第06章吸附净化法分解
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第06章_吸附法净化气态污染物
<1.9
（2）硅胶
硅胶的分子式通常用SiO2·nH2O表示。由H2 SiO3溶液经 过缩合、除盐、脱水等处理制得。比表面积达800 m2/g。 工业用的硅胶有球型、无定形、加工成型和粉末状四种。 硅胶是亲水性的极性吸附剂，对不饱和烃、甲醇、水分等 有明显的选择性。主要用于气体和液体的干燥、溶液的脱 水。
活性氧化铝主要用于气体的干燥和液体的脱水，如汽油、 煤油、芳烃等化工产品的脱水；空气、氦、氢气、氯气、 氯化氢和二氧化硫等气体的干燥。
（4）分子筛
沸石分子筛也称为沸石，是硅铝酸金属盐的晶体， 它是一种强极性的吸附剂，对极性分子，特别是 对水有很大的亲和能力，一般比表面积可达750 m2/g，具有很强的选择性。常用于石油馏分的分 离、各种气体和液体的干燥等场合，如从混合二 甲苯中分离出对二甲苯，从空气中分离氧。
氧化铝 10X分子筛
树脂
活性炭
活性炭纤维
2）分类
吸附剂可分为两大类：天然（如硅藻土、白土、天 然沸石等）；人工（主要有活性炭、活性氧化铝、 硅胶、合成沸石分子筛、有机树脂吸附剂等）。
（1）活性炭
活性炭是最常用的非极性吸附剂。为疏水性和亲有 机物的吸附剂，具有很高的比表面积，活性炭的主 体是炭，表面上的官能团较少，极性较弱，对烃类 及衍生物的吸附能力强。
（3）通过微孔的扩散。利用气体在多孔固体中扩散速率的 差别可以将混合物分离。
（4）微孔中的凝聚。多数情况下毛细管上的可凝气体会在 小于其正常蒸气压的压力下在毛细管中凝聚。因此多孔固体 周围的可凝缩气体会在与其孔径对应的压力下在微孔中凝聚。
2）化学吸附：是吸附质和吸附剂分子间的化学键作用所引 起的吸附，也称为“活性吸附”。
化学稳定性好，抗酸耐碱，热稳性高，再生容易。 用于回收气体中的有机气体，脱除废水中的有机物， 脱除水溶液中的色素。
第六章 吸附分离法
操作过程
预处理
上样
吸附
洗杂
洗脱
再生
大孔网状聚合物吸附剂应用
应用广泛，如四环素、土霉素、竹桃霉素、 应用广泛，如四环素、土霉素、竹桃霉素、 红霉素、林可霉素、麦迪霉素、赤霉素、 红霉素、林可霉素、麦迪霉素、赤霉素、 维生素B 及头孢菌素C等 维生素 12及头孢菌素 等
33
红霉素的分离纯化
34
SIP-1300大孔吸附剂分离纯化超氧化物歧 大孔吸附剂分离纯化超氧化物歧 化酶
3
第一节 吸附的基本原理 第二节 常用吸附剂 第三节 大孔网状聚合物吸附剂
第一节 吸附法基本原理
一、吸附作用
界面上的分子同时受到不相等的两相分子的作 界面上的分子同时受到不相等的两相分子的作 用力，界面分子的力场不饱和，即存在一种固 用力，界面分子的力场不饱和，即存在一种固 体的表面力，能从外界吸附分子、原子或离子， 体的表面力，能从外界吸附分子、原子或离子， 并在吸附剂表面附近形成多分子层或单分子层。 并在吸附剂表面附近形成多分子层或单分子层。
粉状活性炭
纤维状活性碳 o 园柱形活性炭
粉状活性炭 o 不定型颗料活性炭
颗粒活性炭 o 球形活性炭
溶剂中吸附能力：
水>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>丙酮>二氯甲烷
吸附物分子结构对吸附性能影响：
对有极性基团的化合物吸附力大 对芳香族化合物的吸附力大于脂肪族化合物 对分子量大的化合物吸附力大于分子量小的
辅酶A制备 辅酶 制备
25
一、大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构
据骨架极性强弱分为 非极性、中等极性、极性、 非极性、中等极性、极性、强极性吸附剂 美国罗姆-哈斯公司： 系列； 美国罗姆 哈斯公司：Amberlite系列； 哈斯公司 系列 日本三菱化成公司： 系列。 日本三菱化成公司：Diaion系列。 系列
《大气污染控制工程》第6章 吸附法净化气态污染物
分子层吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而对数
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔， 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区，即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸
附
