吸附分离技术1ppt课件
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磁性分离技术一 ppt课件
参考文献：王延昭.利用免疫磁珠技术富集肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌,2010.
• 03
• PART • 高梯度磁分离Th技re术e
• 03 • 简介
原理
高梯度磁分离技术利用有效的电和永磁体产生较强的背景磁场，同时通过 聚磁介质产生较高的磁场梯度，对磁性颗粒的捕集能力大大增强，从而达 到分离物料的目的。磁场强度梯度与产生它的磁极形状有关，形状较钝、 曲率较小的磁极产生的磁力线呈束状，梯度较小；形状尖锐、曲率较大的 磁极产生的磁力线呈放射状，梯度较大。增大磁极的曲率，可提高场强梯 度。
磁固相萃取法技术 这一技术操作简单、提取效率高、有机溶剂用量少、 样品处理范围更广泛，在很大程度上克服了传统样品预处理技术的一些缺 点。磁性固相萃取法在外部磁场作用下，便于实现吸附剂的分离和循环再 利用，同时避免了二次污染，洗脱过程简单，可实现吸附剂再生，节约成 本，工业生产实际应用价值大，发展前景更广阔。
参考文献：王延昭.利用免疫磁珠技术富集肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌,2010.
• 02 • 应用
分离与检测（舒赛男等采用免疫磁珠分选系统分离大鼠骨髓干细胞群，试验 结果表明，该方法能有效分选大鼠骨髓干细胞群，分选后细胞纯度、回收率、细胞 活力的保持好） 2、核酸分离与纯化（在高浓度PEG-8000和盐存在下，DNA选择性地结合到表面连 有羧基的磁性微粒上，两者结合后，在洗脱液的作用下可将磁性复合物分离，得到 高纯度的核酸）
•
磁性分离技术
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
• 03
• PART • 高梯度磁分离Th技re术e
• 03 • 简介
原理
高梯度磁分离技术利用有效的电和永磁体产生较强的背景磁场，同时通过 聚磁介质产生较高的磁场梯度，对磁性颗粒的捕集能力大大增强，从而达 到分离物料的目的。磁场强度梯度与产生它的磁极形状有关，形状较钝、 曲率较小的磁极产生的磁力线呈束状，梯度较小；形状尖锐、曲率较大的 磁极产生的磁力线呈放射状，梯度较大。增大磁极的曲率，可提高场强梯 度。
磁固相萃取法技术 这一技术操作简单、提取效率高、有机溶剂用量少、 样品处理范围更广泛，在很大程度上克服了传统样品预处理技术的一些缺 点。磁性固相萃取法在外部磁场作用下，便于实现吸附剂的分离和循环再 利用，同时避免了二次污染，洗脱过程简单，可实现吸附剂再生，节约成 本，工业生产实际应用价值大，发展前景更广阔。
参考文献：王延昭.利用免疫磁珠技术富集肠炎沙门氏菌和金黄色葡萄球菌,2010.
• 02 • 应用
分离与检测（舒赛男等采用免疫磁珠分选系统分离大鼠骨髓干细胞群，试验 结果表明，该方法能有效分选大鼠骨髓干细胞群，分选后细胞纯度、回收率、细胞 活力的保持好） 2、核酸分离与纯化（在高浓度PEG-8000和盐存在下，DNA选择性地结合到表面连 有羧基的磁性微粒上，两者结合后，在洗脱液的作用下可将磁性复合物分离，得到 高纯度的核酸）
•
磁性分离技术
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
泡沫吸附分离技术
Jeong, G.-T..Ind.Eng.Chem.Res.2004, 43, 422-427
Feng, B.; Powder Technology 2019, 342, 486-490.
Hu, N.; Li, Y.; Yang, C.; Wu, Z.; Liu, W., J Hazard Mater 2019, 379, 120843.
