吸附理论 含吸附的类型及主要特点[优选资料]
吸附的分类
吸附的分类
吸附是指一种物质吸附到另一种物质表面的现象。
根据吸附过程中物质之间的相互作用力的不同，吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指吸附物质与被吸附物质之间的相互作用力主要是范德华力。
范德华力是分子之间由于电子的运动而产生的引力，它是一种弱的相互作用力。
物理吸附一般发生在低温下、低压力下，并且往往是可逆的。
常见的物理吸附材料有活性炭、硅胶等。
物理吸附广泛应用于气体分离、催化剂的制备等领域。
化学吸附是指吸附物质与被吸附物质之间发生化学反应形成化学键。
化学吸附的作用力较强，因此吸附后一般不容易被除去，是一种不可逆的吸附过程。
化学吸附一般发生在高温下、高压力下。
常见的化学吸附材料有金属氧化物、离子交换树脂等。
化学吸附广泛应用于催化剂、吸附剂等领域。
除了物理吸附和化学吸附之外，还有一种特殊的吸附过程，即生物吸附。
生物吸附是指生物体通过特定的结构和化学反应，将物质吸附到自身表面。
生物吸附具有高效、高选择性、环境友好等特点，被广泛应用于废水处理、生物传感器等领域。
常见的生物吸附材料有微生物、植物、动物等。
吸附作为一种重要的物理现象，不仅在自然界中广泛存在，也在许
多工业过程中发挥着重要作用。
通过合理选择吸附材料和优化吸附条件，可以实现气体分离、废水处理、废气净化等目的。
吸附的分类有助于我们更好地理解和应用吸附现象，推动吸附科学的发展。
吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程，通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点，在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型，其中气体吸附主要用于气体分离和净化，液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程，其基本原理可归结为几种主要机制：1. 物理吸附：也称范德华吸附，是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱，吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程，通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附：指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强，吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程，通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学：吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化，吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为，包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学：吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等，用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法，常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择：气体吸附剂通常为多孔性固体，如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离：气体吸附分离常用于分离气体混合物，如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离，根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化：气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分，如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附，实现气体净化和净化剂再生。
吸附的技术原理及应用
吸附的技术原理及应用1. 吸附技术的概述吸附是一种通过基质表面上的物理或化学作用从气体或液体中吸附物质的过程。
它是一种常见的分离与纯化方法，被广泛应用于各个领域，如环境保护、化工、制药等。
吸附技术具有高效、低成本、易操作等优点，因此备受关注。
2. 吸附技术的原理吸附技术的原理基于物质表面的相互作用力，主要包括物理吸附和化学吸附两种方式。
2.1 物理吸附物理吸附是指在表面作用力的作用下，通过范德华力或静电吸引力将气体或液体中的物质吸附到固体表面上。
物理吸附的特点是吸附剂与吸附质之间的相互作用力较弱，吸附剂可重复使用。
常见的物理吸附材料包括活性炭、分子筛等。
2.2 化学吸附化学吸附是指吸附剂与吸附质之间发生化学反应，形成化学键而实现吸附。
化学吸附的特点是吸附剂与吸附质之间形成强化学键，吸附剂往往不能重复使用。
常见的化学吸附材料包括活性氧化铝、离子交换树脂等。
3. 吸附技术的应用吸附技术在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个常见的应用领域。
3.1 空气净化吸附技术在空气净化中起到重要作用。
通过选择适当的吸附剂，可以有效去除空气中的有害气体和颗粒物。