同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程： ➢ 外扩散（气体主体 外表面） ➢ 内扩散（外表面 内表面） ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤：扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率：
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度：
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z
下降。真实吸附 固体表面是不均匀的，各 化学中心的能量不相等； 吸附热随θ的增加而线性
下降。真实吸附
物理吸附。同朗格谬尔， 多层吸附
方程式型式
A
V Vm
KpA 1 KpA
A Bp1A/ n
A
1 f
ln(KpA )
p (c 1)p V (p0 p) Vmcp0
5
6
区，即吸附区、再生区、冷却
区。吸附、再生和冷却过程都
是连续进行的。
回转床吸附器
1-废气 2-净化气 3-解吸废气 4-再生热空气 5-冷却气6- 冷却废气
一、吸附装置
流动床吸附器
1-净化气 2-废气 3-过热蒸气 4-预热段 5-解吸蒸气 6-输送用空气 7-回收的有机物质 8-冷凝水
3.流动床吸附器 流动床吸附器的特点是
适用范围 物理吸附 与化学吸
附
同上
化学吸附
物理吸附
二、吸附速率
吸附过程： ➢ 外扩散（气体主体 外表面） ➢ 内扩散（外表面 内表面） ➢ 吸附
➢ 脱附 ➢ 内扩散(内表面 外表面) ➢ 外扩散(外表面 气体主体)
控制步骤：扩散阻力
吸附过程示意图
二、吸附速率
外扩散传质速率：
dqA
d
kYap (YA
[(z-za)ρsXT+zaρs(1-ƒ)XT ]
二、固定床吸附器计算
全床层饱和度：
S
达到破点时床层吸附的 吸附质的量 达到吸附平衡时床层吸 附的吸附质的总量
(z za )sXT za s (1 f )XT zsXT
z fza z
吸附法净化气态污染物分解
分子筛具有许多孔径均匀的微孔，比孔径小的分子能进入孔穴而被 吸附，比孔径大的分子被拒之孔外，因此具有强的选择性。 沸石分子筛特点：①具有很高的吸附选择性；②具有很强的吸附能 力；③是强极性吸附剂，对极性分子特别是对水分子具有强的亲和 力；④热稳定性和化学稳定性高。 分子筛可以从废气中选择性地除去NOx、H2O、CO2、CO、CS2、 SO2、H2S、NH3、CCl4和烃类等气态污染物。
§11.1 概述
（4）吸附法的特点 吸附法净化气态污染物的优点： ①净化效率高； ②能回收有用组分； ③设备简单，流程短，易于实现自动控制； ④无腐蚀性，不会造成二次污染。
可以使用吸附法净化的气态污染物有：低浓度的SO2烟 气、NOx、H2S、含氟废气、酸雾、含铅及含汞废气、 恶臭、沥青烟及碳氢化合物等。
§11.1 概述
（2）吸附过程 外扩散：吸附剂外围空间的气体吸附质分子穿过气膜，扩 散到吸附剂表面的过程 内扩散：吸附质分子进入吸附剂微孔中并扩散到内表面的 过程。 吸附：经过外扩散和内扩散到达吸附剂内表面的吸附质分 子被吸附在内表面的过程。 脱附：部分被吸附的分子离开吸附剂的内表面和外表面， 进入气膜层，并反扩散到气相主体中的过程。
§11.1 概述
②吸附剂性质的影响 被吸附气体的总量随吸附剂表面积的增加而增加。吸附 剂的孔隙率、孔径、颗粒度等均影响比表面积的大小。
③吸附质性质的影响 除吸附质分子的临界直径外，吸附质的分子量、沸点和 饱和性等也对吸附量有影响。如用同一种活性炭吸附结 构类似的有机物时，其分子量愈大、沸点愈高，吸附量 就愈大。而对于结构和分子量都相近的有机物，其不饱 和性愈高，则越易被吸附。 ④吸附质浓度的影响
沸石分子筛
§11.1 概述
（2）吸附剂的选择 对吸附剂的基本要求： ①大的比表面积和孔隙率； ②良好的选择性； ③易于再生 ④机械强度大，化学稳定性强，热稳定性好； ⑤原料来源广泛，价格低廉。
吸附法净化气态污染物PPT课件
z
（1）传质区、吸附波（传质波、传质前 沿）:在吸附床中，平衡区与未用区之间的吸
附质负荷变化形成的S形曲线所占的区域称为 传质区，S形曲线称为吸附波（或传质波、传 质前沿）。
（2）穿透现象：当吸附波的前沿刚到床层的
出口端时称为穿透现象。
（3）破点：出现穿透现象后，吸附波稍微向前
移动一点，在流出物的分析中就有吸附质漏出来， 该点称为破点。
例题：（P186习题3）
3、 解： 由希洛夫方程得 K 0.1 Z m 109
B K Z Z m
K 0.2 Z m 310
解得 Z m 0.046m, K 2018 .52
am 又K C0 故有 am KC0 2018 .52 20 2 10
10、1吸附和吸附剂
2、工业吸附剂 （1）活性氧化铝 （2）活性碳※ （3）硅胶 （4）分子筛
