吸附分离技术1.ppt

吸附分离技术吸附分离脉络一.概述1.1吸附的定义1.2吸附的分类吸附性能1.3常用吸附剂(1)硅胶(2)活性氧化铝2、炭质吸附剂(1)活性炭由C、H等元素组成的聚合物，经过直接或间接热处理得到的碳质吸附剂。(3)活性炭纤维(ACF)3、吸附树脂（高分子吸附剂）macroreticularresin;macroporousadsorbent;polymericadsorbent（1）吸附树脂的分类（2）树脂吸附剂的特点1.4吸附剂的性能要求二、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.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。吸附过程:
①变温吸附：通常在环境温度吸附，加热条件下解吸，利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。常用于从气体或液体中分离少量杂质。
②变压吸附：在较高组分分压的条件下选择性吸附气体混合物中的某些组分，然后降低压力或抽真空使吸附剂解吸，利用压力的变化完成循环操作。—般用于气体混合物的主体分离。
③变浓度吸附：液体混合物中的某些组分在环境条件下选择性地吸附，然后用少量强吸附性液体解吸再生。用于液体混合物的主体分离。2.2吸附等温线2.3吸附的热力学参数在化学中，可以把熵看作体系的混乱度，任何作用的进行都要求混乱度的增加。有机物不完全溶解于水，在水中可以说是熵的减少，在遇到吸附树脂时，由于树脂对有机物分子结合力较大，有机分子就冲破水分子的包围，体系的混乱性增大，也就是熵增加。吸附作用能自动进行，而熵的增加成为吸附进行的推动力。
当有机物分子量增大，在水中溶解度减小时，熵的增加就越大，也就越容易被树脂吸附。如果有机物完全溶解于水里，遇到吸附树脂时也没有熵的增加，吸附就不能进行。吸附树脂由溶剂里吸附溶质，实际上是吸附质与吸附树脂及溶剂间作用力平衡的结果，要求吸附质与树脂的作用力大于与溶剂的作用力，这可用溶质分子由溶液跑到树脂表面产生的自由能减少(-△G)来衡量，故当△G吸附=△G（溶质-树脂）-△G（溶质-溶剂）<0，吸附能够自发进行。
显然，溶质在水中溶解度越小，△G（溶质-溶剂）的降低也越小，△G吸附就越大，越有利于吸附。酸碱、盐的存在会减少有机物在水里的溶解度，故对吸附有利。2.4吸附作用力2.5吸附动力学2.6影响吸附的因素三、吸附工艺
间歇吸附
固定床吸附
移动床吸附
流动床吸附
连续式吸附与脱附设备3.1间歇吸附3.2固定床吸附3.3移动床3.4流化床四、吸附法的应用4.1、巯基棉吸附(SCF)
1、巯基棉的制备
棉花纤维含纤维素95％一97％．其结构式中的羟基和巯基乙酸的羧基之间发生多相酯化反应，将巯基接到纤维素的大分子上而制得

具体制备方法有：
液相法：棉纤维浸泡在巯基乙酸溶液中加热反应
气相法：使巯基乙酸的蒸气与棉纤维接触而制得2、巯基棉的吸附机理
固—液或固—气两相间化学吸附反应和物理吸附作用吸附反应比较复杂：
氧化、还原、络合及离子交换等多种化学反应，并随元素的种类、形态、吸附介质而异。
无氧化性且价态比较稳定的重金属离子：以络合反应为主，H+有利于解析而不利于吸附。
其反应如下：
nRSH+Men+↔[RS-]nMe+nH+
对As,Se,Te和Sb等变价元素：先解离元素与氧之间的结合，使之还原为低价态才能被吸附
4RSH+H2SeO3→RS-Se-SR+RS-SR+3H2O
RS-Se-SR→RSSR+Se↓3>、巯基棉的吸附性能
吸附酸度：溶液酸度是主要影响因素，巯基对元素的结合力越强，定量吸附该元素的允许酸度就越高。元素的形态不同、价态不同，定量吸附的酸度也不同
吸附速度：巯基棉具有良好的亲水性和较大的表面积，对金属的吸附速度一般比螯合树脂要快.
由反应速度和吸附力确定
Se4+:4ml/min;As3+:2ml/min
其它元素:10-20ml/min
吸附量：主要取决于巯基化合物的含量与吸附条件
含巯