例如，活性炭可以去除空气中的甲醛、苯等有机污染物，而分子筛则可以去除水分子中的氧气和二氧化碳。
3.2 废水处理吸附技术也广泛应用于废水处理领域。
通过使用吸附剂将废水中的有机污染物吸附到固体表面上，可以实现废水的净化和回收利用。
离子交换树脂是常用的吸附材料，它可以吸附废水中的重金属离子和有机溶剂。
3.3 药物提纯在制药过程中，吸附技术被广泛用于药物的提纯。
通过使用特定的吸附剂，可以选择性地吸附目标物质，去除其他杂质。
这种方法不仅能够提高药物的纯度，还可以提高药物的产量和质量稳定性。
3.4 气体分离吸附技术在气体分离中也有广泛应用。
通过选择具有不同亲和性的吸附剂，可以实现对混合气体中特定成分的分离。
例如，PSA（Pressure Swing Adsorption）技术可以将二氧化碳从天然气中分离出来。
吸附课件
吸附工艺
固定床吸附
吸附剂在床中是固定的，料 液自上而下流过吸附剂。 固定床是最常用得吸 附分离设备，属间歇 操作。
吸附工艺
固定床吸附
穿透曲线
以吸附时间或吸附柱出水 总体积为横坐标，以出水 吸附质浓度为纵坐标所绘 制出的曲线。
吸附带
指正在发生吸附作用的那段填充层
吸附工艺
固定床吸附
出水浓度Cb为(0.90-0.95)Co时 所对应的出水总体积的穿透曲线上 的那一点。
吸附终点
C = C0
中极性大孔吸附树脂
单体
甲基丙烯酸酯
大孔吸附树脂
极性大孔吸附树脂
酰胺基团 硫氧基团 N-O基团
(硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)
大孔吸附树脂
吸附性原理
树脂本身具有吸附性 吸附力是范德华力或氢键作用的结果 树脂为多孔性结构，具有分子筛的作用
筛选性原理
有机化合物根据吸附力的不同及分子量的 大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用 下实现分离。
吸附质 吸附剂
脱附：吸附的逆过程
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
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
吸附剂的孔结构如图7-6所示。吸附 剂内孔的大小和分布对吸附性能影响很 大。孔径太大，比表面积小，吸附能力 差；孔径太小，则不利于吸附质扩散， 并对直径较大的分子起屏蔽作用，
吸附技术介绍
吸附技术介绍一、吸附基本知识1.1吸附利用某些固体能够从流体混合物中选择性地凝聚一定组分在其表面上的能力，使混合物中的组分彼此分离的单元操作过程。
1.2吸附原理1、吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。
2、根据吸附剂对吸附质之间吸附能力的不同，可分为物理吸附和化学吸附。
1.2.1物理吸附概念：当气体或液体分子与固体表面分子间的作用力为分子间力时产生的吸附。
特点：1、是一种可逆过程；2、吸附质在吸附剂表面形成单层或多层分子吸附时，其吸附热比较低；3、吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然吸附量会有所不同；4、吸附稳定性不高，吸附和解吸速率都很快；5、吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。
1.2.2化学吸附概念：由吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合作用造成的，即在吸附质与吸附剂之间发生了电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成等现象。
特点：1、化学吸附往往是不可逆的；2、化学吸附的吸附热接近于化学反应的反应热，比物理吸附大的多；3、吸附很稳定，一旦吸附，不易解吸；4、吸附是单分子层的；5、吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。
1.3常见的吸附剂常见的吸附剂有：活性炭、硅胶、活性氧化铝、合成沸石和天然沸石分子筛。
目前用在VOCs治理中的吸附剂主要是活性炭。
1.3.1吸附剂的性能要求1、有较大的比表面积2、对吸附质有较高的吸附能力和高选择性3、较高的强度和耐磨性4、颗粒大小均匀5、具有良好的化学稳定性、热稳定性以及价廉易得6、容易再生二、吸附法技术优缺点2.1吸附法优点1、可回收有机溶剂2、可净化大风量、低浓度、低温度废气3、废气不需要加热，低温或常温操作4、可回收痕量物质2.2吸附法缺点1、需要预处理废气中的粉尘、烟等杂质2、高温废气需要冷却3、吸附剂使用寿命不长4、投资费用较大三、吸附法适用范围吸附法用于治理喷漆、包装、印刷、机械、化工及生产过程产生苯类、酯、醇、酮、醛、酚汽油等场合。
吸附的基本理论与工艺
吸附的基本理论固体表面分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞该固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。
吸附物质的固体称为吸附剂，被吸附剂吸附的物质称为吸附质。
2.1吸附机理及分类溶质从水溶液中迁移至固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的结果。
引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力。
溶质的溶解度是确定第一种原因的重要因素。
溶质的溶解度越大，则向固体表面迁移的可能性越小，反之亦然。