10、2吸附平衡与吸附速率
• 10、2、1吸附平衡 1、两个概念
（1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：在一定的 温度下，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，表示固体吸附剂对气 体吸附量的极限，以am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，我们认为吸附剂已失 效，此时计算出来的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
10、3吸附装置及工艺
• 10、3、1吸附装置 1、固定床吸附器 2、回转吸附器 3、流动床吸附器 • 10、3、2吸附工艺 1、一般吸附工艺 2、变压吸附工艺（PSA）
有机气态污染物固定床吸附 工艺流程（一般吸附工艺）
（1）传质区、吸附波（传质波、传质前 沿）:在吸附床中，平衡区与未用区之间的吸
附质负荷变化形成的S形曲线所占的区域称为 传质区，S形曲线称为吸附波（或传质波、传 质前沿）。
（2）穿透现象：当吸附波的前沿刚到床层的
出口端时称为穿透现象。
（3）破点：出现穿透现象后，吸附波稍微向前
移动一点，在流出物的分析中就有吸附质漏出来， 该点称为破点。
例题：（P186习题3）
3、 解： 由希洛夫方程得 K 0.1 Z m 109
B K Z Z m
K 0.2 Z m 310
解得 Z m 0.046m, K 2018 .52
am 又K C0 故有 am KC0 2018 .52 20 2 10
10、1吸附和吸附剂
2、工业吸附剂 （1）活性氧化铝 （2）活性碳※ （3）硅胶 （4）分子筛
10、2吸附平衡与吸附速率
• 10、2、1吸附平衡 1、两个概念
（1）平衡吸附量（静态吸附量或静活性）：在一定的 温度下，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，表示固体吸附剂对气 体吸附量的极限，以am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，我们认为吸附剂已失 效，此时计算出来的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
10、3吸附装置及工艺
• 10、3、1吸附装置 1、固定床吸附器 2、回转吸附器 3、流动床吸附器 • 10、3、2吸附工艺 1、一般吸附工艺 2、变压吸附工艺（PSA）
有机气态污染物固定床吸附 工艺流程（一般吸附工艺）
第六章 水中污染物的吸附去除机理
Ce
Ce
Ce
qe
qe
qe
第一节 吸附概述
▲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。
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。
●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。
qe=x/m——饱和吸附容量 Ce——平衡浓度 K, n——常数
等式线性化：lgqe=lgK+1/nlgCe 以qe=x/m 为纵坐标，以Ce为横坐标，可得直线。
由等温线可以比较不同活性炭的吸附效果，并计 算溶质从C0降到要求浓度，所需投加的活性炭数量：
a=(C0-Ce)/(x/m) (mg/L)
2. 朗格谬(Langmuir)吸附等温式
总之，臭氧活性炭处理饮用水将臭氧的化学氧化作用、杀菌消毒的作用与 活性炭的物理化学吸附、生物氧化降解作用紧密结合在一起，互相促 进，取得了多重效应。
第四节 活性炭的吸附性能与影响因素
（4）臭氧活性炭去除的主要污染物
① 有机物 ② 氨氮 ③ 嗅味物质 ④ 色度物质 ⑤ 微量有毒有害物质 ⑥ 影响生物稳定性物质 ⑦ 消毒副产物前体物
吸附分离法
吸附分离法吸附分离法使用物理吸附原理或专业技术来将一种或多种相关物质从混合溶液中分离出来。
这是一种无污染、易操作的环保方法，与固定床、快速冷凝和分离过程相比，可以大大减少化工的污染。
吸附分离技术在医药、食品、环境检测和石油化学等领域应用广泛。
吸附分离技术的基本原理是将混合溶液中的物质吸附在吸附剂的表面上，从而将所吸附的物质剥离出混合溶液中。
一般来说，吸附分离包括以下几个过程：首先，将混合溶液导入一个裝有吸附剂的槽中，并将槽提升至所需温度低或高的温度，以便改变气、液相状态；其次，在恰当的条件下进行吸附，将目标物质给吸附在吸附剂上；之后，使用更改吸附状态的方法，将吸附剂上的物质释放出来；最后，将吸附到一种物质上的吸附剂处理掉，回收到可回收的状态。
