吸附分离技术
吸附分离技术
吸附分离技术概念吸附分离是一种由多组分流体(气体或液体)混合物与吸附剂固体表面充分接触，且混合物组分与吸附剂表面之间存在着不同的作用力，从而使作用力较强的组分在吸附剂表面吸附富集并与作用力较弱的组分产生分离的过程。
典型的吸附分离技术㈠变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）技术是通过压力的变化而使混合气体在吸附剂中吸附和脱附交替进行的循环过程；㈡变温吸附（Temperature Swing Adsorption，简称TSA）技术是通过温度的变化而使混合气体在吸附剂中吸附和脱附交替进行的循环过程；应用范围吸附分离技术是一种先进的气体分离技术，目前己广泛地应用于空气干燥和空气的氮/氧分离、氢气的回收和纯化、碳氢化合物的分离和纯化、合成氨的水煤气中CO2等杂质的脱除以及CO2和CO的纯化等工业过程(Sircar, 1994; Ruthven, Farooq&Knaebel, 1994)。
吸附分离工艺的特点1、对低分压、微量组分具有很高的分离效率，可轻松达到95～99.99%；2、纯物理分离过程，没有化学反应，吸附剂的吸附与再生过程可逆；3、分离过程无需消耗其它辅助原材料，可仅依靠电力实现分离过程；4、工艺过程简单，操作维护方便，可实现无人值守的全自动控制过程；5、工艺技术成熟，分离性能稳定，工业上有数万套吸附分离装置在线运行；6、随着吸附剂材料、流程工艺的研发进展以及装备技术水平的提升，吸附分离装置正朝着大型化、规模化发展，应用领域不断扩大；赣州川汇气体设备制造有限公司的变压吸附制氮装置以洁净的压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附的原理在常温下来获取氮气的设备。
根据空气中氧、氮在碳分子筛表面的吸附量的差异及氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同，通过可编程序控制器控制程控阀的启闭，实现加压吸附、减压脱附的过程，完成氧、氮分离，得到所需纯度的氮气。
吸附分离技术
化学吸附
化学键力 有选择性 只能形成单分子吸附层 较大，相当于化学反应热，83.7418.7kj/mol 较慢，需要活化能 温度升高，吸附速度增加 化学键大时，吸附不可逆
2、常用的吸附剂
多孔型：活性炭、硅胶、 多孔型 活性炭、硅胶、 活性炭 硅藻土；大网格吸附剂： 硅藻土；大网格吸附剂： 有机高分子材料， 有机高分子材料，如聚苯 乙烯，聚酯。 乙烯，聚酯。
吸附分离技术
韩远龙 生物化工
主要内容
1、基本概念 2、常用的吸附剂 3、吸附平衡理论 4、吸附动力学与传质 5、吸附分离过程
1、基本概念
定义：吸附是利用吸附剂对液体 吸附是利用吸附剂对液体
或气体中某一组分具有选择性 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 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。 具有吸附性的物质叫做吸附剂， 具有吸附性的物质叫做吸附剂， 被吸附的物质叫吸附质。 被吸附的物质叫吸附质。 吸附 剂
极性化合物如水、醇、醚、酮、酚、胺、吡啶等能与硅胶表 面的羟基生成氢键，吸附力很强。对极性高的分子如芳香烃 不饱和烃等的吸附能力次之。对饱和烃、环烷烃等只有色散 力的作用，吸附力最弱。 硅胶常作为干燥剂用于气体或液体的干燥脱水，也可用于分 离烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也是常用的色谱柱填 充材料。 但是，硅胶的表面的羟基，是硅胶的吸附活性中心。在 200℃以上羟基会脱去，所以硅胶的活化温度应低于200℃。
优点： 优点：
有机溶剂掺入少 操作简便，安全， 操作简便，安全，设备简单 pH变化小，适于稳定性差的物 变化小， 变化小 质
缺点： 缺点：
选择性差 收率低 无机吸附剂性能不稳定 不能连续操作， 不能连续操作，劳动强度大 碳粉等吸附剂有粉尘污染
