1 吸附分离技术和理论.
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。
吸附分离
⏹吸附分离技术和理论
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
⏹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。
⏹吸附法的特点
⏹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。
吸附原理：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。
吸附理论与吸附分离技术的进展
参考内容
页岩气作为一种清洁、高效的能源形式，日益受到全球。页岩气吸附与解吸 附机理的研究对提高页岩气开采效率、优化能源利用具有重要意义。本次演示将 综述页岩气吸附与解吸附机理的研究现状、基本原理及研究方法，并探讨未来研 究方向。
一、研究现状
页岩气吸附与解吸附机理的研究经历了多个阶段，研究者们提出了不同的模 型和理论。目前，广泛应用的主要有基于物理吸附的Langmuir模型和基于化学吸 附的BET模型等。然而，这些模型在解释页岩气吸附与解吸附现象时均存在一定 局限性。
大孔吸附树脂分离纯化技术的应 用
1、药物分离
大孔吸附树脂在药物分离领域具有广泛的应用，尤其在中药有效成分的提取 和分离方面独具优势。通过选择合适的树脂材料和工艺条件，实现对中药中多糖、 黄酮、生物碱等有效成分的高效分离，为中药现代化提供了有力支持。
2、食品净化
大孔吸附树脂在食品净化领域也有着广泛的应用，主要表现在果蔬汁的除杂、 豆制品中蛋白质的提取和纯化等方面。通过树脂的吸附作用，可以去除果蔬汁中 的杂质，提高产品的品质和口感；同时，树脂还可以用于蛋白质的提取和纯化， 为食品加工提供更多优质原料。
总之，页岩气吸附与解吸附机理的研究仍有待深入探索，未来的研究方向应 注重完善模型、引入新技术、综合考虑多因素以及探索应用前景等方面，以推动 页岩气产业的可持续发展。
大孔吸附树脂分离纯化技术及其 应用
大孔吸附树脂分离纯化技术是一种具有广泛应用价值的分离技术，其原理基 于物理吸附作用，通过选择合适的树脂材料和工艺条件，实现对混合物中各组分 的有效分离。该技术在药物分离、食品净化、环保等领域发挥着重要作用，为工 业生产和日常生活带来了诸多便利。
2、引入新技术：例如，利用先进的原位光谱技术、纳米技术等，更加深入 地研究页岩气吸附与解吸附机理，提供更加丰富和精准的数据支持。
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。
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.
7.1吸附分离技术
7.1吸附分离技术第一节吸附理论基础一、基本概念吸附作用：物质从流体相(气体或液体)浓缩到固体表面的过程。
吸附剂：在表面上能够发生吸附作用的固体。
吸附物：被吸附的物质。
不同固体物质的表面自由能不同，所以对其他物质的吸附能力不同，表面自由能越高，吸附能力越强。
二、吸附类型1、物理吸附：吸附剂和吸附物通过分于间的引力产生的吸附。
特点：①吸附作用不仅局限于活性中心，而是整个自由界面②分子被吸附后，一般动能降低，所以吸附是放热反应；③物理吸附的吸附热较小，吸附物分子的状态变化不大，所需活化能很小，多数在较低的温度下进行；④物理吸附是可逆的，吸附作用一般没有选择性。
固体内部的分子所受的分子间的作用力是对称的，而固体表面的分子所受的力是不对称的。
向内的一面受内部分子的作用力较大，而表面向外的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。
吸附剂与被吸附物分子之间的相互作用是由可逆的范德华力所引起的，故在一定的条件下，被吸附物可以离开吸附剂表面，这称为解吸作用。
