吸附分离技术与理论演示精品PPT课件
合集下载
第六章吸附分离课件
学习交流PPT
13
孔径和比表面积是评价吸附剂性能的重要参
数。一般来说，孔径越大，比表面积越小。比表 面积直接影响溶质的吸附容量，而适当的孔径有 利于溶质在空隙中的扩散，提高吸附容量和操作 速度。
学习交流PPT
14
• 离子交换剂（ion exchanger）
也称离子交换树脂。
由三部分组成：不溶性的三维空间网状结构 构成的树脂骨架；与骨架相连的功能基团；与功 能基团所带电荷相反的可移动的离子。
利用固体吸附的原理从液体或气体中除去有害成 分或分离回收有用目标产物的过程称为吸附操作。
学习交流PPT
3
• 马王堆中有木炭，可能用于 吸湿和防腐? ...
学习交流PPT
4
• 冰箱中除臭，活性炭。 • 工业应用，产品分离、脱色。
学习交流PPT
5
吸附种类：物理吸附、化学吸附、离子交换
• 物理吸附 吸附剂和吸附物通过分子间力（范德华力）
第六章 吸附分离技术和理论
学习交流PPT
1
6.1 吸附分离介质 6.2 吸附平衡理论 6.3 吸附过程传质动力学 6.4 固定床吸附 6.5 固定床吸附过程理论 6.6 膨胀床吸附 6.7 移动床和模拟移动床吸附 6.8 搅拌釜吸附
学习交流PPT
2
• 吸附（adsorption） 溶质从液相或气相转移到固相的过程。
学习交流PPT
18
阴离子交换剂
学习交流PPT
19
• 强碱性阴离子交换剂 一种含三甲胺基称为强碱I型，另一种含二甲
基-β-羟基-乙基胺基团，称为II型。对使用的pH范 围没有限制。
• 弱碱性阴离子交换剂 功能团可以是伯胺基-NH2、仲胺基=NH、叔
《吸附法修改版》PPT课件
2.吸附条件选择 〔1．无机盐的影响
无机盐存在，对吸附不仅无干扰，还有促 进作用〔盐析〕。 〔2．吸附pH〔 pH影响离解程度，影响吸附 量〕
弱酸物质：pH<pK 弱碱物质：pH>pK 〔呈分子状态〕
3.洗脱条件选择 最常用低级醇、酮或其水溶液解吸 解吸溶剂能使大孔网状聚合物吸附剂溶胀;选
用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
② 连续搅拌罐中的吸附
恒定浓度YF的料液，以 流速H连续流入搅拌罐，罐 内的初始时装有纯溶剂及量 为W的新鲜吸附剂，吸附剂 上溶质浓度为q并随时间而 变，溶液不断流出反响罐， 浓度Y随时间而变，罐内搅 拌均匀，等于出口浓度。
Thank You!
L/O/G/O
树脂的网络骨架
吸附pH选择
❖ 例：
的离子到溶液中 正吸附：吸有效成分 负吸附：吸杂质
物理吸附与化学吸附的特点
项目
物理吸附
化学吸附
作用力
范德华力
化学鍵力
吸附热
较小,接近液化 较大,接近反应
热
热
选择性
较差
有选择性
吸附速度
较快，需要的活 慢，需要一定
化能很小
的活化能
吸附分子层
单分子层或多分 子层
单分子
吸附的类型
发酵工业常用的吸附剂可分为: ❖ 疏水或非极性吸附剂:从极性溶媒(如水)内吸附溶质,
《吸附法修改版》PPT课 件
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！ 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除，谢谢！
6 吸附分离技术和理论
6 吸附分离技术和理论
• 吸附（adsorption）：溶质从液相或气相 转移到固相的现象。
• 按吸附作用力分：物理吸附、化学吸附、 离子交换。
• 应用：原料液脱色，除臭，目标产物的提 取、浓缩。
6.1 吸附分离介质
6.1.1 吸附剂（adsorbent）
● 活性炭：憎水性，脱色、脱臭、废气处理。 ●多孔树脂：聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂。 ●硅胶、氧化铝等吸附剂。
离子交换树脂的命名
序号 0 1 2 3 4 5 6
酸 强 弱 强弱 螯 两 氧
碱 酸 酸 碱碱 合 性 化
性 性 性 性性 性
还
原
性
骨 苯 丙 酚环 乙 尿 氯
架 乙 烯 醛氧 烯 醛 乙
名 烯 酸 系系 吡 系 烯
称系性
啶 系
系
6.1.2 离子交换剂性能的评价
交换容量：mmol/g干树脂，或mmol/ml湿
缺点：(1)需换热设备；(2)粒子稳定性差。 高密度吸附介质：
琼脂糖凝胶包埋微米级石英晶体(Streamline介质)； 琼脂糖凝胶包裹磁性Nd-Fe-B合金颗粒(NFBA-S介质) ； 琼脂糖凝胶包裹氧化锆-硅胶微球(4AZB介质) 。
图6图.图269.62.琼728脂StB糖rFeB包aAm-裹lSi氧n介e化质介锆质-硅胶介质