吸附分离技术的应用与发展研究
吸附分离技术的应用与发展研究随着化工、生物工程、制药等行业的不断发展，对于分离纯化技术的需求也越来越高。
在这种情况下，吸附分离技术逐渐受到人们的关注。
本文将探讨吸附分离技术的应用和发展研究。
一. 吸附分离技术的定义吸附分离是一种将固体或液体分离物质从混合物中移除的技术，利用了吸附剂（比如选择性树脂、多孔材料等）对混合物中某些成分的吸附性能，使它们分离出来。
与蒸馏、萃取等分离技术相比，吸附分离技术具有高效、低成本、易操作和可持续性等优点。
二. 吸附分离技术的应用吸附分离技术已经在多个领域得到应用，下面将对其中几个常见的领域做简要介绍。
1. 生物制药吸附分离技术可以用于生物制药中的蛋白质分离和纯化。
由于蛋白质的稳定性和活性对于生物制药的质量至关重要，吸附剂的选择应该是具有特异性且不会对蛋白质造成损伤的。
例如，蛋白A亲和树脂可以用于人源性IgG的分离，钙离子亲和树脂则可以用于酪蛋白激酶的纯化。
2. 污水处理污水中有很多有害物质如重金属离子、有机物以及微生物等，污水处理的目的就是将这些物质从污水中去除。
吸附分离技术可以利用吸附剂吸附目标物质，例如以改性粘土为基质的吸附剂可以用于去除重金属离子，而活性炭则可以用于吸附有机物。
3. 食品加工吸附分离技术可以用于食品加工中去除污染物、调味品或者用于分离颜色分子。
例如，合成聚苯乙烯微球可以用于食品中铬离子的去除；木质素树脂则可以用于咖啡因的去除。
三. 吸附分离技术的发展研究随着技术的不断进步和吸附分离技术的应用领域不断扩展，吸附剂选择、吸附机理以及吸附过程优化等方面的研究也变得越来越重要。
1. 吸附剂的选择选择正确的吸附剂是实现高效分离的关键因素。
随着化学合成和材料科学的快速发展，新型吸附剂的不断涌现和吸附性能的不断提高，为吸附分离技术的应用提供了更多的选择。
2. 吸附机理吸附机理研究的目的是深入了解吸附剂选择的原理，并发掘新的吸附机理。
例如，分子动力学方法可以用于揭示吸附剂-物质分子间的相互作用，以及吸附过程的动力学。
吸附分离的应用
吸附分离的应用吸附分离技术是一种重要的分离纯化方法，广泛应用于药物、食品、化工等领域。
它通过吸附剂与物质之间的相互作用力，从混合物中分离出目标物质。
本文将着重介绍吸附分离技术的应用。
一、药物制剂中的应用吸附分离技术在药物制剂中的应用非常广泛。
比如，利用吸附剂对药物进行吸附分离，可以有效地去除杂质和毒性物质，提高药物的纯度和质量。
此外，吸附分离技术还可以用于药物的富集和提取，提高药物的产率和效益。
例如，在中药制剂中，通过吸附分离技术可以有效地提取有效成分，减少生产成本，提高生产效率。
二、食品加工中的应用吸附分离技术在食品加工中的应用也非常广泛。
比如，利用吸附剂对食品中的色素、香料、防腐剂等进行吸附分离，可以提高食品的纯度和质量，同时也可以去除有害物质，保证食品的安全性。
此外，吸附分离技术还可以用于食品的提取和富集，提高食品的营养价值和口感。
三、化工领域中的应用吸附分离技术在化工领域中的应用也非常广泛。
比如，利用吸附剂对化工废水中的有害物质进行吸附分离，可以净化废水，达到环保要求。
此外，吸附分离技术还可以用于化工产品的分离和纯化，提高产品的纯度和质量。
四、其他领域的应用除了上述领域外，吸附分离技术还有许多其他的应用。
比如，在环境监测中，吸附分离技术可以用于对空气、水、土壤等中的有害物质进行检测和分离；在生物医学领域中，吸附分离技术可以用于对蛋白质、细胞等生物大分子的分离和纯化。
吸附分离技术是一种非常重要的分离纯化方法，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展和进步，吸附分离技术的应用范围也将越来越广泛，为各个领域的发展和进步提供了有力的支持和保障。
吸附分离技术简述
吸附分离技术简述现代用于混合溶剂的分离方法有：萃取分离、色谱分离、膜分离、离子交换分离和吸附分离。
其中，吸附分离是现代最常用的一种分离方法。
现主要围绕吸附分离做讨论。