泡沫分馏法脱除水中残留铬 水中镓的浮选分离
背景介绍一基本条件
泡沫分离必须具备的基本条件
1. 所需分离的溶质应该是表面活性物质或者是可以和某种活性物 质相络合的物质, 它们都可以吸附在气-液界面上
2. 富集质在分离过程中借助气泡与液相主体分离, 并在塔顶富集
➢ 传质过程的主体部分在鼓泡区中, 所以表面化学和泡沫本身 的结构和特征是泡沫分离的基础
水中的表面活性剂获得成功 ✓ 1977 年报道泡沫分离法用于DNA.蛋白质
以及液体卵磷脂等生物活性物质的分离 ✓ ······
矿物浮选工作原理图
背景介绍一原理
泡沫分离的原理
当溶液中需要分离的溶质本身为表面 活性剂时, 利用惰性气体在溶液中形成 的泡沫, 即可将溶质富集到泡沫上, 然 后将这些泡沫收集起来, 消泡后即可得 到溶质含量比原料液高的泡沫液
3展 望
➢ 水处理 ➢ 金属浮选 ➢ 蛋白质分离 ➢ 反应器结构优化
研究进展一水处理
之前存在的问题: 泡沫不稳定 气液界面吸收效率低
添加二氧化硅纳米颗粒在吸收阶段有利于泡沫的稳定, 有利于气液界面的 传质, 提高了LAS的吸收效率, 在回收阶段提高回收效率, 降低成本
Hu, N.; Li, Y.; Yang, C.; Wu, Z.; Liu, W., J Hazard Matபைடு நூலகம்r 2019, 379, 120843.
第三章(一)大孔树脂吸附分离技术
六、大孔树脂的结构、组成、原理、类型与规格
1. 结构 大孔吸附树脂是近20余年发展起来的，它是一种新型非 离子型高分子聚合物吸附剂，一般为白色球形颗粒，粒 度为20～60目。 大孔树脂的宏观小球系由许多彼此间存在孔穴的微观小 球组成。如果把一个宏观小球比做远看的一簇葡萄，那 么每一个微观小球就相当于近看的一颗小葡萄，小葡萄 间存在孔穴的总体积与一簇葡萄体积之比，称为孔度， 小葡萄之间的距离称孔径。所有小葡萄的面积之和就是 一簇葡萄的表面积，亦即树脂的表面积。如果以单位质 量计算，将此表面积除以一簇葡萄的质量，即得比表面 积(m2／g)。
(2)使用说明书
说明书内容包括：①所用树脂性能简介、主要添加 剂种类与名称；②未聚合单体、交联剂、主要添加 剂种类与名称；③树脂安全性动物实验资料，包括 树脂及其粉碎物(XX目)、预处理前后洗脱溶剂浓缩 液等样品的规范化急性、长期毒性试验结果，或其 他能证明其安全性的资料；④使用注意事项，根据 树脂的物理化学性能及其影响吸附的因素，明确指 出新树脂的预处理、上柱吸附、洗脱、再生、贮存 等正确操作方法，及可能出现异常情况的处理方法， 以保障树脂的正常使用；⑤树脂有效使用期的参考 值；⑥生产厂家及生产许可证合法证件。
（2）固定床吸附装置
该装置实际上是一种常规的离子交换柱，常用的为 几百升至几百立方米的不锈钢或搪瓷柱，下部或上、 下部装有80目的滤网（实验室则常用玻璃柱）。 这种吸附树脂是固定的，溶液是流动的，因而被称 为动态吸附。固定床因装填的不均匀性、气泡、壁 效应或沟流的存在，吸附饱和层面的下移常是不整 齐的，即存在所谓“偏流”现象。并且当吸附过程 临近结束，部分吸附质从柱子随溶剂漏出时，柱子 底部的树脂层尚未达到吸附平衡，因而柱式吸附时 树脂的负载量可能会有些变化。
7气态污染物的治理吸附法PPT课件
2、吸附净化法的特点
（1）适用范围 ①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。 （2）优点：净化效率高，可回收有用组分，设备简 单，易实现自动化控制。 （3）缺点：吸附容量小，设备体积大；吸附剂容量 往往有限，需频繁再生，间歇吸附过程的再生操作麻 烦且设备利用率低。
常用吸附剂特性
吸附剂类 型
堆积密度 /kg·m-3
热
容
/kJ(kg·K)
-1
操作温度
上限/K
平均孔径 /Å
再生温度 /K
比表面积 /㎡·g-1
活性炭
200～ 600 0.836 ～ 14.22534
15～25
373～ 413 600～ 1600
活性氧 化铝
750～ 1000 0.836
～ 17.07435
发展趋势：由电厂到石油化工、硫酸及肥料工业等领 域。
能否应用该方法的关键： ①解决副产物稀硫酸的应用市场； ②提高活性炭的吸附性能；
活性炭脱硫的主要特点： ①过程比较简单，再生过程中副反应很少； ②吸附容量有限，常需在低气速（0.3-1.0m/s） 下进行，因而吸附器体积较大； ③活性炭易被废气中O2氧化而导致损耗； ④长期使用后，活性会产生磨损，并因微孔堵塞 丧失活性。
吸附剂的活已性所 吸用 附吸 吸附 附剂 质量 的 10质 % 0 量
吸附剂的活性：