图6.31 膨胀床吸附操作过程
膨胀床优点
与固定床相比：可直接处理具体发 酵液或细胞匀浆液，从而可节省离 心或过滤等预处理过程。
与流化床相比：流体流动状态接近 平推流的方式，轴向饭混较低，效 率高。
与固定床相比膨胀床缺点
（1）操作复杂和繁琐，对操作人员 技能和熟练程度要求高；
（2）料液中的核酸、细胞碎片等可 与介质相互作用，造成介质颗粒聚 集，甚至造成沟流和床层塌陷；
• 吸附（adsorption）：溶质从液相或气相 转移到固相的现象。
• 按吸附作用力分：物理吸附、化学吸附、 离子交换。
• 应用：原料液脱色，除臭，目标产物的提 取、浓缩。
6.1 吸附分离介质
6.1.1 吸附剂（adsorbent）
● 活性炭：憎水性，脱色、脱臭、废气处理。 ●多孔树脂：聚苯乙烯，聚丙烯酸树脂。 ●硅胶、氧化铝等吸附剂。
离子交换树脂的命名
序号 0 1 2 3 4 5 6
酸 强 弱 强弱 螯 两 氧
碱 酸 酸 碱碱 合 性 化
性 性 性 性性 性
还
原
性
骨 苯 丙 酚环 乙 尿 氯
架 乙 烯 醛氧 烯 醛 乙
名 烯 酸 系系 吡 系 烯
称系性
啶 系
系
6.1.2 离子交换剂性能的评价
交换容量：mmol/g干树脂，或mmol/ml湿
缺点：(1)需换热设备；(2)粒子稳定性差。 高密度吸附介质：
琼脂糖凝胶包埋微米级石英晶体(Streamline介质)； 琼脂糖凝胶包裹磁性Nd-Fe-B合金颗粒(NFBA-S介质) ； 琼脂糖凝胶包裹氧化锆-硅胶微球(4AZB介质) 。
图6图.图269.62.琼728脂StB糖rFeB包aAm-裹lSi氧n介e化质介锆质-硅胶介质
图6.31 膨胀床吸附操作过程
膨胀床优点
与固定床相比：可直接处理具体发 酵液或细胞匀浆液，从而可节省离 心或过滤等预处理过程。
与流化床相比：流体流动状态接近 平推流的方式，轴向饭混较低，效 率高。
与固定床相比膨胀床缺点
（1）操作复杂和繁琐，对操作人员 技能和熟练程度要求高；
（2）料液中的核酸、细胞碎片等可 与介质相互作用，造成介质颗粒聚 集，甚至造成沟流和床层塌陷；
第六章-吸附分离PPT课件
吸下来。 – 对于易挥发溶质可用热水或蒸汽解吸。
36
• 从离子交换介质上洗脱
• 阶段洗脱法 分段改变洗脱液中的pH或盐浓度，使吸附在
柱上的各组分洗脱下来。
洗 脱 剂 浓 度
操作时间
37
• 梯度洗脱法 连续改变洗脱液中的pH或盐浓度，使吸附在
柱上的各组分被洗脱下来。通常采用一种低浓度 的盐溶液为起始溶液，另一种高浓度的盐溶液做 为最终溶液。两者通过一混合器混合。优于阶段 法。
20
• 离子交换容量：单位质量或单位体积的离 子交换剂所能吸附的一价离子的量（毫摩 尔数），是表征离子交换能力的主要参数。
21
• 吸附剂的制备
苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的聚合物最为常用，对其 侧链进行改造也可成为离子交换介质。
聚合过程中加入一种惰性成分，不参与反应，但能与 单体互溶，当用悬浮聚合合成时，它还必需不溶于水或微 溶于水。这种惰性组分可以是线性高分子聚合物，也可以 是能溶胀或不能溶胀聚合物的溶剂，其中以不能溶胀聚合 物的溶剂效果最好，用的也较普遍，称为致孔剂。在聚合 过程中，在聚合的液滴内，逐渐形成无数的凝胶微粒，四 周为惰性组分所包围。聚合结束后，利用溶剂萃取或水蒸 气蒸馏的方式将溶剂去除，因而留下了孔隙，形成大网格 结构。一般大网格吸附剂的颗粒直径为0.5mm～数mm左右。
45
• 6.7 移动床和模拟移动床吸附
• 移动床(moving bed) 希望能象气体吸收操作的液相那样，吸附操
作中的固相可以连续输入和排出吸附塔，与料液 形成逆流接触流动，则可实现连续稳态的吸附操 作。
46
47
• 模拟移动床
由于固相吸附剂移动不便且易造成堵塞。可 固定吸附剂，而移动切换液相（包括料液和洗脱 液）的入口和出口位置，如同移动固相一样，产 生与移动床相同的效果。
36
• 从离子交换介质上洗脱
• 阶段洗脱法 分段改变洗脱液中的pH或盐浓度，使吸附在
柱上的各组分洗脱下来。
洗 脱 剂 浓 度
操作时间
37
• 梯度洗脱法 连续改变洗脱液中的pH或盐浓度，使吸附在
柱上的各组分被洗脱下来。通常采用一种低浓度 的盐溶液为起始溶液，另一种高浓度的盐溶液做 为最终溶液。两者通过一混合器混合。优于阶段 法。
20
• 离子交换容量：单位质量或单位体积的离 子交换剂所能吸附的一价离子的量（毫摩 尔数），是表征离子交换能力的主要参数。
21
• 吸附剂的制备
苯乙烯和二乙烯苯聚合而成的聚合物最为常用，对其 侧链进行改造也可成为离子交换介质。