吸附作用是指各种气体、蒸气以及溶液里的溶质被吸着在固体或液体物质表面上的作用。
吸附是一个非均相过程。
具有吸附性的物质叫做吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。
吸附作用实际是吸附剂对吸附质质点的吸引作用。
吸附剂所以具有吸附性质,是因为分布在表面的质点同内部的质点所处的情况不同。
内部的质点同周围各个方面的相邻的质点都有联系，因而它们之间的一切作用力都互相平衡，而表面上的质点，表面以上的作用力没有达到平衡而保留有自由的力场，借这种力场，物质的表面层就能够把同它接触的液体或气体的质点吸住。
一、物理吸附与化学吸附吸附作用可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。
吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。
被吸附物质也较容易解吸出来，所以物理吸附是可逆的。
如：活性炭对许多气体的吸附，被吸附的气体很容易解脱出来而不发生性质上的变化。
化学吸附则以类似于化学键力的相互吸引，其吸附热较大。
例如，许多催化剂对气体的吸附如：镍对氢气的吸附就属于这一类。
被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能解脱，而且在性状上有变化。
所以化学吸附大都是不可逆过程。
同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时进行。
吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。
如活性炭的表面积很大，吸附作用强；活性炭易吸附沸点高的气体，难吸附沸点低的气体。
二、脱附吸附的逆过程就是脱附，脱附就是吸附剂的再生。
现工艺上常用的脱附方法有：○1降低压力：使气相压力小于吸附剂表面的压力，那样吸附在吸附剂表面的气体就会因压差逸出吸附剂。
气体分离与纯化技术方法
气体分离与纯化技术方法随着工业化的进一步发展，气体分离与纯化技术成为了现代制造和生产过程中不可或缺的一部分。
它们广泛应用于石油化工、能源、环保等众多领域，并在提高工业产品的纯度、降低生产成本以及节能减排方面发挥着重要作用。
一、常见的气体分离方法1. 吸附分离技术吸附分离技术基于不同气体在固体吸附剂上的吸附特性进行分离。
常见的吸附剂有活性炭、分子筛等。
吸附分离技术适用于气体混合物中组分之间吸附性能差异较大的情况，如氧气与氮气的分离。
2. 膜分离技术膜分离技术利用薄膜的选择性传质原理，将气体混合物通过具有特定孔径和渗透性的膜进行分离。
常用的膜分离方法有渗透膜法、气体扩散法和化学反应膜法等。
膜分离技术具有操作简便、节能环保等优点，在气体分离领域得到广泛应用。
3. 精馏分离技术精馏分离技术是通过气体混合物的沸点差异进行分离。
当两种或多种气体的沸点差异较大时，可通过不同的沸点从混合物中分离出目标气体。
精馏分离技术在液化天然气（LNG）的生产和高纯度气体的制备中起着至关重要的作用。
二、气体纯化的方法1. 吸附纯化技术吸附纯化技术通过吸附剂对气体中的杂质进行吸附，实现气体的纯化。
常见的吸附剂有活性炭、硅胶等。
吸附纯化技术广泛应用于煤气净化、空气净化、废气处理等领域。
2. 冷凝纯化技术冷凝纯化技术是利用气体中杂质的不同沸点进行分离。
通过低温冷凝，将气体中的杂质液化并分离出来。
冷凝纯化技术被广泛应用于制取高纯度气体，如液氧、液氮的制备过程中。
3. 催化纯化技术催化纯化技术是通过催化剂对气体中的杂质进行反应转化，实现气体的纯化。
常见的催化剂有铜、铁、铂等。
催化纯化技术被广泛应用于氢气纯化、氨气纯化等领域。
三、气体分离与纯化技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，气体分离与纯化技术也在不断发展和创新。
目前，研究人员正致力于开发更高效、更环保的气体分离与纯化技术。
1. 新型膜材料的研发目前已经有了一些新型膜材料，如金属有机膜、多孔有机聚合物膜等。
