吸附与离子交换课件
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吸附和离子交换专题教育课件
在分析上，活性炭可用来吸附、气体有机物， 也能够在多元素富集中作为痕量载体应用。 活性炭旳吸附速度一般较快，一般只要把活 性炭与试液共振荡3-5分钟，接着用滤纸过滤， 即可定量吸附待测成份。
9
高温炭化
活化,800~900℃
木材、煤、果壳
炭渣
活性炭
隔绝空气，600℃
活化剂：ZnCl2
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 吸附量 洗脱
Vp
1
b
1
p
6）强度：抗压、耐磨
表6-2常用吸附剂旳物理性质
23
3.吸附平衡
当吸附质旳吸附速率=解吸速率 V吸附=V解吸
即在单位时间内吸附数量等于解吸旳数量，则吸附 质在溶液中旳浓度C与在吸附剂表面上旳浓度都 不再变时，即到达吸附平衡，此时吸附质在溶液 旳浓度C叫平衡浓度。
24
吸附等温线
在一定T下，q随平衡浓度C变化旳曲线 （q=f(C)）叫吸附等温线。用数学公式描述 则叫吸附等温方程。
吸附操作过程
（I）树脂预处理（洗涤去杂、转型） （II）上柱互换（正上柱、倒上柱） （III）洗脱（正洗脱、负洗脱） （IV）树脂再生
34
传质速率影响原因
I: 吸附剂外表面液膜 扩散传质阻力 II:吸附剂孔内扩散及 表面扩散阻力
III:吸附剂表面吸附速度
液膜扩散速率控制 内扩散速率控制 表面吸附速率控制
气相吸附平衡—吸附等温方程（三种）
朗谬尔公式（Langmuir）
费兰德利希公式（Freundlich）
BET公式
25
1）Langmuir方程
假定：1）均匀表面。 2）单分子层吸附。 3）吸附分子间无作用力。 4）吸附机理相同。
单组分吸附：
9
高温炭化
活化,800~900℃
木材、煤、果壳
炭渣
活性炭
隔绝空气，600℃
活化剂：ZnCl2
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 吸附量 洗脱
Vp
1
b
1
p
6）强度：抗压、耐磨
表6-2常用吸附剂旳物理性质
23
3.吸附平衡
当吸附质旳吸附速率=解吸速率 V吸附=V解吸
即在单位时间内吸附数量等于解吸旳数量，则吸附 质在溶液中旳浓度C与在吸附剂表面上旳浓度都 不再变时，即到达吸附平衡，此时吸附质在溶液 旳浓度C叫平衡浓度。
24
吸附等温线
在一定T下，q随平衡浓度C变化旳曲线 （q=f(C)）叫吸附等温线。用数学公式描述 则叫吸附等温方程。
吸附操作过程
（I）树脂预处理（洗涤去杂、转型） （II）上柱互换（正上柱、倒上柱） （III）洗脱（正洗脱、负洗脱） （IV）树脂再生
34
传质速率影响原因
I: 吸附剂外表面液膜 扩散传质阻力 II:吸附剂孔内扩散及 表面扩散阻力
III:吸附剂表面吸附速度
液膜扩散速率控制 内扩散速率控制 表面吸附速率控制
气相吸附平衡—吸附等温方程（三种）
朗谬尔公式（Langmuir）
费兰德利希公式（Freundlich）
BET公式
25
1）Langmuir方程
假定：1）均匀表面。 2）单分子层吸附。 3）吸附分子间无作用力。 4）吸附机理相同。
单组分吸附：
植物根系对离子的交换吸附课件
(1)根与土壤溶液的离子交换： CO2-３ 、H+ 、 HCO－ ３ 这些
离子可以和根外土壤溶液中以及土壤胶粒上的一些离子如 K+、Cl-等发生交换 ,结果土壤溶液中的离子或土壤胶粒上的 离子被转移到根表面。如此往复,根系便可不断吸收矿质。
(2) 接触交换： 当根系和土壤胶粒接触时 , 根系表面的离子可
离子从根表面进入根导管的途径有质外 体和共质体两种
(1)质外体途径 根部有一个与外界溶液保持扩散平衡、 自由出入的外部区域称为质外体，又称自由空间。 (2)共质体途径 离子通过自由空间到达原生质表面后,可 通过主动吸收或被动吸收的方式进入原生质。在细胞内 离子可以通过内质网及胞间连丝从表皮细胞进入木质部 薄壁细胞，然后再从木质部薄壁细胞释放到导管中。
四)土壤pH值
土壤pH值对矿质元素吸收的影响,因离子性质不 同而异，一般阳离子的吸收速率随pH值升高而加 速;而阴离子的吸收速率则随pH值增高而下降 pH值对阴阳离子影响不同的原因,认为与组成细 胞质的蛋白质为两性电解质有关。 一般认为土壤溶液pH值对植物营养的间接影响 比直接影响大得多。例如引起元素沉淀和淋失、 引起植物中毒。一般植物最适生长的pH值在6～7 之间,但有些植物喜稍酸环境,如茶、马铃薯、烟草 等,还有一些植物喜偏碱环境,如甘蔗和甜菜等