聚合过程中加入一种惰性成分，不参与反应，但能与 单体互溶，当用悬浮聚合合成时，它还必需不溶于水或微 溶于水。这种惰性组分可以是线性高分子聚合物，也可以 是能溶胀或不能溶胀聚合物的溶剂，其中以不能溶胀聚合 物的溶剂效果最好，用的也较普遍，称为致孔剂。在聚合 过程中，在聚合的液滴内，逐渐形成无数的凝胶微粒，四 周为惰性组分所包围。聚合结束后，利用溶剂萃取或水蒸 气蒸馏的方式将溶剂去除，因而留下了孔隙，形成大网格 结构。一般大网格吸附剂的颗粒直径为0.5mm～数mm左右。
45
• 6.7 移动床和模拟移动床吸附
• 移动床(moving bed) 希望能象气体吸收操作的液相那样，吸附操
作中的固相可以连续输入和排出吸附塔，与料液 形成逆流接触流动，则可实现连续稳态的吸附操 作。
46
47
• 模拟移动床
由于固相吸附剂移动不便且易造成堵塞。可 固定吸附剂，而移动切换液相（包括料液和洗脱 液）的入口和出口位置，如同移动固相一样，产 生与移动床相同的效果。
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
《吸附分离技术》课件
吸附分离技术的应用领域
01
02
03
04
化工领域
用于分离和纯化各种气体和液 体混合物，如天然气、石油、
化学原料等。
环保领域
用于处理工业废水、废气，去 除其中的有害物质，实现环保
治理。
能源领域
用于燃料油品脱硫、脱氮等处 理，提高油品质量和环保性能
。
医药领域
用于药物提取、分离和纯化， 以及生物制品的分离和纯化。
THANKS
感谢观看
实现高纯度产品的制备。
选择性
吸附剂可以选择性地吸附目标 组分，从而实现复杂混合物的 高选择性分离。
操作简便
吸附分离技术操作简单，易于 实现自动化控制，降低了生产 成本。
应用广泛
吸附分离技术适用于多种混合 物的分离和纯化，尤其在气体 、液体和固体的分离中具有广
泛应用。
缺点
再生困难
对于某些吸附剂，其再生比 较困难，导致吸附剂的利用 率降低。
《吸附分离技术》课件
• 吸附分离技术概述 • 吸附剂的种类与特性 • 吸附分离技术流程 • 吸附分离技术的优缺点 • 吸附分离技术的实际应用案例
01
吸附分离技术概述
吸附分离技术的定义
吸附分离技术是指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从混合物中分离出来的 技术。
吸附分离技术是一种物理分离方法，通过吸附剂与混合物中不同组分之间的相互作用力来实现组分的分 离。
控制吸附温度、压力、流速等条件，确保吸附效果最 佳。
吸附机理
了解吸附剂与被吸附物质之间的相互作用机制，如物 理吸附、化学吸附等。
解吸过程
解吸剂选择
选择能够将被吸附物质从吸附剂上解吸下来的溶剂或气体。
第八章-吸附分离法PPT课件
第八章 吸附分离法
第一节 概 述
2021
1
前言
利用适当的吸附剂，在一定的pH条件下，吸 附样品中的目标物质，然后再以适当的洗脱剂 将吸附的物质从吸附剂上解吸下来，达到浓缩 和提纯的目的。
广泛应用在各种生物行业，如酶、蛋白质、核 苷酸、抗生素、氨基酸等的分离纯化中。
2021
2
吸附法的特点
1、可不用或少用有机溶剂
2、操作简便、安全、设备简单
3、生产过程pH变化小，适用于稳定性较差的物质。
缺点：选择性差，收率不高，特别是无机吸附剂 性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大。
应用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不 吸附和不易吸附的杂质，再将样品洗脱；当需要 的成分较难吸附，则将杂质吸附除去，故吸附法 常用来除杂。
D 氢键力 另一种特殊的分子间作用力是氢键力。它是一种 介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱导 力、色散力都大。
吸附等温线
固体在溶液中的吸附，是溶质和溶剂分子争夺表 面的净结果，即在固液界面上，总是被溶质和溶剂两 种分子占满，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应与溶浓中 溶质的浓度和温度有关。
q* mc
m为分配系数。
适应条件：在低浓度范围之内 成立。当浓度较高时，上式无 效。
2021
19
吸附等温线
B)、Freundlich type 其经验公式为
q* kc1/n 其 中 ， k 和 n 为 常 数 ， n 一 般 在 110之间。 Freundlich等温线可以 描述大多数抗生素、类固醇、甾 类激素等在溶液中的吸附过程。