吸附作用的第二种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华力或化学键力所引起的。
与此相对应，可将吸附分为两种基本类型。
（1）物理吸附指溶质与吸附剂之间由于静电引力或分子间力（范德华力）而产生的吸附。
其特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而多少能在界面范围内自由移动，因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。
影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。
（2）化学吸附指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，吸附质分子不能在表面自由移动。
化学吸附具有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。
通常需要一定的活化能，在低温时，吸附速率较小。
这类吸附与吸附剂表面化学性质和吸附质的化学性质有密切的关系。
2.2吸附平衡与吸附等温线2.2.1吸附平衡吸附过程中，固、液两相经过充分的接触后，最终将达到吸附与脱附的动态平衡。
达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，常用q e 表示。
对一定的吸附体系，平衡吸附量是吸附平衡浓度Ce和温度T的函数。
q e=f '(C e ,T)当实验温度T不变时，q e仅是C e的函数，即q e =f '(C e)为了确定吸附剂对某种物质的吸附能力，需进行吸附试验，吸附试验常用的方法有两种：将一组不同质量的吸附剂与一定容积的已知溶质初始浓度的溶液混合或者将一组一定容积的不同溶质初始浓度的溶液与一定质量的吸附剂混合，在选定温度下使之达到吸附平衡。
吸附及其理论
①大的比表面积，均匀的颗粒尺寸。工业应用的吸附剂如活性炭、分子筛、硅胶等， 都是具有许多细孔巨大内表面积的固体，其比表面积见表 2.1。吸附剂之所以具有巨大 的表面积是因为具有发达的微孔结构。
表 2.1 几种常用吸附剂的比表面积
Table 2.1 Surface area of several common adsorbents
术可行性，在很大程度上取决于吸附剂能否再生。可再生的吸附剂不仅可以重复使用，
而且还减少了对废吸附剂的处理问题。吸附容量不因吸附—脱附运行而明显衰减。再生
后吸附剂残余吸附质少。
④吸附剂应具有大的吸附容量，且水蒸汽吸附容量较低。吸附容量是在一定温度和
一定吸附质浓度下，单位重量或单位体积的吸附剂所能吸附的吸附质的最大量。吸附剂
几种主要吸附剂的物理性质见表 2.2.
表 2.2 几种主要吸附剂的物理性质
Tab.2.2 Physical properties of some adsorbents
真密度 (ρe )(g / cm3) 表观密度 (ρs ) (g / cm3) 填充密度 (γ ) (g / cm3)
空隙率 比表面积(m2/g) 微孔体积(cm2/g)
-12-Βιβλιοθήκη 83.74~418.68KJ·mol-1 [37]。化学吸附的特点是：①化学吸附的吸附热比物理吸附过程大， 与化学反应热接近。②化学吸附有很强的选择性，仅能吸附参与化学反应的某些气体。 ③化学吸附速度受温度影响很大，随温度的升高而显著变快。④化学吸附是单分子层或 单原子层吸附。⑤化学吸附一般是不可逆的，吸附比较稳定，被吸附气体不易脱附。
吸附理论模型及应用
吸附理论模型及应用摘要：吸附是一种重要的传质过程，吸附技术应用领域及其广泛。
本文对几种主要的吸附理论模型及其应用进行了概述，科学研究中可以根据实际情况进行选择。
关键词：分子吸附吸附模型物理吸附化学吸附当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附。
吸附也指固体物质表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。
吸附主要是因为固体表面分子或原于所处的状态与固体内部分子或原子所处的状态不同，固体内部分子或原子受到邻近四周分子的作用力是对称的，作用力总和为零，但界面处的分子同时受到不相等的两相分子的作用力，因此界面分子所受力是不对称的。
作用力的总和不为零，合力方向指向固体内部，所以表面上的力场是不饱和的，微粒能自发的吸附分子、原于或离子，并在其表面附近形成多分子层或单分子层，其实质是趋向于使表面能降到最低。
吸附现象的作用力主要有三类：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。
物理吸附的作用力是固体表面与气体分子之间，以及已被吸附分子与气体分子间的范德华引力，包括静电力诱导力和色散力。
物理吸附过程不产生化学反应，不发生电子转移、原子重排及化学键的破坏与生成。
由于分子间引力的作用比较弱，使得吸附质分子的结构变化很小。
化学吸附，是指吸附剂与吸附质之间发生化学作用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了，一般催化剂都是以这种吸附方式起作用。
离子交换吸附简称离子交换，固体表面通过静电引力吸附带相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。
吸附现象普遍存在，研究者对其进行了大量的理论研究，也提出了很多的吸附模型。
许多的研究工作表明，固体表面吸附液体或气体，当达到平衡时，其吸附量q*与温度和液体或气体浓度c有关：温度一定时，吸附量q*与浓度c之间的函数关系称为吸附等温线，即等温情况下的吸附模型。
1 吸附分离技术和理论.