吸附是分离的基本过程，有利于减少污染物的排放以及保护自然环境。
这种方法的优势在于运行费用低，速度快，准确性高，投资也较少。
同时，它可以使环境污染物减少，减少企业投资，节省能源，节约时间，并有利于节约及可持续发展。
吸附分离技术广泛的应用在工业尾水处理，废水处理，非传统油水分离，有机污染物的检测和去除，环境污染的控制，以及电子、饮料等行业的产品纯化等领域。
吸附分离技术的主要成本包括吸附剂以及相应的材料、运输、安装、清运等。
因此，对于对生产成本敏感的行业，吸附分离技术给出的经济性方案可能会偏低。
另外，由于技术发展和材料来源的变化，吸附分离技术的成本也可能有所变化。
因此，它必须严格遵守各项安全规定的前提下考虑性价比。
由此可见，吸附分离技术是一种环保和降低能耗的有效方法，被广泛应用于许多领域。
它不仅可以大大减少污染，而且能够节省成本，是现代工业发展中实用的有效途径之一。
第六章 吸附分离法
五、氢氧化铝凝胶 将氨水或碱液加入铝盐形成的无定形凝胶，其结构和表面状态与生成后放置时间
有关，吸附能力和陈化程度有关。
六、氧化铝 特别适用于亲脂成分的分离 1、碱性氧化铝：氢氧化铝高温脱水，适用于对碱稳定的中性、碱性物质分离
2、中性氧化铝：碱性氧化铝加水煮沸 10min，反复处理至水提取液 pH7.5，活化后 使用。 3、酸性氧化铝：氧化铝加水，加 2mol/L 盐酸呈刚果红酸性反应，热水洗至刚果红 弱紫色，过滤，加热活化。
1.06 1.081 I.058
1．251 1．259 1．268 1．209 1．169 1．437
比表面积 空隙度系指吸附剂中空隙所占的体积百分率。 孔容度指每 1g 吸附剂所含的空隙体积。 骨架密度系指吸附剂骨架的密度，即每 1ml 骨架(不包括空隙)的重量(g) 。 湿真密度系指空隙充满水时的密度，在实际使用时湿真密度不能小于 1，否则树脂 就要上浮。
一般形成氢键越多，吸附力越大。
第三节 大孔网状聚合物吸附剂
大孔网状聚合物吸附剂（大网格吸附剂，macroreticular adsorbent）于 1957 年首 次合成成功，它和大孔网状离子交换树脂具有相同的大网格骨架。在合成树脂时， 加入一种惰性组分，它不参与聚合反应，但能和单体互溶，称为致孔剂。待网络骨 架固化和链结构单元形成后，用溶剂萃取或水洗蒸馏的方法将致孔剂去掉，就留下 了不受外界条件影响的永久孔隙，其孔径远大于 2~4nm，可达到 100nm 甚至 1000nm 以上，故称“大孔”。与大孔网状离子交换树脂相比，它不含离子交换树脂的功能团， 仅保留了多孔的骨架，其性质与活性炭、硅胶等吸附剂相似，称为大孔网状聚合物 吸附剂。 特点：
解吸 常用低级醇、酮或其水溶液解吸，所用解吸溶剂要求能使大孔网状聚合物吸附剂溶 胀，减弱溶质与吸附剂之间的吸附力。另一要求为所选用的溶剂应容易溶解吸附物。 对弱酸性物质可用碱来解吸 ，弱碱性物质可用酸来解吸 如吸附在高浓度盐类溶液中进行，则常用水洗就能解吸下来。
吸附-解吸 -回复
吸附-解吸-回复吸附解吸是一种物质分离和回收的技术，广泛应用于化学工程、环境工程和生物工程等领域。
本文将以吸附解吸为主题，分步骤解释其原理、应用和优缺点等相关知识。
希望通过本文的阐述，使读者对吸附解吸有更加深入的了解。
第一步：定义吸附解吸吸附解吸是指将一种或多种物质吸附到固体表面（吸附剂）上，然后通过改变温度、压力或溶液浓度等条件，使吸附物从吸附剂上解吸出来，从而实现物质的分离和回收。
吸附剂通常是多孔或多面的固体材料，如活性炭、分子筛等。
第二步：吸附解吸的原理吸附解吸的原理基于物质在吸附剂表面上的相互作用力。
一般来说，吸附过程主要涉及两种类型的相互作用力：物理吸附和化学吸附。
物理吸附是由于吸附物和吸附剂之间的范德华力、静电力和双电层吸引力等相互作用引起的。
而化学吸附则是由于吸附物和吸附剂之间的化学键形成而产生的吸引力。
第三步：吸附解吸的应用吸附解吸广泛应用于水和废水处理、气体分离、气体储存和催化剂制备等领域。
在水和废水处理中，吸附剂通常用于去除水中的有机物、重金属离子和颜色等。
在气体分离中，吸附剂可以根据不同气体的吸附特性实现二氧化碳的分离和捕捉。
在气体储存方面，吸附剂常用于存储氢气和甲烷等可再生能源。
第四步：吸附解吸的优点吸附解吸相较于其他物质分离技术具有以下几个优点：首先，吸附剂可以重复使用，从而节约成本和降低环境影响；其次，吸附剂的性能可以通过调整表面特性进行改进，以适应不同的应用需求；最后，吸附解吸操作相对简单，不需要消耗大量能量。
第五步：吸附解吸的缺点吸附解吸虽然具有许多优点，但也存在一些缺点。
首先，由于复杂的物质相互作用力，吸附解吸的过程往往需要较长的时间。