离子的电荷是交换吸附的决定因素，离子所带电荷越多， 它在吸附剂表面的相反电荷点上的吸附力就越强，电荷 相同的离子，其水化半径越小，越易被吸附。
第一节 概 述
2021
1
前言
利用适当的吸附剂，在一定的pH条件下，吸 附样品中的目标物质，然后再以适当的洗脱剂 将吸附的物质从吸附剂上解吸下来，达到浓缩 和提纯的目的。
广泛应用在各种生物行业，如酶、蛋白质、核 苷酸、抗生素、氨基酸等的分离纯化中。
2021
2
吸附法的特点
1、可不用或少用有机溶剂
2、操作简便、安全、设备简单
3、生产过程pH变化小，适用于稳定性较差的物质。
缺点：选择性差，收率不高，特别是无机吸附剂 性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大。
应用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不 吸附和不易吸附的杂质，再将样品洗脱；当需要 的成分较难吸附，则将杂质吸附除去，故吸附法 常用来除杂。
D 氢键力 另一种特殊的分子间作用力是氢键力。它是一种 介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱导 力、色散力都大。
吸附等温线
固体在溶液中的吸附，是溶质和溶剂分子争夺表 面的净结果，即在固液界面上，总是被溶质和溶剂两 种分子占满，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应与溶浓中 溶质的浓度和温度有关。
q* mc
m为分配系数。
适应条件：在低浓度范围之内 成立。当浓度较高时，上式无 效。
2021
19
吸附等温线
B)、Freundlich type 其经验公式为
q* kc1/n 其 中 ， k 和 n 为 常 数 ， n 一 般 在 110之间。 Freundlich等温线可以 描述大多数抗生素、类固醇、甾 类激素等在溶液中的吸附过程。
离子的电荷是交换吸附的决定因素，离子所带电荷越多， 它在吸附剂表面的相反电荷点上的吸附力就越强，电荷 相同的离子，其水化半径越小，越易被吸附。
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
化工原理 吸附PPT幻灯片
吸附剂的选择
活性炭： 吸附力强，分离效果好，来
源容易，价格低廉。粉末状的 活性炭吸附量最大，吸附力也 最强，但因颗粒太细，过滤分 离比较困难，颗粒活性炭过滤 较容易。
生产过程中根据分离物质的 特性来选择合适的吸附剂。
吸附剂的选择
活性炭纤维：
活性炭纤维是用中 间产物碳素纤维活化而 制得的一种纤维状吸附 剂。活性炭纤维孔细， 孔径分布范围窄，外表 面积大，吸附与解吸的 速度快，吸附容量大， 流体通过阻力小。
解吸过程
1. 选择洗脱剂原则 a. 洗脱剂应容易溶胀吸附剂,如大网格吸附剂； b. 洗脱剂对被吸附物有较大的溶解度。
2.吸附在高浓度盐溶液中（加盐析剂），则洗脱可仅 用水；
3.易挥发性物质，用热水或蒸汽解吸； 4.流速 （空间速度，线速度）：洗脱液的流速务必
恰当控制。如果太快，洗脱物在两相中的平衡过 程不完全；如果太慢，洗脱物会扩散。
吸附分子量小的物质，选择比表面积大孔径小的 吸附剂；极性化合物选择极性吸附剂，非极性化 合物选择非极性吸附剂。
影响吸附过程的因素
2.吸附物的性质： 1）结构相似的化合物，在其他条件相同时，高 熔点的由于溶解度较低故易被吸附； 2）溶质自身或在介质中能缔合时利于吸附； 3）吸附物若在介质中离解，吸附量下降； 4）若在极性介质中吸附，必须在等电点附近的 PH范围内进行。
小组成员与分工
学号 20116934 20116935 20116937 20116946 20116952 20116955 20116954
姓名 陈岚 吴夏莲 徐君怡 罗静 杨睿 魏友武 董鹏
参与制作 讲解第二部分PPT 制作第二部分PPT PPT汇总及补充 讲解第一部分PPT 制作第一部分PPT 第一部分资料收集 第二部分资料收集
吸附分离课件
抽余液与抽余液塔底物在抽余液塔进料/塔底 换热器E-2601换热升温后进入抽余液塔C2601，用于转阀穹顶密封及吸附塔封头冲洗 的对二乙基苯也返回到抽余液塔。抽余液塔 顶气体经抽余液塔顶空冷器A-2601冷却后进 入抽余液塔回流罐D-2604，罐顶气体经抽余 液塔顶放空气冷凝器E-2604冷却后进入抽余 液塔放空罐D-2605，液体自流回抽余液塔回 流罐，放空罐中液体在过冷条件下会析出游 离水。抽余液塔回流罐中物料全回流至抽余 液塔顶，抽余液塔侧线抽出C8芳烃，在流量 控制下进入抽余液塔侧线缓冲罐D-2603，作 为异构化装置的原料送出。