1 吸附分离技术和理论4 吸附概述吸附法(adsorption method)：利用吸附剂对活性物质和杂质间吸附能力的差异，将样品中的生物活性物质或杂质吸附于适当的吸附剂上，达到浓缩和提纯目的的方法。
5 典型的吸附过程包括四个步骤：6 吸附法特点优点：(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，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不稳定7常用的吸附剂大网格树脂聚合物吸附剂活性碳：助滤，脱色，去热原氧化铝硅胶羟基磷灰石（磷酸钙））沸石分子筛 8吸附法的发展吸附法在各种层析技术中应用最早一战期间发展起来的活性炭吸附后来使用的凝胶型离子交换树脂、分子筛和纤维素等近些年发展的大网格吸附剂 9吸附的基本原理10吸附法基本原理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。
12吸附作用力:定向力,诱导力,色散力定向力:极性分子间产生的作用力,分子极性越大,定向力越大,与热力学温度成反比. 诱导力:极性分子和非极性分子之间的吸引力,与温度无关. 色散力:非极性分子之间的引力,随最外层电子数增多而增加,不取决于温度.13吸附作用：物质从流体相（气体或液体）浓缩到固体表面从而达到分离的过程称为吸附作用吸附剂：在表面上能发生吸附作用的固体微粒称为吸附剂吸附物：被吸附的物质称为吸附物。
14 吸附的类型（1）物理吸附: 放热，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，选择性（3）交换吸附: 吸附剂吸附后同时放出等当量的离子到溶液中正吸附：吸有效成分负吸附：吸杂质 15物理吸附与化学吸附的特点16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,典型吸附剂是活性炭.亲水或极性吸附剂:适用于非极性或极性较小的溶媒,如硅胶,氧化铝,活性土等.离子交换树脂吸附剂:属于极性吸附剂,因为是两性化合物,具有离子交换剂的性质.17影响吸附的因素 1.吸附剂的特性吸附容量（吸附剂表面积越大，吸附量越多比表面积：每克吸附剂所具有的表面积粉碎、粉末吸附剂人工集合活化可增加吸附剂的吸附容量活化：通过处理使其表面具有一定的吸附特性或增加表面积吸附速度：颗粒度、孔径机械强度（使用寿命）18 2.吸附物的性质（1）能使表面张力降低的物质易为表面吸附（2）极性吸附剂易吸附极性物质，非极性吸附剂易吸附非极性物质（3）溶质从较易溶解的溶剂中被吸附时，吸附量较少。
吸附技术介绍
吸附技术介绍一、吸附基本知识1.1吸附利用某些固体能够从流体混合物中选择性地凝聚一定组分在其表面上的能力，使混合物中的组分彼此分离的单元操作过程。
1.2吸附原理1、吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。
2、根据吸附剂对吸附质之间吸附能力的不同，可分为物理吸附和化学吸附。
1.2.1物理吸附概念：当气体或液体分子与固体表面分子间的作用力为分子间力时产生的吸附。
特点：1、是一种可逆过程；2、吸附质在吸附剂表面形成单层或多层分子吸附时，其吸附热比较低；3、吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，当然吸附量会有所不同；4、吸附稳定性不高，吸附和解吸速率都很快；5、吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。
1.2.2化学吸附概念：由吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合作用造成的，即在吸附质与吸附剂之间发生了电子转移、原子重排或化学键的破坏与生成等现象。
特点：1、化学吸附往往是不可逆的；2、化学吸附的吸附热接近于化学反应的反应热，比物理吸附大的多；3、吸附很稳定，一旦吸附，不易解吸；4、吸附是单分子层的；5、吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。
1.3常见的吸附剂常见的吸附剂有：活性炭、硅胶、活性氧化铝、合成沸石和天然沸石分子筛。
目前用在VOCs治理中的吸附剂主要是活性炭。
1.3.1吸附剂的性能要求1、有较大的比表面积2、对吸附质有较高的吸附能力和高选择性3、较高的强度和耐磨性4、颗粒大小均匀5、具有良好的化学稳定性、热稳定性以及价廉易得6、容易再生二、吸附法技术优缺点2.1吸附法优点1、可回收有机溶剂2、可净化大风量、低浓度、低温度废气3、废气不需要加热，低温或常温操作4、可回收痕量物质2.2吸附法缺点1、需要预处理废气中的粉尘、烟等杂质2、高温废气需要冷却3、吸附剂使用寿命不长4、投资费用较大三、吸附法适用范围吸附法用于治理喷漆、包装、印刷、机械、化工及生产过程产生苯类、酯、醇、酮、醛、酚汽油等场合。
吸附的原理与特点
吸附的原理与特点
吸附是指物质表面吸附其他物质的现象。
其原理和特点如下：
1. 吸附原理：
吸附原理包括物理吸附和化学吸附两种形式。
- 物理吸附是指吸附物质与被吸附物质之间的相互作用主要
依靠范德华力或表面张力等弱作用力。
这种吸附主要发生在低温下，具有可逆性和较弱的吸附力。
- 化学吸附则是指吸附物质与被吸附物质之间发生化学反应
并形成化学键。
这种吸附发生在高温下，具有较强的吸附力和较高的选择性。
2. 吸附特点：
吸附具有以下特点：
- 表面积大：由于物质吸附主要发生在固体表面，因此具有
较大的表面积，能够提供更多的吸附位置。
- 吸附选择性：不同物质对不同吸附物质具有不同的亲和力，导致具有一定的选择性，可用于分离纯化物质。
- 吸附速度快：吸附反应通常是一个快速过程，吸附物质能
够在短时间内迅速吸附到固体表面。
- 可逆性：物理吸附是可逆的，吸附物质可以通过改变温度、压力或浓度等条件来解吸。
而化学吸附则较难解吸。
- 可调控性：吸附性能可以通过改变固体表面的性质、调节
吸附物质的浓度和温度等方式来调控和优化。