吸附层析就是通过连续的吸附和解吸附完成的。
2、化学吸附吸附剂与吸附物之间由于电子转移发生化学反应产生的吸附。
特点：⑴需要一定的活化能；⑵具有显著的选择性，即一种吸附剂只对某种或某几种物质有吸附作用；⑶吸附速度较慢，升高温度速度增加；⑷吸附后也较稳定，不易解吸，且解吸具有选择性；⑸吸附热较大。
物理吸附与化学吸附虽有区别，但有时很难严格划分，也可以在同一体系中向时发生。
物理吸附和化学吸附的比较吸附力范德华力化学键力吸附热较小(～液化热) 较大选择性无选择性有选择性稳定性不稳定,易解吸稳定分子层单分子层或多分子层单分子层吸附速率较快, .受温度影响小较慢受温度影响大物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。
化学吸附相当与吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应，在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。
吸附分离science
吸附分离science【实用版】目录1.吸附分离科学的概念与原理2.吸附分离科学的应用领域3.我国在吸附分离科学领域的发展与贡献4.吸附分离科学的未来发展趋势与挑战正文吸附分离科学是一门研究物质表面对气体、液体或溶液中的分子或离子进行吸附和分离的科学。
它是一种物理过程，通过改变物质表面的性质，实现对特定分子或离子的选择性吸附和分离。
吸附分离科学在环境保护、化工、医药等领域有着广泛的应用。
在环境保护领域，吸附分离技术可以用于大气污染物的去除和水质净化。
例如，活性炭具有很高的表面积和吸附能力，可以有效地吸附有害气体和重金属离子。
另外，吸附分离技术还可以用于废水处理，通过选择性吸附有害物质，达到净化水质的目的。
在化工领域，吸附分离技术可以用于物质的分离和提纯。
例如，石油裂解过程中产生的混合气体可以通过吸附分离技术进行分离，得到纯度较高的乙烯、丙烯等化工原料。
此外，吸附分离技术还可以用于高分子材料的生产和加工过程中，提高产品的纯度和性能。
在医药领域，吸附分离技术可以用于药物的提取和纯化。
例如，某些中药成分可以通过吸附分离技术从植物中提取出来，得到纯度较高的药物。
此外，吸附分离技术还可以用于血液净化，通过选择性吸附血液中的有害物质，达到治疗疾病的目的。
我国在吸附分离科学领域有着丰富的研究和应用经验，已经取得了一系列重要的成果。
例如，我国科研人员在活性炭吸附、分子筛分离等方面取得了显著的进展，为环境保护和化工产业发展做出了重要贡献。
此外，我国还在吸附分离技术的产业化方面取得了成功，推动了相关产业的发展。
吸附分离科学面临着许多未来发展趋势和挑战。
首先，随着环境保护意识的增强，吸附分离技术在环境保护领域的应用将得到更广泛的关注。
其次，吸附分离技术在医药领域的应用将不断拓展，为新药研发和疾病治疗提供更多可能性。
此外，吸附分离技术的创新和优化将成为一个重要方向，包括新型吸附剂的研究和开发、吸附分离过程的优化等。
总之，吸附分离科学在环境保护、化工、医药等领域具有广泛的应用前景。
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。
第六章-吸附分离PPT课件
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• 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
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• 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。