柴油吸附分离技术
柴油吸附分离技术一、概述柴油吸附分离技术是一种将柴油中的杂质和污染物分离出来的技术。
该技术主要通过吸附剂将柴油中的杂质和污染物吸附在表面，从而达到分离的目的。
该技术具有高效、经济、环保等优点，被广泛应用于柴油净化领域。
二、工作原理1. 吸附剂选择吸附剂是实现柴油吸附分离技术的关键因素之一。
常见的吸附剂有活性炭、硅胶、氧化铝等。
选择合适的吸附剂需要考虑其孔径大小、表面性质、化学稳定性等因素。
2. 操作流程柴油吸附分离技术主要包括进料、预处理、吸附分离和再生四个步骤。
（1）进料：将需要净化的柴油送入设备中。
（2）预处理：对进入设备中的柴油进行预处理，如去除水分和固体颗粒等杂质。
（3）吸附分离：将经过预处理后的柴油与吸附剂接触，吸附剂将柴油中的杂质和污染物吸附在表面。
（4）再生：当吸附剂饱和时，需要进行再生。
再生的方法包括热解、蒸汽再生等。
三、应用领域柴油吸附分离技术被广泛应用于柴油净化领域。
其主要应用于柴油发动机、燃气轮机等燃烧设备的燃料净化，可以有效地去除柴油中的杂质和污染物，提高燃料质量，减少对设备的损害，延长设备使用寿命。
此外，该技术还可应用于工业废水处理、空气净化等领域。
例如，在工业废水处理中，可以利用吸附剂将废水中的有机物、重金属等污染物吸附在表面，从而达到净化的目的。
四、优点与局限性1. 优点：（1）高效：该技术能够有效地去除柴油中的杂质和污染物，提高燃料质量。
（2）经济：相比其他净化技术，柴油吸附分离技术具有较低的成本。
（3）环保：该技术可以减少柴油燃烧产生的污染物排放，对环境友好。
2. 局限性：（1）吸附剂选择：吸附剂的选择需要考虑多种因素，如孔径大小、表面性质、化学稳定性等，选择不当会影响净化效果。
（2）再生方法：吸附剂饱和后需要进行再生，但不同的再生方法对设备和环境的影响不同。
（3）操作复杂：柴油吸附分离技术需要进行预处理、吸附分离和再生等多个步骤，操作相对复杂。
五、发展趋势随着环保意识的提高和能源需求的增加，柴油吸附分离技术将得到更广泛的应用。
吸附分离技术讲解
2.5 吸附动力学
1. 吸附传质过程的三个阶段
第一阶段 是吸附质通过吸附剂颗粒周围的液膜到颗粒的 表面，称为外部传递过程或外扩散（膜扩散）。
第二阶段 是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部，称为 孔内部传递过程或内扩散。
第三阶段 为溶质在吸附剂内表面上发生吸附。
2.6 影响吸附的因素
吸附质的性质： 溶解度、极性等
另一类吸附过程是化学吸附，以化学键结合,一般为 不可逆过程，工业应用少，分析化学中有。
例:巯基棉吸附、黄原酯棉吸附
1、巯基棉吸附：
利用巯基乙酸与棉花纤维上的羟基的酯化反应， 将巯基接到纤维素大分子上。利用巯基与不同元素 离子的反应进行分离富集。
2、黄原酯棉
脱酯棉与氢氧化钠作用生成碱纤维，再与二硫化 碳进行酯化反应，把黄原酸基团固定在棉纤维上。 利用黄原酸基团的作用进行分离富集。
吸附等温线是描述吸附平衡行为的基本工具，可 用于比较吸附剂的基本吸附性能。由于吸附机理在很 大程度上决定了吸附等温线的形状，因而对吸附等温 线分类有助于诊断吸附过程。
曲线的形状反映吸附的难易，低浓度下曲线向 下弯，如I、II、IV的初始表示分子容易被吸附； 如不易被吸附则向上弯，如III、V。
浓度增大曲线往上斜，如IV，表示吸附由单分子 层开始向多分子层进行。
二、吸附的基本理论
2.1 吸附过程 固体吸附剂与流动相接触，流动相中的一种或多种
溶质向固体颗粒表面选择性传递，被吸附和积累于 固体吸附剂微孔表面的过程。 吸附分离原理大体可分为以下四种类型:
①表面选择性吸附:范德华力 ②分子筛效应:多孔固体中的微孔孔径均一，与 分子尺寸相当。尺寸小于孔径的分子可以进入而被 吸附,比孔径大的分子则被排斥在外。 ③通过微孔的扩散: 利用扩散速率的差别分离。 ④微孔中的凝聚: 多孔固体周围的可凝气体在 与其孔径对应的压力下在微孔中凝聚。 表面吸附是基本的,其它是伴随发生.