从抽余液塔或抽出液塔底分出的一部分解吸剂（约占 解吸剂循环总量的3%）送至解吸剂再蒸馏塔C2604处理。解吸剂再蒸馏塔热源为二甲苯塔底物料。 塔顶气体是再生后的解吸剂,返回抽余液塔循环使用， 塔底物是变质解吸剂,收集在塔底，定期用解吸剂再 蒸馏塔底泵P-2610送到二甲苯分馏装置重芳烃塔底 和重芳烃一起送出装置。 装置内设解吸剂罐T-2601和吸附分离储罐 T-2602。解吸剂罐内是洁净的解吸剂，用于系统解 吸剂的补充，为了防止由补充解吸剂带入系统重组分， 补充解吸剂需要经解吸剂再蒸馏塔处理后再进入系统。 吸附分离储罐用于储存装置维护时各用户排放的烃类， 罐中物料可以经流量控制返回至抽余液塔。
抽出液塔底物与塔进料换热后与抽余液塔底的解吸 剂混合，作为成品塔重沸器部分热源。抽出液塔重 沸热源采用二甲苯塔顶物料。 从抽出液塔顶分出的粗对二甲苯进入成品塔进料/ 塔底换热器E-2607,与成品塔底的物料换热升温后 进入成品塔。塔顶气体经成品塔顶空冷器A-2603冷 凝冷却后进入成品塔回流罐D-2607，回流罐底液体 用成品塔顶泵P-2608升压后，一部分作为回流打回 塔顶,另一部分送往歧化装置。塔底物即为对二甲苯 产品，经成品塔底泵P-2607升压后，与成品塔进料 换热后，经对二甲苯空冷器A-2604、对二甲苯后冷 器E-2610冷却后送至中间罐区对二甲苯检查罐T2603。成品塔底重沸热源有两个，一个是抽出液塔 和抽余液塔底的解吸剂，另一个是重芳烃塔顶气相 物料。
第十二章 新型吸附分离技术ppt课件
32
33
34
六、参数泵吸附分离技术
•原理：在前半循环周期（热半循环），在 较高温度下，固定床层内吸附剂的吸附容量 减少，混合物中溶质随向上流动的流动相上 升；在后半循环周期（冷半循环），冷水使 固定床层及流动相冷却，吸附剂的吸附容量 增加，溶质固定于吸附床层较高的位置，流 动相中难吸附组分被推向床层下方。经多次 反复循环，溶质（易于吸附组分）向上移动， 在床层内柱顶贮槽富集，而惰性组分（难吸 附组分）不断随流动相下移，在柱底贮槽富 集，从而达到分离。
•离子交换剂是一种带有可交换离子的不溶 性固体。 •离子交换是可逆的 。
26
•离子交换树脂：
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂 又分别有强型与弱型两种。 • 高分子酸、碱或盐的有机高聚物树脂。
27
离子交换过程可分为五步：
• 膜扩散
• • • •
颗粒扩散 交换反应 扩散到颗粒外表面 扩散到溶液主体
28
离子交换过程的设备与操作方式
•吸附 •再生 •第一次均压EQ1 •准备清洗PP •第二次均压EQ2 •下吹BD（逆降流层） •清洗P •升压RP
23
24
四、变浓度吸附分离技术
原理：液体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性 液体解吸再生。
•该过程用于液体混合物的主体分离。
25
•离子交换是应用离子交换剂进行混合物分 离和其他过程的技术。
9
酸
•活性氧化铝：铝的水化物加热脱水而成。比 表面20～50万m2/kg。吸湿容量大，适用周期 长。常用于高湿度气体脱水和干燥。 •分子筛： 合成沸石：多为结晶硅铝酸盐的多水化合物。 具有热稳定性和化学稳定性高，筛分、离子 交换、选择和吸附性能好等特点。对极性分 子尤其是水有高亲和力，能选择吸附不饱和 有机化合物。 炭分子筛：非极性吸附剂，比表面大（80～ 100 万 m2/kg ），空腔大，吸附能力高，机械 强度好，制备工艺简单，成本低，用途广。 多用于深度干燥，制备氮效果较好。
33
34
六、参数泵吸附分离技术
•原理：在前半循环周期（热半循环），在 较高温度下，固定床层内吸附剂的吸附容量 减少，混合物中溶质随向上流动的流动相上 升；在后半循环周期（冷半循环），冷水使 固定床层及流动相冷却，吸附剂的吸附容量 增加，溶质固定于吸附床层较高的位置，流 动相中难吸附组分被推向床层下方。经多次 反复循环，溶质（易于吸附组分）向上移动， 在床层内柱顶贮槽富集，而惰性组分（难吸 附组分）不断随流动相下移，在柱底贮槽富 集，从而达到分离。
•离子交换剂是一种带有可交换离子的不溶 性固体。 •离子交换是可逆的 。
26
•离子交换树脂：
阳离子交换树脂
阴离子交换树脂 又分别有强型与弱型两种。 • 高分子酸、碱或盐的有机高聚物树脂。
27
离子交换过程可分为五步：
• 膜扩散
• • • •
颗粒扩散 交换反应 扩散到颗粒外表面 扩散到溶液主体
28
离子交换过程的设备与操作方式
•吸附 •再生 •第一次均压EQ1 •准备清洗PP •第二次均压EQ2 •下吹BD（逆降流层） •清洗P •升压RP
23
24
四、变浓度吸附分离技术