(二)通气状况
土壤通气状况直接影响到根系的呼吸作用， 通气良好时根系吸收矿质元素速度快。因 此,增施有机肥料,改善土壤结构,加强中耕松 土等改善土壤通气状况的措施能增强植物 根系对矿质元素的吸收。土壤通气除增加 氧气外,还有减少CO２的作用。
(三)土壤溶液浓度
当土壤溶液浓度很低时 ,根系吸收矿质元 素的速度,随着浓度的增加而增加,但达到某 一浓度时,再增加离子浓度,根系对离子的吸 收速度不再增加。这一现象可用离子载体 的饱和效应来说明。浓度过高 , 会引起水分 的反渗透 , 导致“烧苗”。所以，向土壤中 施用化肥过度 , 或叶面喷施化肥及农药的浓 度过大,都会引起植物死亡,应当注意避免。
污水的吸附法离子交换法优秀课件
污水的吸附法离子 交换法
第一节 吸附法
一、定义
• 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或 几种污染物，以便回收或去除它们，从 而使废水得到净化的方法。
吸附法作用-应用领域
• 化工 • 环境保护 • 医药卫生 • 生物工程等领域
吸附法作用-应用方向
• 化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化 废气、回收溶剂和脱除水中的微量污染物。 在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜 分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体 及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理 手段。利用吸附法进行水处理，具有适应范 围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸 附剂可重复使用等优点。
4. 腐植酸类吸附剂
种类：天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐 煤等，它们可以直接使用或经简单处理后使用；将 富含腐植酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐植酸 系树脂。
2.吸附剂种类
• 活性炭（活性炭纤维） • 吸附树脂 • 腐植酸类吸附剂 • 改性淀粉类吸附剂 • 改性纤维素类吸附剂 • 以及其他可吸收污染物质的药剂、
物料等
1. 活性炭 在水处理中较多采用颗粒活性炭。
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。
2.活性炭纤维
• 活性炭纤维是一种新型高效吸附材料。 它是有机炭纤维经活化处理后形成的。 具有发达的微孔结构，巨大的比表面积， 以及众多的官能团，因此，吸附性能大 大超过目前普通的活性炭。
3、吸附树脂-种类、性能和应用
• 吸附树脂按基本结构分类，可分类为非极性、中 极性、极性和强极性四种类型。常见产品有美国 Amberlite XAD系列，日本HP系列，法国Duolite A系列等。此外，国内一些单位也研制出一些性 能优良的大孔吸附树脂。吸附树脂具有适应性大、 应用范围广、吸附选择性好、稳定性高等优点， 因此国内外对吸附树脂在水处理方面的应用进行 了大量的研究。目前，吸附树脂可用于去除废水 中的重金属脂肪酸钠盐、阴离子表面活性剂、酚 类物质、稀土元素、对苯二甲酸、苯胺、氟离子 等。
第一节 吸附法
一、定义
• 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或 几种污染物，以便回收或去除它们，从 而使废水得到净化的方法。
吸附法作用-应用领域
• 化工 • 环境保护 • 医药卫生 • 生物工程等领域
吸附法作用-应用方向