静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初 始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到 饱和时的吸附量。
动活性：气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚 刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时单位 吸附剂所吸附的吸附质的量称为～。
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[1]
![吸附分离技术[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/5ccd83ee81c758f5f61f6718.png)
吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一 组分具有选择性吸附的能力，使其富集 组分具有选择性吸附的能力， 在吸附剂表面的过程。 在吸附剂表面的过程。 吸附过程通常包括以下四个过程。 吸附过程通常包括以下四个过程。
料液与 吸附剂 混合 Step1 吸附 质被 吸附 Step2 料液 流出 Step3 吸附质 解吸附 Step4
正负电荷间静电引力引起 吸附剂表面带电点 离子置换
四、常用吸附剂的种类
（一）常用吸附剂的主要特性 吸附剂通常应具备以下特征： 吸附剂通常应具备以下特征： 1.对被分离的物质具有较强的吸附 1.对被分离的物质具有较强的吸附 能力 2.有较高的吸附选择性 2.有较高的吸附选择性 3.机械强度高 3.机械强度高 4.再生容易、性能稳定 4.再生容易 再生容易、 5.价格低廉。 5.价格低廉
常见的吸附类型及其主要特点
物理吸附 吸附作用力 选择性 所需活化能 吸附层 达到平衡所需时 间 分子间引力 较差 低 单层或多层 快 化学吸附 化学键合力 较高 高 单层 慢
3.交换吸附:溶质的离子由于静电引 3.交换吸附 交换吸附: 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 点上的其他离子而引起的 而引起的。 点上的其他离子而引起的。 特点： 特点：
(二)吸附剂的种类 根据吸附剂表面的选择性， 根据吸附剂表面的选择性，吸附剂可 以粗略分为：
1.亲水型吸附剂 亲水型吸附剂 2.疏水型吸附剂 疏水型吸附剂 3.介于两者之间的吸附剂 介于两者之间的吸附剂
工业上常用的几种吸附剂
1.活性炭：木炭、骨碳 活性炭：木炭、 活性炭 2.分子筛 分子筛 3.活性氧化铝 活性氧化铝 4.活性土：漂白土、酸性白土、硅胶 活性土：漂白土、酸性白土、 5.合成树脂:大孔吸附树脂 合成树脂: 合成树脂
化工分离工程PPT课件
7.1.1 分离用膜和膜分离设备
一、膜种类
二
天然膜 生物膜
、
天然物质改性膜 人工膜 无机膜 金属膜
设 备
非金属膜 有机膜 均质膜
微孔膜
管卷板 式式框
式
非对称性膜
复合膜
离子交换膜
➢ 膜性能：
1.分离透过性
a. 透过通量
单位时间通过单位膜面积的物理量。
b. 分离效率 用截留率表示： （R）
截留率：表示膜对溶质的截留能力，可用
操作中：
阳膜中带负电荷的基团“R SO3 ” 吸引溶液中带正电荷的离子，排斥带负电荷 的离子；
阴膜中带正电荷的基团“R N (CH3 )3 ” 吸引带负电荷的离子，排斥带正电荷的 离子
这种现象称：反粒子迁移
即：与膜所带电荷相反的离子穿过膜的现象 称反粒子迁移。
+++++++++++
1
Na
新型分离技术
第一节 膜分离技术 第二节 吸附分离 第三节 反应精馏
第一节 膜分离技术
➢ 膜的作用：
选择渗透
➢ 适用：
1.热敏性物质 ——可常温操作
2.特殊溶液 ——可用于大分子、无机盐、蛋
白质溶液等
第一节 膜分离技术
7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5
分离用膜和膜分离设备 反渗透 超滤与微滤 电渗析 其它膜分离
J — 时间时的渗透通量 kg / m 2 h m — 率减系数（小数）
2. 物化稳定性
强度、耐温、耐压性等
二、分离设备 （1）板框式膜具
↑↑
（2）卷式膜具 由四层组成
大孔吸附树脂吸附分离技术
近年来在我国，该技术也逐渐被应用于中 药活性部位或活性成分的提取分离、中药新药 的开发研制与中成药的生产中。该技术作为我 国中药制药工业目前亟须推广的高新技术之一， 它的大力推广应用，将有利于解决中药提取分 离与纯化中长期以来存在的诸多问题，可大大 加快中药产业现代化发展的进程。