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• 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。
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• 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。
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• 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。
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• 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。
现代分离方法
现代分离方法现代分离方法是一种高效的技术，广泛应用于许多领域，包括医药、化工、食品、环保等。
它通过改变物质的物理或化学性质，将混合物中的不同成分分离出来。
本文将详细介绍现代分离方法的原理、分类、优缺点以及应用。
一、原理现代分离方法的原理是利用不同物质之间的物理或化学性质差异，通过某种技术手段将它们分离出来。
其中，物理性质包括相对分子质量、密度、沸点、溶解度等；化学性质包括酸碱性、氧化还原性等。
常用的现代分离方法有吸附分离法、离子交换分离法、膜分离法、超临界流体萃取法等。
二、分类现代分离方法可以分为以下几类：1.吸附分离法：将混合物中的成分在吸附剂上吸附后分离。
吸附剂可以是固体或液体，常用的有活性炭、硅胶、分子筛等。
2.离子交换分离法：利用离子交换剂与原混合物中的离子互相作用，进行分离。
常用的离子交换剂有阴离子交换剂和阳离子交换剂。
3.膜分离法：利用半透膜对混合物中的物质进行筛选分离。
膜分离法包括超滤、逆渗透、气体分离等多种方法。
4.超临界流体萃取法：利用超临界流体与混合物中的成分进行物理或化学作用，进行分离。
超临界流体有超临界二氧化碳、超临界水等。
三、优缺点现代分离方法具有以下优点：1.分离效率高：现代分离方法能够更加有效地分离出需要的成分，具有快速、精准、高效等特点。
2.对物质破坏小：现代分离方法不会对需要分离的物质产生影响，不会破坏物质的分子结构和化学性质。
3.成本低、操作简便：现代分离方法可以在较低的成本下进行，且操作简单、易于掌握。
4.能够处理一定量的样品：现代分离方法可以同时处理多个样品，提高分离效率，节约时间和人力成本。
然而，现代分离方法也存在一些缺点，主要包括：1.需要高质量的设备：现代分离方法需要使用高质量的设备，包括吸附剂、离子交换剂、膜等。
这些设备会增加实验成本。
2.对于一些高分子化合物的分离比较困难：现代分离方法在处理高分子化合物的时候，分离效率会较低，因为高分子化合物分子结构复杂，难以分离。
mof材料碳捕集可适用的工艺和技术
mof材料碳捕集可适用的工艺和技术一、吸附分离技术吸附分离技术是一种利用吸附剂吸附气体中的二氧化碳，从而实现碳捕集的方法。
MOFs材料由于具有高比表面积、多孔结构和可调的孔径等特点，可以作为高效的吸附剂用于二氧化碳的吸附分离。
在吸附分离过程中，MOFs材料通过物理吸附或化学吸附的方式将二氧化碳分子吸附在其孔道内，从而实现二氧化碳与氮气、氧气等气体的分离。
二、吸收分离技术吸收分离技术是一种利用吸收剂吸收气体中的二氧化碳，从而实现碳捕集的方法。
在吸收分离过程中，MOFs材料可以作为吸收剂，通过化学反应将二氧化碳转化为可分离的碳酸盐或其他有机化合物。
这些化合物可以在特定的条件下从MOFs材料中分离出来，从而实现二氧化碳的捕集和分离。
三、冷凝分离技术冷凝分离技术是一种利用气体在不同温度下饱和蒸气压不同的原理，通过降低温度使二氧化碳冷凝成液体或固体，从而实现碳捕集的方法。