其次，吸附剂的使用寿命有限，需要定期更换或再生。
此外，大规模应用吸附解吸技术可能会产生大量废弃物或废液，对环境造成二次污染。
总结：吸附解吸是一种常用于物质分离和回收的技术，它基于物质在吸附剂表面的相互作用力，通过调节条件实现物质的吸附和解吸。
生物制药学——第六章 吸附分离法
第五章 吸附分离法
主要内容 吸附的基本原理 常用吸附剂 大孔网格聚合物吸附树脂
第一节 吸附的基本原理
吸附法（adsorption method）：指利 用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂 质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活 性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物 和其他物质分离，达到浓缩和提纯目的的方 法。
几个概念： 孔容、骨架密度、湿真密度
二、大孔网状吸附法操作过程 1、树脂选择
极性：“类似物容易吸附类似物”
树脂孔径：约等于溶质分子直径的6倍。
树脂预处理：甲醇洗涤。
再生：用一种或数种有机溶剂清洗。
2、吸附条件选择 溶液的pH：影响弱电解质的离解程度。
3.吸附条件
温度：吸附热越大，温度对吸附的影响 越大；影响吸附物溶解度。
pH：可控制吸附剂或吸附物解离情况。
盐的浓度：对不同物质的吸附有不同的 影响。 溶剂的影响：单溶剂吸附，混合溶剂解 吸附。
4.吸附物浓度与吸附剂用量
硅藻土
成分：无定形的二氧化硅，由硅藻的遗体 沉积而成。 制备：商品硅藻土是经过盐酸洗涤和缎烧 去除杂质后的产品。 特点：惰性 应用：助滤剂，澄清剂
皂土
主要成分：铝和镁的硅酸盐 应用：吸附金属离子、多肽、碱性蛋白， 是核酸酶的抑制剂。
wwwthemegallerycom物理吸附与化学吸附项目物理吸附化学吸附作用力范德华力库仑力吸附力较小接近液化热较大接近反选择性几乎没有有选择性吸附速度较快需要的活化能很慢需要较高的活化能吸附分子层单分子层或多分子层单分子层wwwthemegallerycom1吸附剂的特性2吸附物的性质3吸附条件4吸附物浓度与吸附剂用量三影响吸附的因素wwwthemegallerycom吸附剂的特性理想的吸附效果
主要内容 吸附的基本原理 常用吸附剂 大孔网格聚合物吸附树脂
第一节 吸附的基本原理
吸附法（adsorption method）：指利 用吸附作用，将样品中的生物活性物质或杂 质吸附于适当的吸附剂上，利用吸附剂对活 性物质和杂质间吸附能力的差异，使目的物 和其他物质分离，达到浓缩和提纯目的的方 法。
几个概念： 孔容、骨架密度、湿真密度
二、大孔网状吸附法操作过程 1、树脂选择
极性：“类似物容易吸附类似物”
树脂孔径：约等于溶质分子直径的6倍。
树脂预处理：甲醇洗涤。
再生：用一种或数种有机溶剂清洗。
2、吸附条件选择 溶液的pH：影响弱电解质的离解程度。
3.吸附条件
温度：吸附热越大，温度对吸附的影响 越大；影响吸附物溶解度。
pH：可控制吸附剂或吸附物解离情况。
盐的浓度：对不同物质的吸附有不同的 影响。 溶剂的影响：单溶剂吸附，混合溶剂解 吸附。
4.吸附物浓度与吸附剂用量
硅藻土
成分：无定形的二氧化硅，由硅藻的遗体 沉积而成。 制备：商品硅藻土是经过盐酸洗涤和缎烧 去除杂质后的产品。 特点：惰性 应用：助滤剂，澄清剂
皂土
主要成分：铝和镁的硅酸盐 应用：吸附金属离子、多肽、碱性蛋白， 是核酸酶的抑制剂。
wwwthemegallerycom物理吸附与化学吸附项目物理吸附化学吸附作用力范德华力库仑力吸附力较小接近液化热较大接近反选择性几乎没有有选择性吸附速度较快需要的活化能很慢需要较高的活化能吸附分子层单分子层或多分子层单分子层wwwthemegallerycom1吸附剂的特性2吸附物的性质3吸附条件4吸附物浓度与吸附剂用量三影响吸附的因素wwwthemegallerycom吸附剂的特性理想的吸附效果
08第六章-吸附分离法
较少引起生物活性物质的变性失活。
缺点：
(1)选择性差，收率不高。 (2)一些无机吸附剂性能和吸附条件不稳定。 (3)不能连续操作，劳动强度大 (4)碳粉等吸附剂有粉尘污染
5
第一节 吸附法基本概念和吸附原理 第二节 常用吸附剂 第三节 大孔网状聚合物吸附剂
第一节 吸附法基本概念和吸附原理
一、吸附基本概念：
在等吸附容量情况下，表示温度和压力的关系曲线称为 吸附等容线。
应用最广的吸附等温线。
吸附等温线
如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液 中的溶质达到平衡时，其吸附量m应与溶液中 溶质的浓度和温度有关。 当温度一定时，吸附量只和浓度有关， m=f （c），这个函数关系称为吸附等温线。 吸附等温线表示平衡吸附量，可用来推断吸附 剂结构、吸附热和其他理化特性。