原理：液体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性 液体解吸再生。
•该过程用于液体混合物的主体分离。
25
•离子交换是应用离子交换剂进行混合物分 离和其他过程的技术。
9
酸
•活性氧化铝：铝的水化物加热脱水而成。比 表面20～50万m2/kg。吸湿容量大，适用周期 长。常用于高湿度气体脱水和干燥。 •分子筛： 合成沸石：多为结晶硅铝酸盐的多水化合物。 具有热稳定性和化学稳定性高，筛分、离子 交换、选择和吸附性能好等特点。对极性分 子尤其是水有高亲和力，能选择吸附不饱和 有机化合物。 炭分子筛：非极性吸附剂，比表面大（80～ 100 万 m2/kg ），空腔大，吸附能力高，机械 强度好，制备工艺简单，成本低，用途广。 多用于深度干燥，制备氮效果较好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
凝胶型：纤维素凝胶， 琼脂糖凝胶，匍聚糖 凝胶等。
10
吸附剂通常应具备以下特征：
（1）较高的选择性以达到一定的分离要求； （2）较大的吸附容量以减小用量； （3）较好的动力学及传递性质以实现快速吸附； （4）较高的化学及热稳定性，不溶或极难溶于待
处理流体以保证吸附剂的数量和性质； （5）较高的硬度及机械强度以减小磨损和侵蚀； （6）较好的流动性以便于装卸； （7）较高的抗污染能力以延长使用寿命； （8）较好的惰性以避免发生不期望的化学反应； （9）易再生； （10）价格便宜。
吸附热 吸附速度
温度 可逆性
较小，⋖41.9kj/mol 快，几乎不要活化能
较大，相当于化学反应热，83.7418.7kj/mol
较慢，需要活化能
放热过程，低温有利于吸附
温度升高，吸附速度增加
可逆，较易解析
化学键大时，吸附不可逆
9
2 吸附分离介质
多孔型：活性炭、硅胶、 硅藻土；大网格吸附 剂：有机高分子材料， 如聚苯乙烯，聚酯。
体或气体中某一组分具有选 择性吸附的能力，使其富集 在吸附剂表面，再用适当的 洗脱剂将其解吸达到分离纯 化的过程。液相(气相)→固相
——吸附剂、吸附物
应用：广泛应用于原料脱色、
脱臭，目标产物提取、浓缩 和粗分离
吸附 剂
吸附 质
脱附：吸附的逆过程
4
❖ 吸附过程通常包括：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。
炭分子筛（CMS）较活性炭具有更小的孔径（2～10Å）和更
窄的孔径分布，可用于分离更小的气体分子，如从空气中分离N2。
15
活性炭对物质的吸附规律
❖ 非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性物质具有 较强的吸附，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中 的吸附能力。
❖ 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：
（1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物
（2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物
（3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物
（4）pH 值的影响
碱性 中性吸附 酸性洗脱
酸性 中性吸附 碱性洗脱
（5）温度 未平衡前 随温度升高而增加
16
活性碳净水处理 ❖ 活性碳应用于工业废水，主要为有机物、氯气及微量不纯物之去除， 其亦常与离子交换树脂组合以制造超纯水。用于废水处理，主要是去 除一般难处理之有机化合物、卤化物、酚类、水银及一些无机金属离 子，如：Sb, As, Bi, Cr及Sn等。活性碳的选择依处理的水別及目的 其也各不相同。
吸附分离技术和理论
1
吸附现象
A rain – damp(吸湿)
B 冰箱除异味 C 变色硅胶
2
内容提要：
❖ 1.吸附的一般过程。 ❖ 2.吸附的类型及主要特点。 ❖ 3.吸附平衡理论概述。 ❖ 4.吸附过程及工艺计算。 ❖ 5.亲和吸附剂的选择原则。 ❖ 6.离子交换树脂的分类及作用机理。
3
定义：吸附是利用吸附剂对液
14
锦纶活性炭
活性炭纤维是用炭素纤维活化而制得的一种纤维状吸附剂，
可做成毛毡状、纸片状、布料状、蜂巢状等。活性纤维的外表面积 比颗粒活性炭大，吸附和解吸速度比颗粒状活性炭大，且阻力小， 容易使气体或液体透过，近年来作为活性炭新品种正在推广应用。
球形炭化树脂是采用球形大孔吸附树脂为原料，经炭化、高