在冷凝分离过程中，MOFs材料可以作为载体或催化剂，促进二氧化碳的冷凝和分离。
同时，MOFs材料的多孔结构和可调的孔径也可以提高冷凝效率。
四、膜分离技术膜分离技术是一种利用膜的渗透性实现气体分离的方法。
在膜分离过程中，二氧化碳气体可以通过MOFs材料的膜，而氮气、氧气等气体则被阻挡在膜的一侧，从而实现二氧化碳的分离和捕集。
MOFs 材料的膜具有高选择性、高渗透性和可调的孔径等特点，可以提高膜分离的效率和精度。
五、化学循环燃烧技术化学循环燃烧技术是一种将二氧化碳转化为有价值的化学原料的方法。
在化学循环燃烧过程中，MOFs材料可以作为载体或催化剂，促进二氧化碳与氢气等还原剂的反应，生成甲烷、甲醇等燃料或化学品。
这种方法的优点是可以将二氧化碳转化为有价值的化学品，同时也可以实现能源的回收和利用。
六、生物质捕集技术生物质捕集技术是一种利用生物质能吸收和转化气体中的二氧化碳的方法。
在生物质捕集过程中，MOFs材料可以作为载体或催化剂，促进生物质的分解和转化。
天然气净化技术原理及优化方案分析
天然气净化技术原理及优化方案分析天然气净化是指对天然气中的杂质、污染物进行去除或降低，以确保天然气在输送和使用过程中的安全和可靠。
天然气净化技术是天然气处理的重要环节，其原理及优化方案对于保障天然气质量具有重要意义。
一、天然气净化技术原理1.吸附分离技术吸附分离技术是利用吸附剂对天然气中的杂质进行吸附分离的过程。
吸附剂常用的有活性炭和分子筛等，它们具有高比表面积和特定的孔径结构，能够吸附和分离不同大小和性质的杂质。
通过控制吸附剂的特性，可以实现对天然气中硫化氢、一氧化碳、氮氧化物等有害物质的去除。
2.膜分离技术膜分离技术是利用微孔膜的特性对天然气中的杂质进行分离的过程。
微孔膜常用的有聚合物膜、陶瓷膜和金属膜等，它们具有不同的渗透性和截留性，能够将天然气中的杂质通过选择性渗透和截留实现分离。
常见的应用包括二氧化碳的分离和甲烷的浓缩。
3.化学反应技术化学反应技术是通过化学反应将天然气中的有害物质转化为无害物质的过程。
常见的化学反应包括氧化、还原、酸碱中和等。
通过选择合适的催化剂和反应条件，可以将硫化氢转化为硫元素、将一氧化碳转化为二氧化碳等，从而实现对有害物质的去除。
二、天然气净化技术的优化方案1.提高净化效率提高天然气净化的效率是优化方案的关键。
通过改进吸附剂或膜的性能，增加吸附或分离的效果，可以提高净化效率。
此外，合理设计反应器结构、选择合适的催化剂和优化反应条件，可以提高化学反应技术的效率。
2.降低能耗降低能耗是优化方案的重要目标。
在天然气净化过程中，能耗主要包括供能和再生等方面。
通过合理设计设备结构、优化工艺流程，减少能耗的同时，保证净化效果。
3.绿色环保绿色环保是现代社会的重要要求。
在天然气净化过程中，应采用环保材料和高效净化技术，减少对环境的污染。
同时，合理处理净化废水和净化废气，保护生态环境。
4.灵活多样不同的天然气资源和应用需求会有不同的天然气净化要求。
优化方案应具备灵活性和适应性，能够根据天然气的情况和用户的需求进行调整和改进。
吸附分离原理
吸附分离原理吸附分离原理是指通过吸附剂与待处理物质之间的吸附作用，将混合物中的不同组分分离开来的一种分离技术。
它在实际应用中具有广泛的用途，可以用于废水处理、气体净化、分离纯化等多个领域。
本文将从理论原理、应用案例以及技术发展等方面进行探讨。
一、理论原理吸附分离原理的核心在于吸附剂对待处理物质的选择性吸附作用。
吸附剂通常是多孔性材料，具有较大的比表面积和一定的化学活性。
当混合物中的组分通过吸附剂时，各组分根据其与吸附剂的相互作用力不同而被吸附在材料表面上。
这些组分在吸附剂上停留的时间也不同，从而实现了分离作用。
吸附分离的选择性取决于吸附剂和待处理物质之间的相互作用力。
常见的吸附作用力包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附是由于吸附剂和待处理物质之间的范德华力而产生的，通常在低温和高压下易发生。
