吸附剂的种类

吸附剂的种类

吸附剂按照来源可以分为两大类天然吸附剂

合成吸附剂

天然吸附剂

硅藻土，白土，天然沸石

吸附容量小，选择性低

价格便宜，因而选择一次性使用

酸性白土S i O 2 50-70%，Al 2O 310-16%, Ca, Mg, Fe, K 和Na 等元素。

白土用于润滑油、石油重馏分的脱色和脱硫。

吸附剂的种类-1 活性碳类

活性碳类吸附剂可以分为三种

活性碳

活性碳纤维

碳分子筛

1-1活性碳

特点：

Ø非极性的表面

Ø疏水性和亲有机物性

主要用于从气体或液体混合物中回收有机化合物。如：在白糖脱色中吸附白糖中的有机物，污水处理，溶剂回收，汽车汽油的回收。

由木炭加工而成。

制备活性碳的原料

•煤，包括烟煤，褐煤和无烟煤

•炭，未活化的焦炭、木炭和骨炭

•炭黑，含炭量高的有机物，如重油和气态烃类部分燃烧，炭黑可能有孔隙，也可能没有孔隙。

•纯炭：石墨和金刚石两种晶体形式

活性碳的结构

•活性碳的结构与石墨的晶体结构相似。•石墨是由排成正六角形的炭原子形成的平面构成，它类似于苯的六角形，各平面的炭原子的间距为0.142nm，各平面层的间距为0.335nm。

•活性碳由三个石墨层组成，不规则。

石墨的晶体结构

碳在升温过程中的变化

•从室温升高至1000-2000°C时，含碳有机物中的水分、氢、氧等化合物逐渐放出，含炭量增加。

•随着非碳元素的逸出，发生脱氢，环化，缩合与交联等化学反应－碳化过程。•随着非碳元素的减少，形成的芳环平面逐渐增大，排列逐步规整－石墨化过程。

有机物在不同温度下的变化

活性碳结构示意图

活性碳的孔

•大孔，过渡孔，微孔

•大孔和固体的表面直接接触，过渡孔是大孔的分支，微孔是过渡孔的分支。

•微孔的有效半径小于1.8-2.0nm，大小与分子相当，容积0.15-0.5ml/g。

•微孔的比表面积为总比表面积的95%以上。几百至1000m2/g。

•过渡孔半径为50-100nm，面积占5%。气体在其中产生毛细孔冷凝现象。

•大孔的半径在500-2000nm。

活性碳的活化•ZnCl

活化

2

•水蒸气活化

1-2 活性碳纤维

•活性碳纤维有两种制备方法

•在活性碳颗粒中加入增稠剂后，与纤维混纺成丝

•在活性碳颗粒中加入合成纤维，与碳颗粒混纺成丝，一起活化。

•吸附量特别是对恶臭物质如丁硫醇的吸附量比活性碳高40倍。

1-3 炭分子筛

•1948年Emmett发现活性碳的分子筛作用。•炭分子筛与沸石分子筛相似，具有均一

的孔分布。

•极性与分子筛相反。

工业用分子筛的基本特性（表）

吸附剂的种类-2 硅胶

•硅胶（silica gel）

•硅胶是胶体氧化硅脱水后的固体颗粒，

它的组成是SiO

2·nH

2

O。它的水含量在5%

（wt.），并且主要是以羟基的形式存在。•最早合成于第一次世界大战，用于防毒

面具，但它在这方面不如活性炭。

•催化剂载体

硅胶的性质

•孔径2-20nm，较之活性碳孔分布较窄•硅胶表面的羟基有一定的极性，因此是极性吸附剂，水，醇类，酚类，胺类（可以形成氢健），不饱和烃（可形成π键）可被优先吸附。

硅胶的极性

•强极性

•吸附水分时，可达自身重量的50%.

•相对湿度60%的空气，吸水可达24%•吸水时，强放热，超过100C, 使自身破碎

硅胶的制备•水玻璃为原料，进行离子交换。

•水玻璃（SiO

228-30%, Na

2

O 9-10%

•聚硅酸

吸附剂的种类-3 活性氧化铝•活性氧化铝是多孔的高比表面积的氧化

铝，它直接由铝土矿（Al

2O

3

·3H

2

O）,或

一水合物Al

2O

3

·H

2

O的脱水和重结晶在高

温下制备。

•它的极性比硅胶强，具有酸碱两性，反映了金属铝的特性。

活性氧化铝的特性

•活性氧化铝对多数气体和蒸汽都是稳定的，是没有毒性的坚实颗粒，浸入水或液体中不会软化、溶胀或崩碎破裂。•在高温下，活性氧化铝的吸附容量大于硅胶，所以通常用于热风、或其它气体的干燥。

•但是，在该方面的作用逐渐在被分子筛取代。

吸附剂的种类-4 分子筛•沸石分子筛是硅铝四面体形成的三维硅铝酸盐金属结构的晶体，是一种孔径大小均一的强极性吸附剂。

•吸附选择性高

•离子交换特性，不同的阳离子交换后，形成不同吸附性质的分子筛

•吸附、催化反应、离子交换性能都在化工中得到了应用。

•硅铝比影响分子筛的极性，硅铝比提高，极性下降。

分子筛的特点

•分子筛的孔道单一，只能吸附能通过这些孔道的分子

•孔道比面的吸附势要高，决定了在吸附质的浓度很低时仍有较大的吸附量•极性强，吸附水和不饱和烃。

分子筛的缺点

•在一下几方面性能较差

•热稳定性

•抗酸碱能力

•化学稳定性

•机械强度

•耐磨性能