一、大孔吸附树脂简介
沉降密度：干树脂重量（W）与水 中沉降后的体积（V）的比值。是树脂 体积与重量的换算参数，可用于准确评 价大孔吸附树脂吸附、洗脱效果。
比上柱量：达吸附终点时，单位质量干树 脂吸附夹带成分的总和。用于评价树脂吸附、 承载能力。比上柱量越大，承载能力越强，是 确定树脂用量的关键参数。计算公式为： S＝（M上－M残）／W 其中M上为上柱溶液中指标成分的质量（上 柱溶液体积×指标成分浓度）；或以上柱溶液 相当于药材质量表示，则为上柱溶液体积与单 位体积浸出液相当于药材质量的乘积。M残为 过柱流出液中指标成分的质量（过柱流出液体 积×指标成分浓度）。W为干树脂重量。
保留率：用于评价树脂纯化的效果、范 围、质量和效益。计算公式为： R％＝M洗脱／M上×100％ 其中M洗脱、M上同上。 纯度：用于评价树脂纯化的效果、范围、 质量和效益。计算公式为： P=M成分／M总团体×100％
其中M成分同上，M总固体为用洗脱溶剂洗
脱出的洗脱物总量。
3．类型与规格
大孔吸附树脂按其化学结构，即根据 骨架材料是否带功能基团，可分为非极性、 中等极性、极性和强极性四种类型。
1．组成与结构
大孔吸附树脂主要以苯乙烯、二乙烯苯等 为原料，在0.5％的明胶溶液中，加入一定比 例的致孔剂聚合而成。其中，苯乙烯为聚合单 体，二乙烯苯为交联剂，甲苯、二甲苯等作为 致孔剂，他们互相交联聚合形成了大孔吸附树 脂的多孔骨架结构。此外，大孔吸附树脂的聚 合单体还有2—甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、丙 烯腈、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、α—甲基丙烯 酸酯、丙烯酸胺、亚砜、氧化氮类等，交联剂 有双（α—甲基丙烯酸）乙二醇酯、甲基丙烯 酸等，致孔剂有石蜡、溶剂汽油、煤油、碳醇、 聚乙烯醇等。
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:
化工吸附分离技术PPT
变温吸附
在不同温度条件下进行吸附， 常用于分离沸点相近的组分。
吸附分离技术的应用领域
气体分离
液体分离
利用不同的气体在固体吸附剂上的吸附量 不同，实现气体混合物的分离。如工业尾 气的脱硫、脱硝处理。
利用不同的液体在固体吸附剂上的吸附量 不同，实现液体混合物的分离。如废水处 理、有机溶剂脱水等。
金属离子分离
有机物分离
利用固体吸附剂对金属离子的选择性吸附 作用，实现金属离子的分离和纯化。如海 水提铀、工业废水处理等。
利用固体吸附剂对有机物的吸附作用，实 现有机物的分离和纯化。如天然气的脱硫 、芳烃的分离等。
02
化工吸附分离技术分类
物理吸附分离技术
总结词
利用物理作用力进行吸附和分离的技术。
详细描述
物理吸附分离技术主要利用物质之间的范德华力或毛细管作用力进行吸附和分 离。常见的物理吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛等。该技术适用于气体和液 体的吸附和分离，具有操作简便、能耗低等优点。
开发高效吸附设备
研究新型吸附塔、过滤器等设备，提高设备效率 和降低能耗。
再生与循环利用
对吸附剂进行再生和循环利用，降低生产成本和 资源消耗。
环保法规与安全问题
严格环保标准
随着环保法规的日益严格，化工吸附分离技术需要更加注重环保 和节能。
安全性能评估
对新型吸附剂和技术进行安全性能评估，确保生产过程中的安全 可靠。
化工吸附分离技术
• 吸附分离技术概述 • 化工吸附分离技术分类 • 化工吸附分离技术应用实例 • 化工吸附分离技术的发展趋势与挑战 • 结论
01
吸附分离技术概述
吸附分离技术的定义
吸附分离技术
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吸附 在固体表面，从而实现混合物中不同组分间的分离。
在不同温度条件下进行吸附， 常用于分离沸点相近的组分。
吸附分离技术的应用领域
气体分离
液体分离
利用不同的气体在固体吸附剂上的吸附量 不同，实现气体混合物的分离。如工业尾 气的脱硫、脱硝处理。
利用不同的液体在固体吸附剂上的吸附量 不同，实现液体混合物的分离。如废水处 理、有机溶剂脱水等。
金属离子分离
有机物分离
利用固体吸附剂对金属离子的选择性吸附 作用，实现金属离子的分离和纯化。如海 水提铀、工业废水处理等。
利用固体吸附剂对有机物的吸附作用，实 现有机物的分离和纯化。如天然气的脱硫 、芳烃的分离等。
02
化工吸附分离技术分类