而化学吸附则是由于吸附剂和待处理物质之间的化学键形成而产生的，具有较高的选择性和较强的化学稳定性。
二、应用案例1. 废水处理吸附分离技术被广泛应用于废水处理中，用于去除废水中的有机物和重金属离子等污染物。
例如，活性炭常被用作吸附剂，通过物理吸附将有机物质吸附在活性炭表面，达到净化水体的目的。
此外，离子交换树脂也常用于去除废水中的重金属离子，通过化学吸附将离子交换树脂上的离子与废水中的金属离子进行置换，实现分离和回收。
2. 气体净化吸附分离技术也广泛应用于气体净化领域，用于去除有毒气体、恶臭气体和挥发性有机物等。
例如，活性炭可以吸附有机气体分子，净化空气中的污染物。
此外，分子筛和硅胶等材料也常用于去除水分和溶剂蒸气等。
3. 分离纯化吸附分离技术在分离纯化领域具有重要应用，可用于分离提取天然产物中的有效成分，或者从混合溶液中提取目标化合物。
例如，吸附层析技术常用于药物分子的纯化，通过合适的吸附剂选择和条件设置，将目标化合物与混合物中的其他成分分离开来。
三、技术发展随着科学技术的进步，吸附分离技术得到了不断的发展和创新。
吸附分离设计手册
吸附分离设计手册吸附分离是一种常见的化工过程，广泛应用于各种领域，包括炼油、化工、食品加工和环保等。
吸附分离设计手册是帮助工程师在设计和操作吸附分离设备时参考的重要文献。
本手册将介绍吸附分离的基本原理、设备选型、操作参数和案例分析等内容，以帮助读者更好地理解和应用吸附分离技术。
第一部分：吸附分离基本原理1. 吸附分离的概念与分类- 解释吸附分离的定义和吸附分离技术的分类，包括物理吸附和化学吸附。
2. 吸附平衡和动力学- 介绍吸附平衡和动力学的基本概念，包括等温吸附曲线和动态吸附过程。
3. 吸附分离的常见应用- 分析吸附分离在不同领域的应用，如气体分离、液体分离和固体废物处理等。
第二部分：吸附分离设备选型1. 吸附剂的选择与性能- 介绍各种吸附剂的特性和性能指标，如比表面积、孔径分布和化学稳定性等。
2. 吸附分离设备的分类- 分析吸附分离设备的种类和特点，包括固定床吸附塔、流动床吸附塔和摇摆床吸附塔等。
3. 设备选型与性能评估- 讨论吸附分离设备的选型原则和性能评估指标，帮助读者根据工艺需求选择合适的设备类型。
第三部分：吸附分离操作参数与优化1. 吸附分离过程的工艺参数- 分析影响吸附分离过程的关键工艺参数，如进料条件、吸附温度和压力等。
2. 吸附分离过程的优化方法- 提供吸附分离过程的优化方法，包括循环流程设计、操作条件优化和吸附剂再生技术等。
3. 实例分析与应用案例- 提供吸附分离设备在不同行业中的应用案例和操作经验，帮助读者了解吸附分离技术在实际工程中的应用情况。
第四部分：吸附分离设备的维护与安全1. 设备维护和日常管理- 提供吸附分离设备的日常维护措施和管理经验，包括设备检查、清洗和更换吸附剂等。
2. 设备安全和事故处理- 分析吸附分离设备的安全隐患和事故处理措施，帮助读者建立安全生产意识和处理突发情况的能力。
以上是关于《吸附分离设计手册》的初步内容框架，希望对你有所帮助。
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。
现代分离技术
本节主要讨论是物理吸附分离过程。
（三）吸附剂
1. 吸附剂的特性参数 （1）比表面积a 指单位质量吸附剂所具有的吸附表面 积，单位为m2/g。 （2）吸附量Γ 指单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量， 单位为μg/g或者μmol/g等。 （3）覆盖率θ 指吸附量变化，定义为实际吸附量与覆 盖单分子层时的吸附量比值。
移动床主要用于含烃类原料气中提取烯经类组分的，如从 甲烷、氢混合气体中提取乙烯；目前在糖液脱色，油品精制 中也在使用。
（四）模拟移动床 当固体吸附剂在床层内固定不动，而通过旋转阀的控