温裂解及活化制成的吸附剂。与其他形状活性炭相比，球形炭化树 脂不易掉屑而污染被处理物系，且可与被处理气体或液体均匀接触 ，气体和液体通过球形吸附剂床层时的阻力小。通过控制聚合条件 ，改变原料配比等手段可得到不同孔结构和不同性能的炭化树脂。
面上形成多分子层或
单分子层。
7
吸附类型与特性
1. 物理吸附 2. 化学吸附 3. 交换吸附
极性吸附 离子交换吸附
8
实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下
吸附性能 作用力
选择性 吸附层
物理吸附
分子引力（范德华力）
没有选择性 单分子或多分子吸附层Biblioteka 化学吸附剩余化学键力
有选择性 只能形成单分子吸附层
在蛋白质分离中特别重要；
③ 可直接从发酵液中分离所需
的产物，成为发酵与分离的 缺点：
耦合过程，从而可消除某些 产物对微生物的抑制作用； ④ 溶质和吸附剂之间的相互作
✓选择性差 ✓收率低
用及吸附平衡关系通常是非
✓无机吸附剂性能不稳定
线性关系，故设计比较复杂，
✓不能连续操作，劳动强度大
实验的工作量较大。
✓碳粉等吸附剂有粉尘污染
6
吸附机理
固体的表面性质——固体表面分子（或原子）所处的状
态与固体内部分子（或原子）所处的状态不同
界面
固体表面分子(或原
子)处于特殊的状态。
固体内部分子所受的
力是对称的，故彼此
处于平衡。但在界面
分子的力场是不饱和
的，即存在一种固体
的表面力，它能从外
界吸附分子、原子、
或离子，并在吸附表
（1） 饮用水水源之净化，包括水内含色、臭、合成洗涤剂 及农药等之去除
（2） 工业及产业用水之处理 （3） 家庭废水之处理及再利用 （4） 工业及产业废水之处理及再利用 （5） 垃圾渗出水处理
17
活性碳的再生
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
5
吸附法的特点：
优点：
① 常用于从稀溶液中将溶质分 离出来，由于受固体吸附剂 的限制，处理能力较小；
② 对溶质的作用较小，这一点
✓有机溶剂掺入少 ✓ 操作简便，安全，设备简单 ✓ pH变化小，适于稳定性差的物质
活化：把
碳渣造成发 达的多孔结 构
主要有两 种方法： （1）气体 法；
（2）药剂 法。
12
13
2）种类：粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭
吸附能力为粉末活性炭＞颗粒活性炭＞锦纶活性 炭
活性炭种类
颗粒大小
表面积
吸附力 吸附量
洗脱
粉末活性炭
小
大
大
大
难
颗粒活性炭
较小
较大
较小
较小
难
锦纶活性炭
大
小
小
小
易
粉末活性炭
11
活性炭
1）组成结构：由木屑、兽骨、兽血或煤屑等原料高温（800℃）碳
化而成的多孔网状结构
制造过程示意图
炭化 →破碎、造粒
原料
捏合成型→炭化
活化→洗涤→
→干燥→筛分
粉状碳成品 粒状碳成品
一般来说，吸附量主要受小孔支配，但对于分子量（或 分子直径）较大的吸附质，小孔几乎不起作用。
所以，在实际应用中，应根据吸附质的直径大小和活性 炭的孔径分布来选择合适的活性炭。
10
吸附剂通常应具备以下特征：
（1）较高的选择性以达到一定的分离要求； （2）较大的吸附容量以减小用量； （3）较好的动力学及传递性质以实现快速吸附； （4）较高的化学及热稳定性，不溶或极难溶于待
处理流体以保证吸附剂的数量和性质； （5）较高的硬度及机械强度以减小磨损和侵蚀； （6）较好的流动性以便于装卸； （7）较高的抗污染能力以延长使用寿命； （8）较好的惰性以避免发生不期望的化学反应； （9）易再生； （10）价格便宜。
吸附热 吸附速度
温度 可逆性
较小，⋖41.9kj/mol 快，几乎不要活化能
较大，相当于化学反应热，83.7418.7kj/mol
较慢，需要活化能
放热过程，低温有利于吸附
温度升高，吸附速度增加
可逆，较易解析
化学键大时，吸附不可逆
9
2 吸附分离介质
多孔型：活性炭、硅胶、 硅藻土；大网格吸附 剂：有机高分子材料， 如聚苯乙烯，聚酯。
体或气体中某一组分具有选 择性吸附的能力，使其富集 在吸附剂表面，再用适当的 洗脱剂将其解吸达到分离纯 化的过程。液相(气相)→固相
——吸附剂、吸附物
应用：广泛应用于原料脱色、
脱臭，目标产物提取、浓缩 和粗分离
吸附 剂
吸附 质
脱附：吸附的逆过程
4
❖ 吸附过程通常包括：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。
炭分子筛（CMS）较活性炭具有更小的孔径（2～10Å）和更
窄的孔径分布，可用于分离更小的气体分子，如从空气中分离N2。
15
活性炭对物质的吸附规律
