836～ 1.254 活性氧化 铝 750～ 1000 0.836～ 1.045 沸石分子筛 硅胶 4A 800 0.92 800 0.794 5A 800 0.794 13x 800 ——
操作温度上 限/K
平均孔径/Å 再生温度 /K 比表面积 / ㎡·g-1
423
15～25 373～413 600～ 1600
773
18～48 473～523 210～360
673
22 393～ 423 600
873
4 473～573 ——
873
5 473～573 ——
873
13 473～573 ——
第六章 吸附法净化气态污染物
吸附是一种固体表面现象，利用多孔性固体吸附剂 处理气体混合物，使其中所含的一种或数种气体组
分吸附于固体表面上，以达到气固分离的单元操作
过程。 吸附的特点：选择性高、分离效果好、净化效率高、 设备简单、操作方便、能分离其它过程难以分离的 混合物，可有效分离浓度很低的有害物质，易实现
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℃； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等。 比表面积：700 ～ 1500 m2/g 应用：有机溶剂蒸汽的回收；除臭；SO2、NO、H2S、CS2、 CCl4等废气的净化。
3、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。
一、物理吸附与化学吸附
吸附质－被吸附物质
吸附剂－附着吸附质的物质
物理吸附：靠分子力产生的吸附
1、吸附的分类
化学吸附：靠化学键产生的吸附
源自文库
2、物理吸附与化学吸附的比较（P165表6-1）
• 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。
• 不发生化学反应；
• 相对没有选择性，可吸附多种吸附质；
• 可形成单分子吸附层或多分子吸附层； • 放热过程，低温有利于物理吸附。放热量较小，与相 应气体的冷凝热相近； • 吸附力弱，因而具有较高的可逆性。
• 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 化学键作用力的大小。
• 如石灰吸附CO2 → CaCO3
硅胶的化学式：SiO2 · n H 20
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）和饱和烃基化合物，并对芳香 族的π键有很强的选择性。
用途：高湿度气体的干燥，SiO2、NOx的净化等
4、分子筛
• 具有选择性，为单分子层吸附；
• 吸附热大，除特殊情况外，自发的吸附过程为放热
过程；
• 吸附速率随温度升高而增加；
• 化学键作用力大时，吸附不可逆。
•
•
•
同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附 若温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生 化学吸附 有时两种吸附也可能同时发生。
二、吸附剂的选择原则及工业吸附剂
1、两个概念
（1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：一定温度下， 吸附剂所吸附的吸附质与气相中吸附质的初始浓度成 平衡时的最大吸附量，一般用单位质量吸附剂在吸附 平衡时所能吸附的吸附质质量来表示，反映了固体吸 附剂对气体吸附量的极限，以αm表示。 （2）动活性：气体通过吸附层时，随着床层吸附剂的逐 渐接近饱和，吸附质最终不能被全部吸附，当流出气 体中可能出现吸附质时，即认为吸附剂已失效，此时 单位吸附剂所吸收吸附质的量称为动活性。 显然：动活性＜静活性
（一）吸附剂的选择原则
1、吸附能力强，吸附容量（指在一定的温度、吸附质浓 度下，单位质量或单位体积吸附剂所能吸附的吸附质 的最大量）大； 2、具有大的比表面积和孔隙率； 3、具有有良好的选择性 4、机械强度、化学稳定性、热稳定性良好，使用寿命长 5、颗粒均匀；
6、再生能力好；
7、价格低廉，来源广泛。