制将各段相应的溶液进出口连续地向上移动， 这和进出
口位置不动，保持固体吸附剂自上而下地移动的结果是一 样的，这就是多段串联模拟移动床。
吸附操作通常是在低温下进行，然后提高操作温度使
被吸附的组分脱附，这就是变温吸附过程。但由于固体吸 附剂传热性能较差，变温吸附过程的能量利用和操作效率 都较低。
在高压下进行吸附操作，吸附效率可显著提高，在低
压下进行脱附操作，就可将吸附质脱除的更干净，这就是 变压吸附操作。变压吸附操作要比变温吸附操作经济、效 率高。
采用模拟移动床连续操作，吸附剂和解吸剂利用效率 高，吸附剂磨损消耗少，其用量仅为固定床的4%，解吸 剂用量仅为固定床的一半，且产品浓度高，能耗小。模拟 移动床用于分离各种异构体，如分离芳烃中的对二甲苯， 间二甲苯，邻二甲苯，以及分离果糖、葡萄糖异构体等过 程。
（五）流化床吸附操作与流化床-移动床联合吸附 流化床吸附操作是使流体自下而上流动，流体的流速
降温和加压对吸附有利；反之，升温和减压有利于 脱附。 （二）吸附速率
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。
吸附理论与吸附分离技术的进展_马正飞
第28卷第1期2006年1月南 京 工 业 大 学 学 报J OURNAL OF NAN JI N G UN I V ERS I T Y OF TEC HNOLOGYV o.l28N o.1Jan.2006吸附理论与吸附分离技术的进展马正飞,刘晓勤,姚虎卿,时 钧(南京工业大学化学化工学院,江苏南京210009)摘 要:各种固体界面上发生的吸附现象引起了广泛的关注,基于吸附的分离过程在工业和环保等领域发挥着重要的作用。
近年来,涉及吸附现象的许多技术创新领域在不断扩展,改进现有的吸附剂,研发新型吸附剂及新用途;而研究的重点在缩小理论与实际应用的不协调,使吸附由技艺走向科学,由物理、化学、工程等多学科的交叉而形成的界面科学迅速成熟。
概述了吸附和吸附分离过程的基础,围绕上述方面体现吸附理论的研究进展和吸附实际应用之间的关系,用实例介绍在吸附与吸附分离过程方面的研究与实践。
关键词:吸附;分离;理论;技术*中图分类号:TQ028 文献标识码:A 文章编号:1671-7643(2006)01-0100-071 吸附与吸附分离技术吸附是一表面现象,在流体(气或液)与固体表面(吸附剂)相接触时,流固之间的分子作用引起流体分子(吸附质)浓缩在表面。
对一流体混合物,其中某些组分因流固作用力不同而优先得到浓缩,产生选择吸附,实现分离。
吸附分离过程依据流体中待分离组分浓度的高低可分为净化和组分分离,一般以质量浓度10%界限[1],小于此值的称为吸附净化。
吸附是自发过程,发生吸附时放出热量,它的逆过程(脱附)是吸热的,需要提供热量才能脱除吸附在表面的吸附分子。
吸附时放出热量的大小与吸附的类型有关:发生物理吸附时,吸附质吸附剂之间的相互作用较弱,吸附选择性不好,吸附热通常是在吸附质蒸发潜热的2～3倍范围内,吸附量随温度升高而降低;而发生化学吸附时,吸附质吸附剂之间的相互作用强,吸附选择性好且发生在活性位上,吸附热常大于吸附质蒸发潜热的2～3倍。
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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。
（4）同系列物质分子越大，极性越差，易为非极性吸附剂吸附，越难为极性吸附剂吸附（5）吸附物-溶剂形成氢键，不易吸附吸附物-吸附剂形成氢键，易于吸附 19 3.吸附的条件温度（吸附热，溶解度）：经验pH（解离度）：两性物质，等电点附近盐的浓度：可能阻止、可能促进，经验溶剂：单溶剂易吸附，混合溶剂易解吸
20 4.吸附物浓度与吸附剂用量吸附物浓度：浓度高吸附量大，但选择性下降适当稀释调高选择性浓度<1% 吸附剂用量：用量大，吸附总量大-每克吸附剂吸附物质的量变小-成本增高-选择性下降综合各因素，实验确定 21常见吸附剂及其生产应用 22 大网格树脂的网络骨架