吸附分离原理
吸附分离原理
吸附分离是一种常用的分离技术，其原理基于物质在固体表面上的吸附作用。
在吸附分离过程中，固体材料通常被称为吸附剂，而待分离的物质则被称为吸附质。
吸附分离的基本原理是根据物质在固体表面与周围环境的相互作用力的不同来实现分离。
吸附剂通常具有一定的活性位点或孔隙结构，可以吸附吸附质分子。
吸附剂与吸附质之间的相互作用力可以是物理吸附或化学吸附。
物理吸附是由于吸附剂表面静电相互作用力、范德华力等引起的，通常是可逆的吸附过程。
化学吸附是由于吸附剂表面与吸附质之间发生化学反应而产生的吸附力，一般是不可逆的吸附过程。
在吸附分离过程中，吸附质在与吸附剂接触后会被吸附到吸附剂表面上，从而与其他物质分离开来。
分离的效果取决于吸附剂的选择以及吸附质与吸附剂之间的亲和力。
吸附分离技术在许多领域都有应用，包括化学工程、环境工程、生物技术等。
通过选择合适的吸附剂和调节吸附条件，可以实现对不同物质的分离纯化，提高产品的纯度和质量。
总之，吸附分离是一种基于物质在固体表面上的吸附作用实现分离的技术。
它在实际应用中具有广泛的用途，是一种有效的分离手段。
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:
化工原理第九章吸附分离
化工原理第九章吸附分离
吸附分离，也称为吸收或吸收分离，是指利用一定的相互作用“粘合剂”或“吸附剂”使混合物中一些组成部分粘合或吸附到该粘合剂或吸附剂上，从而使混合物中一些组分有机地被分离出来的过程。
它是一种新型的分离方法，有可能替代传统的分离工艺，是现代化工的一项重要技术。
吸附分离的原理：吸附分离可以分为物理吸附和化学吸附两种形式。
物理吸附是指物质相互作用的结果，包括空气、气体、液体、溶剂等。
物理吸附是指在一些固体表面上建立的物理性相互作用，其实质是由于表面粗糙形成的能量障碍，而在能量障碍的阻碍下，物质相互作用，物质就被吸附在这种固体表面上。
如果这种固体表面在特定的温度和压力条件下，具有良好的表面化学稳定性，即可建立有效的物理吸附。
化学吸附又叫做专配吸附，是指物质间由于共价作用形成的固体表面和溶剂之间的作用过程。
它是一种特殊的吸附作用，是由于固体表面上化学基团构成的膜层，以及溶剂中的其中一种物质，在化学反应中形成化学键而发生的吸附作用。
吸附分离的应用：吸附分离已被广泛应用于催化剂分离、石油的湿气处理、空气净化、废气处理、提纯溶剂等行业。
吸附分离技术
吸附分离技术嘿，朋友们！今天咱来聊聊吸附分离技术，这可真是个神奇又实用的玩意儿啊！你想想看，就好像我们在生活中整理东西一样，吸附分离技术就是把混合物里我们想要的东西挑出来，把不要的留在那。
比如说空气里有各种各样的气体分子吧，我们就可以用这个技术把氧气或者其他我们需要的气体给分离出来，是不是很厉害？吸附分离技术就像是一个超级挑食的“小怪兽”，它对不同的物质有着不同的“喜好”。
有些物质它就特别喜欢，紧紧地吸附住；而有些物质呢，它就不怎么搭理。
这就好比我们人有的爱吃甜食，有的爱吃辣的，各有所好嘛！这个技术在很多地方都大显身手呢！比如在化工行业，它能帮助把那些有用的化学物质从复杂的混合物中分离出来，让生产过程更加高效。
就好像一个优秀的厨师，能精准地把食材中的精华部分提取出来，做出美味的菜肴。
在环保领域，它也能发挥大作用哦！可以把空气中的有害气体或者污水中的污染物吸附分离出来，让我们的环境变得更干净、更美好。
这就像是一个勤劳的清洁工，默默地把那些脏东西清理掉，让我们的生活环境更加舒适。
而且啊，这个技术还在不断发展和进步呢！科学家们一直在努力研究，让它变得更强大、更高效。
说不定未来的某一天，它能解决更多我们现在觉得很难的问题呢！那它到底是怎么工作的呢？其实就是利用吸附剂对不同物质的吸附能力差异啦。
吸附剂就像是一个个小口袋，把那些它喜欢的物质装进去，然后再通过一些方法把它们取出来。
是不是很有意思？再想想我们的生活，有时候不也需要这样的“分离”吗？把好的东西留下来，把不好的摒弃掉。
就像我们交朋友，要和那些真诚、善良的人在一起，远离那些虚伪、自私的人。
总之，吸附分离技术真的是个了不起的东西。
它让我们的生活变得更美好，让我们的世界变得更精彩！它就像一个默默奉献的幕后英雄，虽然我们平时可能不太注意到它，但它却一直在为我们的生活和社会的发展贡献着力量。