• 化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化 废气、回收溶剂和脱除水中的微量污染物。 在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜 分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体 及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理 手段。利用吸附法进行水处理，具有适应范 围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸 附剂可重复使用等优点。
4. 腐植酸类吸附剂
种类：天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐 煤等，它们可以直接使用或经简单处理后使用；将 富含腐植酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐植酸 系树脂。
2.吸附剂种类
• 活性炭（活性炭纤维） • 吸附树脂 • 腐植酸类吸附剂 • 改性淀粉类吸附剂 • 改性纤维素类吸附剂 • 以及其他可吸收污染物质的药剂、
物料等
1. 活性炭 在水处理中较多采用颗粒活性炭。
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。
2.活性炭纤维
• 活性炭纤维是一种新型高效吸附材料。 它是有机炭纤维经活化处理后形成的。 具有发达的微孔结构，巨大的比表面积， 以及众多的官能团，因此，吸附性能大 大超过目前普通的活性炭。
3、吸附树脂-种类、性能和应用
• 吸附树脂按基本结构分类，可分类为非极性、中 极性、极性和强极性四种类型。常见产品有美国 Amberlite XAD系列，日本HP系列，法国Duolite A系列等。此外，国内一些单位也研制出一些性 能优良的大孔吸附树脂。吸附树脂具有适应性大、 应用范围广、吸附选择性好、稳定性高等优点， 因此国内外对吸附树脂在水处理方面的应用进行 了大量的研究。目前，吸附树脂可用于去除废水 中的重金属脂肪酸钠盐、阴离子表面活性剂、酚 类物质、稀土元素、对苯二甲酸、苯胺、氟离子 等。
离子交换层析ppt课件 (2)
所有Na+已被H+置换完毕。
由于穿透在离子交换操作中
非常重要，所以这样的曲线
常称作穿透曲线。
a
。在穿透曲线为对称的情况
下，体积b代表柱在该工作 条件下的工作容量。
图5-19
b
也称工作容量 （估计值） 离子交换柱的穿透曲线
二、离子交换层析的知识准备
（一）离子交换层析原理
液相间操作，通过交换树脂后，固、液相已实现分离，故 易于操作，便于维护。带有正电荷的称之为阴离子交换树 脂，而带有负电荷的称之为阳离子树脂。固定相是具有固 定离子的树脂。由于电中性的要求，固定离子吸引等量电 荷的反号离子。反号离子则因与固定离子亲和力大小的不 同而分离。某些无机物也可作为离子交换剂。
二、离子交换层析的知识准备
（三）离子交换层析介质的分类
• 交联度大，网孔变小，大分子量的离子不 能进入树脂颗粒内发生离子交换。
• 在不影响分离的情况下，以采用交联度较 高的树脂为好，这样可以提高树脂对离子 的选择性 。
二、离子交换层析的知识准备
（三）离子交换层析介质的分类
树脂resin（据所含交换基团的性质分） 阳离子交换树脂
图5-17 水的软化流程
一、认识离子交换层析
（一）离子交换层析
• 离子交换剂 （ 离子交换层析介质 、 离子交 换树脂）在惰性载体上引入带有电荷的活性基团
即离子交换剂。
按活性功能基团带电荷性质不同 阳离子交换剂 — 带负电荷，与阳离子交换 阴离子交换剂 — 带正电荷，与阴离子交换
（二）离子交换层析的特点
二、离子交换层析的知识准备
（三）离子交换层析介质的分类
无机
水合氧化物、多价金属的酸性盐、杂多酸盐、 应用
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。
《离子交换分离法》课件
将含有所需离子的化合物溶解在溶 剂中，再加入凝胶剂形成溶胶，经 过老化、凝胶化、干燥等步骤制备 成离子交换剂。
化学键合法
将具有特定功能的有机物通过化学 键合作用固定在载体上，制备成具 有特定功能的离子交换剂。
离子交换剂的性能指标
交换容量
指单位质量的离子交换剂所 能交换离子的量，是衡量离 子交换剂性能的重要指标之 一。
在食品工业中的应用
食品添加剂生产
离子交换分离法可用于生 产食品添加剂，如柠檬酸 、苹果酸等，提高产品质 量和纯度。
果汁和乳制品加工