物理吸附分离技术
总结词
利用物理作用力进行吸附和分离的技术。
详细描述
物理吸附分离技术主要利用物质之间的范德华力或毛细管作用力进行吸附和分 离。常见的物理吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛等。该技术适用于气体和液 体的吸附和分离，具有操作简便、能耗低等优点。
开发高效吸附设备
研究新型吸附塔、过滤器等设备，提高设备效率 和降低能耗。
再生与循环利用
对吸附剂进行再生和循环利用，降低生产成本和 资源消耗。
环保法规与安全问题
严格环保标准
随着环保法规的日益严格，化工吸附分离技术需要更加注重环保 和节能。
安全性能评估
对新型吸附剂和技术进行安全性能评估，确保生产过程中的安全 可靠。
化工吸附分离技术
• 吸附分离技术概述 • 化工吸附分离技术分类 • 化工吸附分离技术应用实例 • 化工吸附分离技术的发展趋势与挑战 • 结论
01
吸附分离技术概述
吸附分离技术的定义
吸附分离技术
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吸附 在固体表面，从而实现混合物中不同组分间的分离。
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。
现代分离技术
行吸附，放出的吸附热量也大得多，与化学反应热数量 级相当，化学键结合能力强，不易脱附，所以化学吸附 是不可逆。
本节主要讨论是物理吸附分离过程。
（三）吸附剂
1. 吸附剂的特性参数 （1）比表面积a 指单位质量吸附剂所具有的吸附表面 积，单位为m2/g。 （2）吸附量Γ 指单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量， 单位为μg/g或者μmol/g等。 （3）覆盖率θ 指吸附量变化，定义为实际吸附量与覆 盖单分子层时的吸附量比值。
移动床主要用于含烃类原料气中提取烯经类组分的，如从 甲烷、氢混合气体中提取乙烯；目前在糖液脱色，油品精制 中也在使用。
（四）模拟移动床 当固体吸附剂在床层内固定不动，而通过旋转阀的控
制将各段相应的溶液进出口连续地向上移动， 这和进出
口位置不动，保持固体吸附剂自上而下地移动的结果是一 样的，这就是多段串联模拟移动床。
吸附操作通常是在低温下进行，然后提高操作温度使
被吸附的组分脱附，这就是变温吸附过程。但由于固体吸 附剂传热性能较差，变温吸附过程的能量利用和操作效率 都较低。
在高压下进行吸附操作，吸附效率可显著提高，在低
压下进行脱附操作，就可将吸附质脱除的更干净，这就是 变压吸附操作。变压吸附操作要比变温吸附操作经济、效 率高。
采用模拟移动床连续操作，吸附剂和解吸剂利用效率 高，吸附剂磨损消耗少，其用量仅为固定床的4%，解吸 剂用量仅为固定床的一半，且产品浓度高，能耗小。模拟 移动床用于分离各种异构体，如分离芳烃中的对二甲苯， 间二甲苯，邻二甲苯，以及分离果糖、葡萄糖异构体等过 程。
（五）流化床吸附操作与流化床-移动床联合吸附 流化床吸附操作是使流体自下而上流动，流体的流速
降温和加压对吸附有利；反之，升温和减压有利于 脱附。 （二）吸附速率
本节主要讨论是物理吸附分离过程。
（三）吸附剂
1. 吸附剂的特性参数 （1）比表面积a 指单位质量吸附剂所具有的吸附表面 积，单位为m2/g。 （2）吸附量Γ 指单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量， 单位为μg/g或者μmol/g等。 （3）覆盖率θ 指吸附量变化，定义为实际吸附量与覆 盖单分子层时的吸附量比值。
移动床主要用于含烃类原料气中提取烯经类组分的，如从 甲烷、氢混合气体中提取乙烯；目前在糖液脱色，油品精制 中也在使用。
（四）模拟移动床 当固体吸附剂在床层内固定不动，而通过旋转阀的控
制将各段相应的溶液进出口连续地向上移动， 这和进出
口位置不动，保持固体吸附剂自上而下地移动的结果是一 样的，这就是多段串联模拟移动床。
吸附操作通常是在低温下进行，然后提高操作温度使
被吸附的组分脱附，这就是变温吸附过程。但由于固体吸 附剂传热性能较差，变温吸附过程的能量利用和操作效率 都较低。
在高压下进行吸附操作，吸附效率可显著提高，在低
压下进行脱附操作，就可将吸附质脱除的更干净，这就是 变压吸附操作。变压吸附操作要比变温吸附操作经济、效 率高。
采用模拟移动床连续操作，吸附剂和解吸剂利用效率 高，吸附剂磨损消耗少，其用量仅为固定床的4%，解吸 剂用量仅为固定床的一半，且产品浓度高，能耗小。模拟 移动床用于分离各种异构体，如分离芳烃中的对二甲苯， 间二甲苯，邻二甲苯，以及分离果糖、葡萄糖异构体等过 程。