常用吸附剂
按其化学结构可分为两大类 无机吸附剂：白陶土、氧化铝、硅胶、硅藻土、磷酸钙 有机吸附剂：活性炭、淀粉、纤维素、大孔吸附树脂等
一、活性炭(activated carbon )
一种被广泛应用的优良的吸附剂。 是吸附能力很强的非极性吸附剂 对色素、细菌和热原等杂质有很强的吸附能力。 一般用木屑、兽骨、兽血或煤屑等为原料高温
2
典型的吸附过程包括四个步骤：
待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附 剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。
料液与吸附剂 混合
Step1
吸附质被吸附 在吸附剂表面
Step2
料液流出 Step3
吸附质解吸附 吸附剂再生
Step4
4
优点：
(1)设备简单、操作简便、价廉、安全。 (2)少用或不用有机溶剂，吸附过程中pH变化小，
活性炭酸性 中性吸附 碱性洗脱
缺点：
(1)选择性差，收率不高。 (2)一些无机吸附剂性能和吸附条件不稳定。 (3)不能连续操作，劳动强度大 (4)碳粉等吸附剂有粉尘污染
5
第一节 吸附法基本概念和吸附原理 第二节 常用吸附剂 第三节 大孔网状聚合物吸附剂
第一节 吸附法基本概念和吸附原理
一、吸附基本概念：
在等吸附容量情况下，表示温度和压力的关系曲线称为 吸附等容线。
应用最广的吸附等温线。
吸附等温线
如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液 中的溶质达到平衡时，其吸附量m应与溶液中 溶质的浓度和温度有关。 当温度一定时，吸附量只和浓度有关， m=f （c），这个函数关系称为吸附等温线。 吸附等温线表示平衡吸附量，可用来推断吸附 剂结构、吸附热和其他理化特性。
常用吸附剂
按其化学结构可分为两大类 无机吸附剂：白陶土、氧化铝、硅胶、硅藻土、磷酸钙 有机吸附剂：活性炭、淀粉、纤维素、大孔吸附树脂等
一、活性炭(activated carbon )
一种被广泛应用的优良的吸附剂。 是吸附能力很强的非极性吸附剂 对色素、细菌和热原等杂质有很强的吸附能力。 一般用木屑、兽骨、兽血或煤屑等为原料高温
2
典型的吸附过程包括四个步骤：
待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附 剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。
料液与吸附剂 混合
Step1
吸附质被吸附 在吸附剂表面
Step2
料液流出 Step3
吸附质解吸附 吸附剂再生
Step4
4
优点：
(1)设备简单、操作简便、价廉、安全。 (2)少用或不用有机溶剂，吸附过程中pH变化小，
活性炭酸性 中性吸附 碱性洗脱
静态吸附分离法的应用静态离子交换分离技术一
常用的离子交换树脂
• 强酸性阳离子交换树脂：活性基团是-SO3H（磺酸基）和CH2SO3H（次甲基磺酸基）； • 弱酸性阳离子交换树脂：活性基团有-COOH, -OCH2COOH, C6H5OH等弱酸性基团； • 强碱性阴离子交换树脂：活性基团为季铵基团，如三甲胺 基或二甲基-ß-羟基乙基胺基；
• 弱碱性阴离子交换树脂：活性基团为伯胺或仲胺，碱性较 弱；
浸泡提取
• 将海藻或海带加20倍量自来水，室温浸泡2～ 3h，用手搓洗将藻体或海带上的甘露醇洗入 水中，收集的浸泡液用作第二批原料的提取 溶液，一般浸泡4批后浸泡液中的甘露醇含量 已较大。
碱化、酸化
• 1、将浸泡液倒入不锈钢锅中，边搅拌边用30％ NaOH调pH10～11，静置0.5h； • 2、凝集沉淀多糖类黏性物，待黏性物充分凝聚沉 淀后，虹吸上清液，用1：1H2S04-H20中和至 pH6～7，过滤进一步除去胶状物，得中性提取液。
鉴别
取所制得的甘露醇纯品饱和溶液1ml，加1mol／L 三氯化铁溶液与1mol／LNaOH溶液各0.5ml，即生 成棕黄色沉淀，振摇不消失，滴加过量的1mol／L NaOH溶液，即溶解成棕色溶液。符合此现象，可 初步断定为甘露醇。
注意事项
1、精制时浓缩液相对密度对结晶效果有影响， 应掌握好，可测量。
（一）活性炭 1.活性炭的类型
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 粉末活性炭 小 大 大 吸附 量 大 洗脱 难
颗粒活性炭
锦纶活性炭
较小
大
较大
小
较小
小
较小
小
难
易
（二）白陶土 （三）磷酸钙凝胶 （四）氢氧化铝凝胶 （五）氧化铝 （六）硅胶 （七）滑石粉
（八）硅藻土 （九）皂土 （十）沸石 （十一）聚酰胺粉 （十二）大网格聚合物吸附剂
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。
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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
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；
（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℃
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 ——
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
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
• 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
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
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
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;
（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。
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。
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 ——
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
• 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
第二节 吸附机理
吸附设备的吸附分离效果取决于两Fra bibliotek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
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
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；
（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℃
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 ——
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
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
• 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
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
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
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;
（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。
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。
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 ——
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
• 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
第二节 吸附机理
吸附设备的吸附分离效果取决于两Fra bibliotek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