难道我们不应该为它点赞吗？让我们一起期待它在未来能带给我们更多的惊喜吧！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
化工吸附分离技术PPT
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。
吸附分离的应用
吸附分离的应用吸附分离技术是一种将目标化合物从混合溶液中分离出来的方法，其基本原理是将目标化合物通过它和固体吸附剂之间的化学或物理相互作用吸附在固定相上。
吸附剂可以是一种纯净的化合物或其混合物，可以具有一定的选择性，使其只吸附目标化合物。
吸附分离技术已广泛应用于医学、化学、食品和环境保护等领域。
本文将详细介绍吸附分离技术的应用，包括吸附剂的种类、选择性和对目标化合物的吸附能力，以及吸附分离技术在不同领域的应用。
一、吸附剂的种类1.树脂吸附剂：包括离子交换树脂和非离子交换树脂两种。
离子交换树脂利用它与离子间的化学相互作用将离子从混合物中分离出来；非离子交换树脂则利用氢键或范德华力等化学相互作用将化合物从溶液中分离出来。
2.活性炭吸附剂：活性炭是一种高度纯化的炭质材料。
由于其大的表面积和多孔性质，可以用来吸附气体和液体化合物。
3.硅胶吸附剂：硅胶吸附剂主要用于分离和富集天然产物和食品添加剂。
4.金属氧化物吸附剂：包括沸石、滑石、硬脂酸镁、氧化铝、二氧化钛等，可以用于吸附和分离细菌、病毒和其它化合物。
二、选择性吸附剂的选择性是指吸附剂对特定化合物的亲和力和分离效率。
在实际应用中，选择性是吸附剂的一个重要参数，因为吸附剂需要选择性地吸附想要分离的目标化合物，并且在分离过程中不吸附其它化合物。
鉴于吸附剂的选择性，可以将吸附分离技术应用于不同领域，如生物医学和环境保护。
1.生物医学：吸附分离技术在生物医学领域中的应用十分广泛。
将离子交换树脂用于血浆、尿液、酒精和药物中有毒离子的分离；用活性炭吸附剂处理血液中的肝素和蛋白质；利用硅胶吸附剂分离并纯化大肠杆菌、乳酸杆菌等微生物。
2.化学：吸附分离技术可用于分离化学中间体、催化剂、染料和化妆品等。
3.食品：吸附剂可用于食品中有毒或有害的化合物的去除，如黄曲霉毒素、亚硝酸盐、细菌等。
4.环境保护：吸附剂可以用于处理水和空气中的污染物，如对氨、硫酸盐、铬酸盐、酸雨和甲醛等。
《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。
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。
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
吸附分离技术在化学工业中的应用
吸附分离技术在化学工业中的应用1. 概述化学工业主要涉及的领域包括合成化学、化学分离、环保技术等，其中化学分离技术在化学工业中占据重要地位。
吸附分离技术是化学分离技术中的一种，具有分离效率高、工艺简单等优点，因此在化学工业中得到了广泛应用。
2. 吸附分离技术的基本原理吸附分离技术的基本原理是利用吸附剂对待分离物质吸附的吸附性能进行分离。
吸附剂可以是一种化合物，也可以是一种材料，比如说活性炭、沸石等。
待分离物质通过吸附剂后可被吸附剂有效地分离出来。
3. 吸附分离技术在合成化学中的应用3.1 催化剂回收合成化学中需要使用许多催化剂，为了提高催化剂的使用效率和减少环境污染，通常会将催化剂回收。
吸附分离技术可以使催化剂在反应过程中与反应物分离，反应结束后可以将催化剂通过反吹、再生等方式回收利用。
3.2 活性炭吸附活性炭的表面有许多微孔和介孔，可以吸附许多有机物质和杂质，达到净化的效果。
在合成化学中，如果反应物以及产物中存在一些有毒有害物质，可以使用活性炭吸附这些物质，保证反应环境的安全。
4. 吸附分离技术在化学分离中的应用4.1 污水处理污水中含有许多的有机物质和难以降解的化学物质，使用传统的化学分离方法处理不太方便，费用也比较高。
而通过吸附分离技术可以较好地将这些有机物质吸附分离出来，从而达到净化污水的目的。
4.2 空气过滤在一些工业制造车间，空气中会含有许多有害的化学物质和尘埃，对工人的身体健康有很大危害。