❖ 非极性吸附剂，在极性介质中，对非极性物质具有 较强的吸附，因此在水中吸附能力大于有机溶剂中 的吸附能力。
❖ 针对不同的物质，活性炭的吸附遵循以下规律：
（1）对极性基团多的化合物的吸附力大于极性基团少的化合物
（2）对芳香族化合物的吸附能力大于脂肪族化合物
（3）对相对分子量大的化合物的吸附力大于相对分子量小的化合物
（4）pH 值的影响
碱性 中性吸附 酸性洗脱
酸性 中性吸附 碱性洗脱
（5）温度 未平衡前 随温度升高而增加
16
活性碳净水处理 ❖ 活性碳应用于工业废水，主要为有机物、氯气及微量不纯物之去除， 其亦常与离子交换树脂组合以制造超纯水。用于废水处理，主要是去 除一般难处理之有机化合物、卤化物、酚类、水银及一些无机金属离 子，如：Sb, As, Bi, Cr及Sn等。活性碳的选择依处理的水別及目的 其也各不相同。
吸附分离技术和理论
1
吸附现象
A rain – damp(吸湿)
B 冰箱除异味 C 变色硅胶
2
内容提要：
❖ 1.吸附的一般过程。 ❖ 2.吸附的类型及主要特点。 ❖ 3.吸附平衡理论概述。 ❖ 4.吸附过程及工艺计算。 ❖ 5.亲和吸附剂的选择原则。 ❖ 6.离子交换树脂的分类及作用机理。
3
定义：吸附是利用吸附剂对液
14
锦纶活性炭
活性炭纤维是用炭素纤维活化而制得的一种纤维状吸附剂，
可做成毛毡状、纸片状、布料状、蜂巢状等。活性纤维的外表面积 比颗粒活性炭大，吸附和解吸速度比颗粒状活性炭大，且阻力小， 容易使气体或液体透过，近年来作为活性炭新品种正在推广应用。
球形炭化树脂是采用球形大孔吸附树脂为原料，经炭化、高
温裂解及活化制成的吸附剂。与其他形状活性炭相比，球形炭化树 脂不易掉屑而污染被处理物系，且可与被处理气体或液体均匀接触 ，气体和液体通过球形吸附剂床层时的阻力小。通过控制聚合条件 ，改变原料配比等手段可得到不同孔结构和不同性能的炭化树脂。
面上形成多分子层或
单分子层。
7
吸附类型与特性
1. 物理吸附 2. 化学吸附 3. 交换吸附
极性吸附 离子交换吸附
8
实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下
吸附性能 作用力
选择性 吸附层
物理吸附
分子引力（范德华力）
没有选择性 单分子或多分子吸附层Biblioteka 化学吸附剩余化学键力
有选择性 只能形成单分子吸附层
在蛋白质分离中特别重要；
③ 可直接从发酵液中分离所需
的产物，成为发酵与分离的 缺点：
耦合过程，从而可消除某些 产物对微生物的抑制作用； ④ 溶质和吸附剂之间的相互作
✓选择性差 ✓收率低
用及吸附平衡关系通常是非
✓无机吸附剂性能不稳定
线性关系，故设计比较复杂，
✓不能连续操作，劳动强度大
实验的工作量较大。
✓碳粉等吸附剂有粉尘污染
6
吸附机理
固体的表面性质——固体表面分子（或原子）所处的状
态与固体内部分子（或原子）所处的状态不同
界面
固体表面分子(或原
子)处于特殊的状态。
固体内部分子所受的
力是对称的，故彼此
处于平衡。但在界面
分子的力场是不饱和
的，即存在一种固体
的表面力，它能从外
界吸附分子、原子、
或离子，并在吸附表
（1） 饮用水水源之净化，包括水内含色、臭、合成洗涤剂 及农药等之去除
（2） 工业及产业用水之处理 （3） 家庭废水之处理及再利用 （4） 工业及产业废水之处理及再利用 （5） 垃圾渗出水处理
17
活性碳的再生
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
5
吸附法的特点：
优点：
① 常用于从稀溶液中将溶质分 离出来，由于受固体吸附剂 的限制，处理能力较小；
② 对溶质的作用较小，这一点
✓有机溶剂掺入少 ✓ 操作简便，安全，设备简单 ✓ pH变化小，适于稳定性差的物质
活化：把
碳渣造成发 达的多孔结 构
主要有两 种方法： （1）气体 法；
（2）药剂 法。
12
13
2）种类：粉末活性炭、颗粒活性炭、锦纶活性炭
吸附能力为粉末活性炭＞颗粒活性炭＞锦纶活性 炭
活性炭种类
颗粒大小
表面积
吸附力 吸附量
洗脱
粉末活性炭
小
大
大
大
难
颗粒活性炭
较小
较大
较小
较小
难
锦纶活性炭
大
小
小
小
易
粉末活性炭
11
活性炭
1）组成结构：由木屑、兽骨、兽血或煤屑等原料高温（800℃）碳
化而成的多孔网状结构
制造过程示意图
炭化 →破碎、造粒
原料
捏合成型→炭化
活化→洗涤→
→干燥→筛分
粉状碳成品 粒状碳成品
一般来说，吸附量主要受小孔支配，但对于分子量（或 分子直径）较大的吸附质，小孔几乎不起作用。
所以，在实际应用中，应根据吸附质的直径大小和活性 炭的孔径分布来选择合适的活性炭。