（五）流化床吸附操作与流化床-移动床联合吸附 流化床吸附操作是使流体自下而上流动，流体的流速
降温和加压对吸附有利；反之，升温和减压有利于 脱附。 （二）吸附速率
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
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在气相吸附中，吸附容量在很大程度上决定于微 孔，而在液相吸附中，过渡孔则起主要作用。
(2) 炭化树脂
由C、H等元素组成的聚合物，经过直接或间 接热处理得到的碳质吸附剂。
CHA-111树脂的外表面
MCH-111树脂的外表面
ND-900树脂的外表面
(3) 活性炭纤维(ACF)
根据生产中前驱体的不同，目前实现工业 化生产的活性炭纤维产品主要分为粘胶基 ACF、酚醛基ACF、聚丙稀腈基ACF(PANACF)、沥青基ACF(pitch-ACF)等。
1.1 吸附的定义
吸附是一种表面现象，是指固体表面的分子或原子因受力不 均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受 到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，被吸附分子在 吸附剂表面浓度高于溶液本体相中浓度。具有一定吸附能力 的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。
吸附剂
吸附质
相互作用 (如溶解)
Ø固液容易分离，在水体中不会引入新的污染物；
Ø对三废的适应性强，吸附材料耐酸、耐碱、耐有机溶剂、 耐氧化，对微生物污染和放射性也有一定的耐受能力；
Ø在治理废水的同时，富集回收了废水中的有用物质，实现 了废物资源化。
1.4 吸附剂的性能要求
Ø 大的比表面积和合适的孔径 Ø 较高的强度和耐磨性 Ø 颗粒大小均匀 Ø 具有一定的吸附分离能力 Ø 具有一定的商业规模及合理的价格
ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积， 有多种形式的制成品，与粉末状和颗粒状吸 附材料相比，吸附和脱附速率更快；另外， ACF在震动下不产生装填松动和过分密实的 现象，克服了在操作过程中形成沟槽和沉降 的问题。
3、吸附树脂（高分子吸附剂） macroreticular resin;
macroporous adsorbent; polymeric adsorbent
溶剂/水
1.2 吸附的分类
Ø物理吸附（范德华引力、偶极-偶极作用、氢键） Ø化学吸附（通过形成化学键的吸附 离子键、配位 键（螯合树脂）、易裂解的共价键(高分子催化剂)） Ø亲和吸附（对目标物呈现专一性或高选择性。这种 吸附专一性或分子识别性能，来源于氢键、范德华引 力、偶极-偶附剂 包括活性炭、活性炭纤维以及炭化树脂。其 中活性炭为微晶类碳系，微晶尺寸1-3nm。活性炭的整 体外观为无定形颗粒。
活性炭是一种非极性吸附剂，是由含碳为主的物质作原 料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为 暗黑色，有粒状和粉状两种。活性炭主要成分除碳以外， 还有少量的氧、氢、硫等元素，以及含有水分、灰分。 它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、 强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。
吸附性能
作用力 选择性 吸附层 吸附热 吸附速度 稳定性 温度的影响
吸附类型
物理吸附
化学吸附
分子引力 一般没选择 多层吸附
较小，一般在41.9 kJ/mol以内
快 不稳定，易解吸 温度升高，吸附量降低
化学键 有选择 单层吸附
较大，一般在83.7～418.7KJ/mol以内
较慢 较稳定，不易解吸 温度升高，吸附速度增加
物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。 在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在。 物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化 的。同一物质，可能在较低温度下进行物理吸附，而 在较高温度下往往又是化学吸附。
(1) 硅胶
硅胶有天然的，也有人工合 成的。天然的多孔SiO2通常 称为硅藻土，人工合成的称 为硅胶，用水玻璃制取。