通过使用吸附剂，可以将空气中的有害物质进行吸附，达到净化过滤的效果。
5. 吸附分离技术在环保技术中的应用5.1 煤层气提取煤层气是一种非常重要的资源，在采矿过程中有时会出现煤层气泄露的情况。
使用吸附分离技术可以将煤层气中的杂质和杂质物质去除，提升煤层气的品质以及减少能源浪费。
5.2 重金属去除很多工业生产过程中会产生出重金属污染物，比如说水污染中的铬、铜、铅等。
使用吸附分离技术可以将这些重金属物质有效地去除，保证水质的安全性。
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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。
界面
吸附质在吸附剂多孔表面上被吸附的过程分 为下列三步：
由于吸附质与吸附剂的分子之间形成化学键而 引起的吸附称为化学吸附。发生化学吸附时，被吸 附的分子与吸附剂的表面分子之间发生了电子转移、 原子重排或化学键的破坏与生成。与物理吸附不同 的是，化学吸附具有选择性，只有当吸附剂与吸附 质的分子之间形成化学键时，才会发生化学吸附。
物理、化学吸附的比较
吸附性能
物理吸附
分子引力（范德华力）
没有选择性
化学吸附
化学键
有选择性
作用力
选择性
吸附层
吸附热 吸附速度 温度 可逆性
单分子或多分子吸附层
较小，⋖41.9kj/mol 快，几乎不要活化能 放热过程，低温有利于吸附 可逆，较易解析
只能形成单分子吸附层
较大，相当于化学反应热，83.7418.7kj/mol 较慢，需要活化能 温度升高，吸附速度增加 化学键大时，吸附不可逆
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
2、吸附法的特点：
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； 对溶质的作用较小，这一点 在蛋白质分离中特别重要； 可直接从发酵液中分离所需 的产物，成为发酵与分离的 耦合过程，从而可消除某些 产物对微生物的抑制作用； 溶质和吸附剂之间的相互作 用及吸附平衡关系通常是非 线性关系，故设计比较复杂 ，实验的工作量较大。
瞬时相对位移时，就产生快速变化的瞬时偶极矩。这种瞬时偶极矩还能使外围 非极性分子极化，反过来，被极化的分子又影响瞬时偶极矩的变化，这样产生
的引力叫色散力。
U色散 =
3 4
α hv
2
6 γ
0
式中 h为普朗克常数；v0为电子的震动频率
因为hv0约等于原子的电离能I(焦耳)，所以上式可写成：
α U色散 = γ
吸附 剂 吸附 质
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
脱附：吸附的逆过程
• 吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混和、 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。 • 吸附剂——能够吸附其他物质的多孔性固体。 • 吸附质——在吸附过程中，被吸附的物质。
1/ n
式中 n--大于1的常数
Freundlich等温线 单分子层
Langmuir 等温线 单分子层
Henry等温线 稀浓度
等温线 多分子层
Lgqe = 0.148Lgce + 1.3369
由图可求得k=6.76 , n=21.72
影响吸附过程的因素
• （1）吸附剂的特性（比表面积、粒度、极性大小、活化条 件） • （2）吸附物的性质（极性大小、分子量） • （3）吸附的条件 pH（对蛋白等两性物质在PI附近吸附量最大） 温度（对蛋白分子，一般认为T↑吸附量↑，考虑到稳定 性,通常在0℃or室温操作） 盐浓度（影响复杂，阻止or促进吸附） • （4）吸附物浓度与吸附剂用量（吸附物浓度↑，吸附量↑， 吸附法纯化蛋白时，要求浓度<1%,以增强选择性,吸附剂用 量↑，吸附物总量↑，但过量吸附剂导致成本↑，选择性↓）
• 吸附速率可用单位质量的吸附剂在单位时间内所
吸附的吸附质的量来表示。
• 在吸附过程中，若内扩散的传质速度很快，则传
质阻力主要集中于外扩散，吸附过程为外扩散控 制。 • 反之，若外扩散的传质速度很快，则传质阻力主 要集中于内扩散，吸附过程为内扩散控制。