在果汁和乳制品加工过程 中，离子交换分离法可用 于去除杂质离子，提高产 品的口感和品质。
食品包装材料处理
离子交换分离法可用于食 品包装材料的处理，去除 其中的有害物质，提高食 品安全。
《离子交换分离法 》ppt课件
目 录
• 离子交换分离法简介 • 离子交换剂 • 离子交换分离法的基本操作 • 离子交换分离法的应用实例 • 离子交换分离法的优缺点及发展前景
01
CATALOGUE
离子交换分离法简介
离子交换分离法的定义
离子交换分离法是一种利用离子交换 剂与溶液中的离子进行可逆交换，从 而实现离子或离子的混合物分离的方 法。
选择性
指离子交换剂对不同离子的 选择性差异，通常用某一离 子的交换容量与另一离子的 交换容量的比值来表示。
平衡速度
指离子交换剂与溶液中的离 子达到平衡状态所需的时间 ，是衡量离子交换剂性能的 重要指标之一。
再生性能
指离子交换剂在使用过程中 经过多次再生后性能的保持 能力，是衡量离子交换剂性 能的重要指标之一。
05
CATALOGUE
离子交换分离法的优缺点及发展前景
化学键合法
将具有特定功能的有机物通过化学 键合作用固定在载体上，制备成具 有特定功能的离子交换剂。
离子交换剂的性能指标
交换容量
指单位质量的离子交换剂所 能交换离子的量，是衡量离 子交换剂性能的重要指标之 一。
在食品工业中的应用
食品添加剂生产
离子交换分离法可用于生 产食品添加剂，如柠檬酸 、苹果酸等，提高产品质 量和纯度。
果汁和乳制品加工
在果汁和乳制品加工过程 中，离子交换分离法可用 于去除杂质离子，提高产 品的口感和品质。
食品包装材料处理
离子交换分离法可用于食 品包装材料的处理，去除 其中的有害物质，提高食 品安全。
《离子交换分离法 》ppt课件
目 录
• 离子交换分离法简介 • 离子交换剂 • 离子交换分离法的基本操作 • 离子交换分离法的应用实例 • 离子交换分离法的优缺点及发展前景
01
CATALOGUE
离子交换分离法简介
离子交换分离法的定义
离子交换分离法是一种利用离子交换 剂与溶液中的离子进行可逆交换，从 而实现离子或离子的混合物分离的方 法。
选择性
指离子交换剂对不同离子的 选择性差异，通常用某一离 子的交换容量与另一离子的 交换容量的比值来表示。
平衡速度
指离子交换剂与溶液中的离 子达到平衡状态所需的时间 ，是衡量离子交换剂性能的 重要指标之一。
再生性能
指离子交换剂在使用过程中 经过多次再生后性能的保持 能力，是衡量离子交换剂性 能的重要指标之一。
05
CATALOGUE
离子交换分离法的优缺点及发展前景
TLC(使用)精品PPT课件
硅胶为多孔性无定形粉末，表面带有硅醇基呈弱 酸性，通过硅醇基(吸附中心)与极性基团形成氢键 而表现其吸附性能，由于各组分的极性基团与硅醇 基形成氢键的能力不同，组分被分离。
硅胶吸附水分形成水合硅醇基而失去吸附能力， 但将硅胶加热至100℃左右，该水能可逆被除去，而 提高活度，这一过程称为“活化”。
硅胶的结构为:
3.吸附剂（固定相）和展开剂（流动相） 吸附剂
决定吸附性能的因素：吸附剂的化学组成、 活性、表面积 ［要求］： •合适的吸附力 •与展开剂、被吸附物质均不起化学反应 •粒度细小而且均匀（范氏方程，减少涡流扩 散项）
(1). 氧化铝 氧化铝呈微弱碱性，酸性较强的化合物
在氧化铝上吸附的很牢（所以，酸性物质分离 不好），故通常用于分离碳氢化合物、生物碱 类和对碱性物质比较稳定的中性物质、碱性物 质。
市售的供薄层色谱用的Al2O3有: Al2O3 －H 氧化铝中无粘合剂 Al2O3 －G 氧化铝中含煅石膏（一般5％煅石膏） ［煅石膏CaSO4，作为粘合剂］ Al2O3 －HF254 氧化铝中不含煅石膏，仅含荧光 指示剂（在254 nm下呈黄绿色荧光） Al2O3 －GF254 氧化铝中既含煅石膏又含荧光指 示剂（在254 nm下呈黄绿色荧光） 上述商品可以直接调料涂敷（1份料，2份水调合）
(3). pH:影响它们的存在状态
(4). 滤纸:质地均一、厚薄适当、具有一定机 械强度、不含杂质
(5). 温度:在层析缸中用红外灯照射。温度 会影响溶质的分配系数及流动相的扩散速度。 层析操作应在恒温下进行，温度不超过± 0.5oC
(6). 展开方式:展开方式不同,Rf也不同。下 行法的Rf最大，上行法的Rf较小，环行法的 Rf也不大。