二、吸附的基本理论
吸附分离技术
吸附分离脉络
概述 吸附的定义、分类、常用吸附剂和制法、附剂的性能要求
吸附的基本理论 吸附过程、吸附热力学、吸附动力学、吸附作用力、影响吸 附的因素、吸附剂的再生
吸附工艺 间歇吸附、固定床吸附、连续式吸附、脱附设备
吸附法的应用
一. 概述
20世纪70年代以来，吸附分离技术作为一种低能 耗的固相萃取分离技术，在环境保护领域中受到广泛 关注。它是利用具有较强吸附能力的多孔性固体吸附 剂，选择性的将一种或一类物质吸附在固体表面，从 而实现流体混合物中不同组分的分离。吸附过程实质 上是通过相界面上的吸附作用以达到一种或数种组分 在固相吸附剂上的富集浓缩。
酯基
有极性最 强的极性 基团，如 吡啶基、
氨基等
（2）树脂吸附剂的特点
Ø适用范围宽，废水中有机物浓度从几个到几万mg/L、从 极性有机物到非极性有机物均可用此法进行处理；
Ø吸附效率高，脱附再生容易；
Ø树脂性能稳定，使用寿命长，每年材料损耗大约为5%；
Ø工艺简单、操作简便，设备占地面积小，不需高温高压；
吸附树脂就是树 脂吸附剂，是利 用树脂能发生吸 附－解吸作用， 以达到物质的分 离、净化目的的 一类可以反复使 用的树脂。
（1）吸附树脂的分类
吸附树脂 非极性吸附树脂 中极性吸附树脂 极性吸附树脂 强极性吸附树脂
电荷均匀分 布，不带任
何功能基
含有酯基 一类的极
性基团
具有酰胺、亚砜、 腈等基团，这些 基团的极性大于
(1) 活性炭
与其它吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积， 通常可达500-1700m2/g，因而形成强大的吸 附能力。微孔的容积约为0.15-0.9mL/g，比表 面积占活性炭总比表面积的95%以上。过渡孔 的容积通常为0.02-0.1mL/g，比表面积一般不 超过总比表面积的5%；大孔的容积为0.20.5mL/g。
(2) 活性氧化铝
活性氧化铝：活性氧化铝 对水有较强的亲合力，因 此工业上常将其用作气 （液）体的干燥剂。而它 的再生温度又比分子筛低 得多。可用活性氧化铝干 燥的部分工业气体包括： Ar、He、H2、氟利昂、氟 氯烷等。另外，活性氧化 铝还可用作催化剂载体。
活性氧化铝Al(OH)3由三水合铝或三水铝矿加热脱水制成。根据制造 工艺不同，氧化铝分为低温氧化铝和高温氧化铝。前者的活化温度低 于600℃，其不同形态的氧化化铝包括ρ、χ、η和γ型氧化铝；后者的 活化温度为900-1000℃，其中包括кθ和δ氧化铝。一般在工业上所 用的氧化铝多用拜耳法制成，
(2) 炭化树脂
由C、H等元素组成的聚合物，经过直接或间 接热处理得到的碳质吸附剂。
CHA-111树脂的外表面
MCH-111树脂的外表面
ND-900树脂的外表面
(3) 活性炭纤维(ACF)
根据生产中前驱体的不同，目前实现工业 化生产的活性炭纤维产品主要分为粘胶基 ACF、酚醛基ACF、聚丙稀腈基ACF(PANACF)、沥青基ACF(pitch-ACF)等。
1.1 吸附的定义
吸附是一种表面现象，是指固体表面的分子或原子因受力不 均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受 到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，被吸附分子在 吸附剂表面浓度高于溶液本体相中浓度。具有一定吸附能力 的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。
吸附剂
吸附质
相互作用 (如溶解)
Ø固液容易分离，在水体中不会引入新的污染物；
Ø对三废的适应性强，吸附材料耐酸、耐碱、耐有机溶剂、 耐氧化，对微生物污染和放射性也有一定的耐受能力；
Ø在治理废水的同时，富集回收了废水中的有用物质，实现 了废物资源化。
1.4 吸附剂的性能要求
Ø 大的比表面积和合适的孔径 Ø 较高的强度和耐磨性 Ø 颗粒大小均匀 Ø 具有一定的吸附分离能力 Ø 具有一定的商业规模及合理的价格
ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积， 有多种形式的制成品，与粉末状和颗粒状吸 附材料相比，吸附和脱附速率更快；另外， ACF在震动下不产生装填松动和过分密实的 现象，克服了在操作过程中形成沟槽和沉降 的问题。
3、吸附树脂（高分子吸附剂） macroreticular resin;
macroporous adsorbent; polymeric adsorbent