3、吸附力的本质
吸附质和吸附剂之间的作用力－范德华力 • A 定向力 极性分子的永久偶极静电力 • B 诱导力 极性分子与非极性分子之间的 吸引力 • C 色散力 非极性分子之间的引力（瞬间 偶极）
偶极分子之间其诱导力为：
U诱导
2 2 μ 2 μ α 1 α = γ
1 + 2 6
极性分子和非极性分子之间的作用力
极性分子产生的电场作用会诱导非极性分子极化，产生诱导偶极矩，因 此两者之间互相吸引，产生吸附作用。
范德华力-色散力
非极性分子之间的引力属于色散力。
当分子由于外围电子运动及原子核在零点附近震动，正负电荷中心出现
优点：
② ③
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 从稀溶液分离溶质 吸附剂对溶质的作用小（蛋白质）
缺点：选择性差
收率低 无机吸附剂性能不稳定 不能连续操作，劳动强度大 碳粉等吸附剂有粉尘污染
④
3、常用的吸附剂
• 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。
1、槽式搅拌吸附
吸附过程一般在带有搅拌器的吸附槽中进行。 1. 首先将原料液加入吸附槽，然后在搅拌状态下加 入吸附剂。 2. 在搅拌器的作用下，槽内液体呈强烈湍动状态， 而吸附质则悬浮于溶液中。 3. 当吸附过程接近吸附平衡时，通过过滤装置将吸 附剂从溶液中分离出来。 4. 接触过滤式吸附过程属间歇操作过程，常用于溶 质的吸附能力很强，且溶液的浓度很低的吸附过 程，以回收其中少量的溶解物质或除去某些杂质 等。
Q kp Q 1 kp
Q ——吸附量(mol/kg吸附剂) Q∞——溶质的最大吸附量(mol/kg吸附剂) k ——吸附平衡常数 p ——吸附质分压
二个假设： • 吸附活性中心间各 自独立 • 每一个吸附活性中 心只吸附一个分子
实际应用中, 用的最多的是Freundlich方程 式:
Q kp
吸引力
吸 引 力
合力
0
距离
B
A
推斥 力
推斥力
吸引力和推斥力
三、吸附等温线
吸附平衡
定义：一定条件下，流体（气体或液体）与吸附剂接触， 流体中的吸附质被吸附剂吸附，经足够长时间后，吸附质 在两相中的含量不再改变，即吸附质在流体和吸附剂上的 分配达到一种动态平衡，称为吸附平衡。
• 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应与溶液中溶质 的浓度和温度有关 • 当温度一定时，吸附量只和浓度有关，Q=f（c）， 这个函数关系称为吸附等温线 • 吸附等温线表示平衡吸附量
分子引力/范德华力的 U诱导 + U色散
范德华力-定向力
U定向 = 3 kT γ
2 μμ 6
2 1 2 2
式中：μ1为吸附剂功能基偶极矩；μ2为吸附质分子偶极矩； r为两偶 极子中心之间的距离；κ为波尔兹曼常数；Τ为热力学温度。
极性分子之间产生的作用力
偶极距：分子的电荷重心与正负电荷中心距离的乘积
3I 6 4
2
上述各力的数值大小，对于各种物质是不一样的，取
决于吸附物的性质。分子极性越大，定向力越大。
在通常距离上(十分之几个纳米)，上述分子间相互作 用力的能量约为几千J mol—1。要比化学价力的能量小得多。
• 在分子间相互作用的总能量中，各种力所占的相对比例 是不同的。主要取决于分子的两个性质，即它的极性和 极化度。极性越大，定向力作用越大；极化度越大，色 散力的作用越大。诱导力是次级效应 • 范德华力中的色散力是普遍的一种力
复使用和流体阻力较小等优点)
二、吸附法的分类及原理
1、吸附法的分类 2、吸附机理 3、吸附力的本质
1、吸附法的分类
根据吸附剂与吸附质之间相互作用力的不同， 吸附可分为物理吸附和化学吸附两种类型。 当由于吸附质与吸附剂的分子之间存在分子间 力即范德华力而发生的吸附称为物理吸附，又称为 范德华吸附。 因为分子间引力普遍存在于吸附剂与吸附质之 间，故一种吸附剂可以吸附多种吸附质，不具有选 择性。但吸附剂与吸附质的种类不同，分子间引力 大小各异，因此吸附量可能相差悬殊。
• 常用的吸附剂有极性的和非极性的两种。 羟基磷灰石、硅胶、氧化铝等属前者，活性炭属后者。 人工合成的如大网格吸附剂、分子筛等两种都有。但大 多属非极性的。