薄层用商品硅胶有：硅胶H（不含粘结剂）、 硅胶G（含粘结剂煅石膏CaSO4 ）、硅胶HF254（ 含荧光物质的硅胶）硅胶GF254（含有煅石膏 CaSO4和荧光剂）
硅胶吸附水分形成水合硅醇基而失去吸附能力， 但将硅胶加热至100℃左右，该水能可逆被除去，而 提高活度，这一过程称为“活化”。
硅胶的结构为:
3.吸附剂（固定相）和展开剂（流动相） 吸附剂
决定吸附性能的因素：吸附剂的化学组成、 活性、表面积 ［要求］： •合适的吸附力 •与展开剂、被吸附物质均不起化学反应 •粒度细小而且均匀（范氏方程，减少涡流扩 散项）
(1). 氧化铝 氧化铝呈微弱碱性，酸性较强的化合物
在氧化铝上吸附的很牢（所以，酸性物质分离 不好），故通常用于分离碳氢化合物、生物碱 类和对碱性物质比较稳定的中性物质、碱性物 质。
市售的供薄层色谱用的Al2O3有: Al2O3 －H 氧化铝中无粘合剂 Al2O3 －G 氧化铝中含煅石膏（一般5％煅石膏） ［煅石膏CaSO4，作为粘合剂］ Al2O3 －HF254 氧化铝中不含煅石膏，仅含荧光 指示剂（在254 nm下呈黄绿色荧光） Al2O3 －GF254 氧化铝中既含煅石膏又含荧光指 示剂（在254 nm下呈黄绿色荧光） 上述商品可以直接调料涂敷（1份料，2份水调合）
(3). pH:影响它们的存在状态
(4). 滤纸:质地均一、厚薄适当、具有一定机 械强度、不含杂质
(5). 温度:在层析缸中用红外灯照射。温度 会影响溶质的分配系数及流动相的扩散速度。 层析操作应在恒温下进行，温度不超过± 0.5oC
(6). 展开方式:展开方式不同,Rf也不同。下 行法的Rf最大，上行法的Rf较小，环行法的 Rf也不大。
薄层用商品硅胶有：硅胶H（不含粘结剂）、 硅胶G（含粘结剂煅石膏CaSO4 ）、硅胶HF254（ 含荧光物质的硅胶）硅胶GF254（含有煅石膏 CaSO4和荧光剂）
环境监测课件离子交换
离子交换反应
任何离子交换反应都有三个特征：①和 其他化学反应一样服从当量定律，即以等 当量进行交换；②是一种可逆反应，遵循 质量作用定律；③交换剂具有选择性。交 换剂上的交换离子先和交换势大的离子交 换。在常温和低浓度时，阳离子价数愈高， 交换势就愈大；同价离子则原子序数愈大， 交换势愈大。强酸阳树脂的选择性顺序为：
以银型抗菌沸石(熔盐离子交换法)的合成为例: Na+(Z)+Ag+=== Ag+ (Z) + Na+ 式中:沸石为云峰人造沸石，交换盐为AgN03
(1)参照云峰沸石的电子能谱图 可知云峰人造沸石为钠型沸石，可交 换阳离子为Na+离子; (2)熔盐体系中，液相仅为熔融态AgN03，固相为沸石; (3)由于不存在其他竞争离子，可以认为在沸石表面:
始,[Na+(Z)] =1 始,[Ag+(Z)] =0 始,[Na+] =0 始,[Ag+] =1 平衡时，设 [Ag+(Z)]等于q(mmol/100g沸石)，则 [Na+(Z)]等于:(CEC一 q量)(，mm平o衡l/1时00沸g沸石石相)与。熔沸盐石相样中品，质各量组为分Gs摩，尔熔分盐数质如量下为，GAgNO3 ,M为摩尔质
阴离子交换树脂的亲和能力顺序： SO42- > NO3- > Cl- > HCO3- > HSiO3- > F我们学习过的半径大小比较，同主族周期大的半径大，应 该是r(Cl-) > r(F-)．而上述序反映出的是 r(F-) > r(Cl-).二者 矛盾明显．查数据发现，F-的水化半径为0.352nm ，而Cl的水化半径为0.332nm ,Br- 0.33nm , I- 0.331nm,它们的增减 趋势是相反的,F-的水合离子半径最大.
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吸附与离子交换
23
吸附等温线
兰格谬尔吸附等温线
1. 吸附位点在吸附剂表面，且每一位点 可吸附一个分子，亦即被吸附成单一
基本假设： 分子层，
2. 所有吸附地址，对被吸附分子具有相 等的亲和力，
3. 被吸附分子并不影响其余吸附位点的 吸附效应
吸附与离子交换
24
吸附等温线
兰格谬尔吸附等温线
吸附与离子交换
吸附与离子交换19吸附过程理论基础吸附量q
达到吸附平衡时，单位重量的吸附剂（g）所 吸附的吸附质的重量（g）
qV(C0 C) W
衡量吸附剂吸附能力的大小
吸附与离子交换
20
吸附过程理论基础
吸附等温线
在一定T下，q随平衡浓度C变化的曲线 （q=f(C)）叫吸附等温线。