溶剂/水
1.2 吸附的分类
Ø物理吸附（范德华引力、偶极-偶极作用、氢键） Ø化学吸附（通过形成化学键的吸附 离子键、配位 键（螯合树脂）、易裂解的共价键(高分子催化剂)） Ø亲和吸附（对目标物呈现专一性或高选择性。这种 吸附专一性或分子识别性能，来源于氢键、范德华引 力、偶极-偶附剂 包括活性炭、活性炭纤维以及炭化树脂。其 中活性炭为微晶类碳系，微晶尺寸1-3nm。活性炭的整 体外观为无定形颗粒。
活性炭是一种非极性吸附剂，是由含碳为主的物质作原 料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为 暗黑色，有粒状和粉状两种。活性炭主要成分除碳以外， 还有少量的氧、氢、硫等元素，以及含有水分、灰分。 它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、 强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。
吸附性能
作用力 选择性 吸附层 吸附热 吸附速度 稳定性 温度的影响
吸附类型
物理吸附
化学吸附
分子引力 一般没选择 多层吸附
较小，一般在41.9 kJ/mol以内
快 不稳定，易解吸 温度升高，吸附量降低
化学键 有选择 单层吸附
较大，一般在83.7～418.7KJ/mol以内
较慢 较稳定，不易解吸 温度升高，吸附速度增加
物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。 在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在。 物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化 的。同一物质，可能在较低温度下进行物理吸附，而 在较高温度下往往又是化学吸附。
(1) 硅胶
硅胶有天然的，也有人工合 成的。天然的多孔SiO2通常 称为硅藻土，人工合成的称 为硅胶，用水玻璃制取。
二、吸附的基本理论
吸附分离技术
吸附分离脉络
概述 吸附的定义、分类、常用吸附剂和制法、附剂的性能要求
吸附的基本理论 吸附过程、吸附热力学、吸附动力学、吸附作用力、影响吸 附的因素、吸附剂的再生
吸附工艺 间歇吸附、固定床吸附、连续式吸附、脱附设备
吸附法的应用
一. 概述
20世纪70年代以来，吸附分离技术作为一种低能 耗的固相萃取分离技术，在环境保护领域中受到广泛 关注。它是利用具有较强吸附能力的多孔性固体吸附 剂，选择性的将一种或一类物质吸附在固体表面，从 而实现流体混合物中不同组分的分离。吸附过程实质 上是通过相界面上的吸附作用以达到一种或数种组分 在固相吸附剂上的富集浓缩。
酯基
有极性最 强的极性 基团，如 吡啶基、
氨基等
（2）树脂吸附剂的特点
Ø适用范围宽，废水中有机物浓度从几个到几万mg/L、从 极性有机物到非极性有机物均可用此法进行处理；
Ø吸附效率高，脱附再生容易；
Ø树脂性能稳定，使用寿命长，每年材料损耗大约为5%；
Ø工艺简单、操作简便，设备占地面积小，不需高温高压；
吸附树脂就是树 脂吸附剂，是利 用树脂能发生吸 附－解吸作用， 以达到物质的分 离、净化目的的 一类可以反复使 用的树脂。
（1）吸附树脂的分类
吸附树脂 非极性吸附树脂 中极性吸附树脂 极性吸附树脂 强极性吸附树脂
电荷均匀分 布，不带任
何功能基
含有酯基 一类的极
性基团
具有酰胺、亚砜、 腈等基团，这些 基团的极性大于
(1) 活性炭
与其它吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积， 通常可达500-1700m2/g，因而形成强大的吸 附能力。微孔的容积约为0.15-0.9mL/g，比表 面积占活性炭总比表面积的95%以上。过渡孔 的容积通常为0.02-0.1mL/g，比表面积一般不 超过总比表面积的5%；大孔的容积为0.20.5mL/g。
(2) 活性氧化铝
活性氧化铝：活性氧化铝 对水有较强的亲合力，因 此工业上常将其用作气 （液）体的干燥剂。而它 的再生温度又比分子筛低 得多。可用活性氧化铝干 燥的部分工业气体包括： Ar、He、H2、氟利昂、氟 氯烷等。另外，活性氧化 铝还可用作催化剂载体。
活性氧化铝Al(OH)3由三水合铝或三水铝矿加热脱水制成。根据制造 工艺不同，氧化铝分为低温氧化铝和高温氧化铝。前者的活化温度低 于600℃，其不同形态的氧化化铝包括ρ、χ、η和γ型氧化铝；后者的 活化温度为900-1000℃，其中包括кθ和δ氧化铝。一般在工业上所 用的氧化铝多用拜耳法制成，