23大网格树脂吸附法：将多孔的大网格吸附树脂作为吸附剂，利用表面分子与物质分子间范德华引力，把液相中物质吸附到吸附树脂表面。
特点1、选择性好、解吸容易、理化性质稳定、机械强度好、可反复使用等优点。
2、其孔隙大小、骨架结构和极性，可按照需要，根据不同的原料和合成条件而改变，因此可适用于吸附各种有机化合物。
3、适合弱电解质及非离子型化合物分离。
24一、大孔网状聚合物吸附剂的类型和结构
25二、大孔网状聚合物吸附剂吸附机理树脂骨架和溶质分子间的分子吸附（范德华力）“类似物容易吸附类似物”的原则：一般非极性吸附剂适宜于从极性溶剂(水)中吸附非极性物质。
一般极性吸附剂适宜于从非极性溶剂(有机溶剂)中吸附极性物质。
而中等极性的吸附剂则对上述两种情况都具有吸附能力。
吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性，一般选非极性或中等极性。
27操作过程
28三、操作过程1.树脂选择：类似物容易吸附类似物（吸附法提取的生化物质大多是弱极性或非极性，一般选非极性或中等极性）孔径：树脂孔径为溶质分子直径的6倍较宜预处理：甲醇洗涤再生：一种溶剂或多种溶剂清洗，甲醇、丙酮、乙酸乙酯
29 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）中性物质：pH无影响（不会电离）。
30 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，弱碱性物质可用酸来解吸吸附在高浓度盐类溶液中进行时，水洗即可解吸 31 四、大孔吸附树脂的应用：抗生素分离纯化（再生容易、产品灰分少）：β-内酰胺类、大环内酯类、氨基糖苷类、肽类、博莱霉素类、含氮杂环类及其他新抗生素维生素的提取纯化： VB12，VB2，VC 天然产物的分离：生物碱，黄酮，多糖，苷类、红景天甙等生化药物：酶, 氨基酸, 蛋白质, 肽,甾体 32红霉素的分离纯化
33SIP-1300大孔吸附剂分离纯化超氧化物歧化酶
34 活性炭一种被广泛应用的优良的吸附剂。
吸附能力很强的非极性吸附剂对色素、细菌和热源等杂质有很强的吸
附能力。
一般用木屑、兽骨、兽血或煤屑等为原料高温（800℃）碳化成。
35 分类粉末碳：比表面积大吸附力强颗粒碳：吸附能力较差，但易装柱锦纶活性炭：吸附能力较两者弱 36 溶剂中吸附能力：（活性炭是非极性吸附剂）水>乙醇>甲醇>乙酸乙酯>丙酮>二氯甲烷 36 吸附物分子结构对吸附性能影响：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
37辅酶A制备
38 磷酸钙凝胶在蛋白质的分离、精制中，较为常用
形式：磷酸钙、磷酸氢钙、羟基磷灰石
活性部位：钙离子，与蛋白质负电基团结合
在无机吸附剂中，磷酸钙是唯一的适用于生物活性高分子物质（如蛋白质、核酸）的分离的吸附剂。
羟基磷灰石主要适用于蛋白质的层析分离，也适用于较小的核酸，如转移RNA的分离。
39胰岛素纯化
40 三．氧化铝
氧化铝的吸附能力很强，可以活化到不同程度，重演性好，再生容易，故是常用的吸附剂之一。
分酸性、碱性和中性三种，酸性氧化铝(pH4-5)适合于分离酸性化合物，碱性氧化铝(pH9-10)适合于分离碱性化合物，
中性氧化铝(pH7)适合于分生物碱、挥发油、萜类、甾体及在酸、碱中不稳定的甙类、酯类等化合物。
41 硅胶
硅胶是应用很广的一种极性吸附剂。
可与极性化合物或不饱和化合物形成氢键而使硅胶具较强的吸附力。
主要优点是化学惰性，具有较大的吸附量，易制备。
42 沸石分子筛
是结晶铝硅酸金属盐的水合物。
由于分子筛能将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用，故得名分子筛。