综上所述，吸附是一种重要的现象，在许多领域具有广泛应用，如催化剂、分离纯化、环境治理等。
吸附等温线类型及其理论分析
a1p0
a1'1expRET1
(7)
a2p1 a┆2'2expRET2
aipi1ai'i expRETi
(8)
为了简化方程，BET引进两个假设：
假设1： 假设2：
E 2E 3 E iE l
a2' a3' ai' g
a2 a3
ai
吸附等温线类型及其理论分析
C ixi
n nm
i1
(9)
1 C xi
RT rm
2.关于Kelvin方程的几点说明：
•Kelvin方程给出了发生毛细孔凝聚现象时孔尺寸与相对压力之间的定量关系。也就是说，对于具有 一定尺寸的孔，只有当相对压力 p 达到与之相应的某一特定值时，毛细孔凝聚现象才开始。而且
p0
孔越大发生凝聚所需的压力越大，当 rm 时， p p 0 ，表明当大平面上发生凝聚时，压力等 于饱和蒸汽压。
n
水蒸汽在炭黑表面的吸附，因为水分子之间能够形成很强的氢键，
表面一旦吸附了部分水分子，第二层、的三层等就很容易形成。
与Ⅱ型等温线不同的是：由于被吸附分子之间很强的作用力，往
往单分子层吸附还没有完成，多分子层吸附以及开始。
•研究表明(Jones，1951)：C＝2是临界点。
0
p /p 0
6. BET方程的局限性
4.吸附滞后现象
吸附脱附曲线存在回线是Ⅳ型等温线的显著特征。
以一端封闭的圆筒孔和两端开口的圆筒孔为例（ 0 ）
•对于一端封闭的圆筒孔，发生凝聚和蒸发时，气液界面都是球形曲面，rmr1r2rk ，无论是凝聚还是
蒸发相对压力都可以表示为：ln p 2VL 1 ，因此吸附和脱附分支之间没有回线
第二章吸附的类型
平均孔径、或平均粒度, 及其分布，孔隙率 测量方法：压汞法 吸附剂的孔径及分布可采用水银压入法，利用汞 孔度计测定。当压力升高时，水银可进入到细孔 中，压力p与孔径d的关系为
孔径及分布测定
- 水银的表面张力 (0.48N/m2) ， - 水银与细孔壁 的接触角 (=140°) 。通过测定水银体积与压力之 间的关系即可求出孔径的分布情况。
25
溶液浓度C↑，则U↑
颗粒直径d↓，则U↑ 加强搅动，则U↑ 而颗粒内部扩散速度 V=f （细孔大小与 构造，吸附质的d） 吸附剂颗粒直径d↓，V↑。 d的大小对内、外部扩散都有很大影响， d↓,V↑。所以，粉末状活性炭比粒状活 性炭的吸附速度要快，接触时间短，设 备容积小。
26
2.2.3 吸附的影响因素
3
2.1.2吸附的分类 1. 物理吸附：靠分子间力产生的吸附，可 吸附多种吸附质，可形成多分子吸附层。 吸附━解吸是可逆过程，在低温下就能 吸附。 2. 化学吸附：由化学键力引起的吸附，吸 能形成单分子吸附层，并具有选择性， 同时是不可逆的，在高温下才能吸附。 上面二种吸附往往是相伴发生，而不能 严格分开，是几种吸附综合作用的结果， 可能存在以某种吸附为主。
（5）吸附质的浓度较低时，提高C可增加吸附量。
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3.废水的pH值
活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液 中吸附效果较好。 4.共存物质：对于物理吸附，共存多种物 质时的吸附比单一物质时的吸附要差。 5.温度：对于物理吸附，T高则不利，吸附 量减少。 6.接触时间：应保证吸附达到平衡时的时 间，而该时间的大小取决于吸附速度V， V大则所需时间短。
34
各柱的吸附量相等时的运行状态（面积 A=面积B）视为达到了稳定运行状态。 面积A为图10-1中第1条曲线与第2条曲 线所包含的面积，面积B为第2条曲线与 第3条曲线所包含的面积。
第二章吸附的类型
41
42
2.3.3 吸附剂的再生 用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂 的细孔中除去，以达到能重复使用的目 的。 1.加热再生法：由脱水、干燥、炭化，活 化、冷却等5步组成 2.药剂再生法：无机酸或NaOH，有机溶 剂（苯、丙酮等） 3.化学氧化法：电解氧化法，O3氧化法， 湿式氧化法。 4.生物法：利用微生物的作用，将被活性 炭吸附的有机物加以氧化分解。
9
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吸附剂的性能表征
化学成分 材料结构 比表面积：单位质量物体所具有的表面积(m2/g) 测量方法：BET法 一般采用B.E.T(Brunueer-Emmett-Teller)法：在液氮 温度下 (-196°C) ，用吸附剂吸附氮气，在吸附剂表 面形成单分子吸附层，测定氮气的吸附体积 vm(cm3/g)，计算比表面积a(cm2/g): N- 阿弗加德罗常数， s- 被吸附分子的横截面积，在 196°C 氮气分子的s = 1.6210-15 cm2。
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2.2 吸附等温线与吸附速度
2.2.1吸附平衡
1.定义 当吸附质的吸附速率=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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2.吸附量q(g/g) 衡量吸附剂吸附能力的大小，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）。 （10-1） 式中：V—废水容积；W—活性炭投量，g C0—废水吸附质浓度（g/L） C— 吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度 (g/L) —平衡浓度 q=f(C 、 T) ，当 T 不变时，即 T 恒定，则 q=f(C)，叫吸附等温线。 16
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知识研究
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吸附现象
A rain – damp(吸湿)
B 冰箱除异味 C 变色硅胶
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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。
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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。
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。
（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
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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。
（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
或离子，并在吸附表
面上形成多分子层或
单分子层。
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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
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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
化学吸附
剩余化学键力
有选择性 只能形成单分子吸附层
凝胶型：纤维素凝胶， 琼脂糖凝胶等。
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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；
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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
粉末活性炭 小
大
大
大
颗粒活性炭 较小 较大 较小 较小
锦纶活性炭 大
小
小
小
洗脱 难 难 易
粉末活性炭
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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，
（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。
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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，应根知识据研吸究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。
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。
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
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化学键大时，吸附不可逆
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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。
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
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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
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1 基本概念
定义：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
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
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吸附 剂
吸附 质
脱附：吸附的逆过程
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❖ 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。
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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：
✓碳粉等吸附剂有粉尘污染
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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
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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、