亨利吸附等温线
类
费罗因德利希吸附等温线
(2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应，形
成牢固的吸附化学键和表面络合物。
(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。
吸附与离子交换
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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。
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吸附等温线
吸附与离子交换
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吸附等温线
BET吸附等温线（多层吸附）
吸附与离子交换
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几种常用的吸附剂
吸附剂必须满足下列要求：①吸附能力强；②吸附选择性好；③ 吸附平衡浓度低；④容易再生和再利用；⑤机械强度好；⑥化学 性质稳定；⑦来源广；⑧价廉。 一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据 不同的场合选用。
型
兰格谬尔吸附等温线
BET吸附等温线（多层吸附）
吸附与离子交换
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吸附等温线
亨利吸附等温线
q= K C
吸附与离子交换
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吸附等温线
• 费罗因德利希吸附等温线
基本假设：
固相表面具有不同的吸附位置，需有不同的吸附能量
q KC1/ n
常用于表面非常不均匀的吸附剂在一定浓度范围 对单一溶质系统的等温吸附
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物理吸附与化学吸附的比较
理化指标
物理吸附
化学吸附
吸附作用力 吸附热 选择性 吸附层 吸附速率 可逆性
范德华力 接近于液化热 低 单或多分子层 快，活化能小 可逆
化学键 接近于化学反应热 高 单分子层 慢，活化能大 不可逆
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附平衡
吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解吸）， 即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质 在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变 时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度C叫 平衡浓度。
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吸附与离子交换
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概述
• 吸附（定义）
一种物质从一相转移到另外一相的现象称为吸附
物质从流体相浓缩到固体表面
固—液界面上的吸附：
吸附剂：具有吸附能力的固体物质。
吸附质：被吸附的物质。
吸附与离子交换
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典型的吸附过程包括四个步骤：
待分离的料液 通入吸附剂
吸附质被吸附 在吸附剂表面
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吸附过程理论基础
• 物理吸附力的本质
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
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
氢键
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
•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。
吸附与离子交换
吸附与离子交换
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•吸附剂通常应具备以下特征：
表面积大、颗粒均匀、 对被分离的物质具有较强的吸附能力 有较高的吸附选择性 机械强度高 再生容易、性能稳定 价格低廉。
常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。
吸附与离子交换
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几种常用的吸附剂
按其化学结构可分为有 •有机吸附剂 •无机吸附剂
有机吸附剂有活性炭、球性炭化树脂、聚酰 胺、纤维素、大孔树脂等；
吸附质解吸 吸附剂再生
料液流出
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吸附: 典型的表面现象
吸附质
吸附剂
脱附：吸附的逆过程
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吸附与离子交换
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概述
• 吸附的特点：
（1） 不用或少用有机溶剂 （2） 操作简便，安全 （3） 生产过程pH变化小 （4） 从稀溶液分离溶质 （5） 吸附剂对溶质的作用小 （6） 吸附平衡为非线性 （7）选择性差
无机吸附剂有硅胶、活性氧化铝、硅藻土、 分子筛等。
活性氧化铝（Al2吸O附3与·n离H子2交O换）
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几种常用的吸附剂
• 活性炭
木材、煤、果壳
高温炭化
炭渣
隔绝空气，600℃
活化,800~900℃
活性炭
活化剂：ZnCl2
吸附与离子交换
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几种常用的吸附剂
活性炭吸附非极性有机物
脱色，去热原
解吸： 从活性炭柱上洗脱被吸附物质时，溶剂的洗 脱能力将随溶剂极性的降低而增强。
图21-1界面上分子和内部分子所受的力
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吸附过程理论基础
• 吸附的类型
（1） 物理吸附: 放热小，可逆，单分子层或多 分子层，选择性差
（2） 化学吸附: 放热量大，单分子层，选择性 强
（3） 交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等量的 离子到溶液中
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
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吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附与离子交换
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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
吸引力
距离
B
0
A 推斥力
推斥力 吸引力
合力
两种原子电负性越大，半径 越小，H键就越能形成，作用 也就越大，越有利于吸附。
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吸附过程理论基础
• 基本概念
吸附剂：表面上能发生吸附作用的固体 吸附物：被吸附的物质 多孔吸附剂：外表面与内表面组成 非多孔吸附剂：比表面取决于外表面 吸附作用：物质从流体相浓缩到固体表面
吸附与离子交换
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吸附过程理论基础
吸附的分类
(1)物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力
而产生的吸附。