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1、吸附与离子交换主讲：杨丽芬吸附现象吸附现象 吸附现象很常见，吸附技术用在分离科学中是近吸附现象很常见，吸附技术用在分离科学中是近吸附现象很常见，吸附技术用在分离科学中是近吸附现象很常见，吸附技术用在分离科学中是近100100100100多年的事。多年的事。多年的事。多年的事。什么是吸附？什么是吸附？利用吸附剂对液体或气体中利用吸附剂对液体或气体中利用吸附剂对液体或气体中利用吸附剂对液体或气体中某一组分某一组分某一组分某一组分具有具有具有具有选择性吸附选择性吸附选择性吸附选择性吸附能力能力能力能力，除去有害成分除去有害成分除去有害成分除去有害成分或或或或提取目标产物提取目标产物提取目标产物提取目
2、标产物，使其，使其，使其，使其富集富集富集富集在吸在吸在吸在吸附剂表面的过程，即附剂表面的过程，即附剂表面的过程，即附剂表面的过程，即溶质从液相或气相转移到固相过溶质从液相或气相转移到固相过溶质从液相或气相转移到固相过溶质从液相或气相转移到固相过程程程程。吸附剂及吸附质吸附剂及吸附质 吸附过程中用的的吸附过程中用的的吸附过程中用的的吸附过程中用的的固体材料固体材料固体材料固体材料。一般为。一般为。一般为。一般为多孔微粒多孔微粒多孔微粒多孔微粒，比，比，比，比表面积大。被吸附的物质称为表面积大。被吸附的物质称为表面积大。被吸附的物质称为表面积大。被吸附的物质称为吸附质吸附质吸附质吸附质。吸附的过
3、程吸附的过程 料液与吸料液与吸附剂混合附剂混合吸附质吸附质被吸附被吸附料液料液流出流出吸附质吸附质解吸附解吸附Step1Step1Step2Step2Step3Step3Step4Step4吸附剂吸附剂吸附质吸附质吸附过程吸附过程吸附过程吸附过程脱附过程脱附过程脱附过程脱附过程吸附的分类吸附的分类 根据溶质和吸附剂之间根据溶质和吸附剂之间根据溶质和吸附剂之间根据溶质和吸附剂之间吸附作用力吸附作用力吸附作用力吸附作用力的不同把吸附分的不同把吸附分的不同把吸附分的不同把吸附分为为为为物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附、化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附、离子交换吸附（简称离子、离子交换吸附（简称离子、
4、离子交换吸附（简称离子、离子交换吸附（简称离子交换）。交换）。交换）。交换）。1.1.物理吸附物理吸附 溶质与吸附剂之间的作用力为溶质与吸附剂之间的作用力为溶质与吸附剂之间的作用力为溶质与吸附剂之间的作用力为分子间力分子间力分子间力分子间力即即即即范德华力；范德华力；范德华力；范德华力；溶质吸附与否及吸附量的多少，取决于溶质吸附与否及吸附量的多少，取决于溶质吸附与否及吸附量的多少，取决于溶质吸附与否及吸附量的多少，取决于溶质溶质溶质溶质与与与与吸附吸附吸附吸附剂剂剂剂间间间间极性的相似性极性的相似性极性的相似性极性的相似性及及及及溶剂的极性溶剂的极性溶剂的极性溶剂的极性；物理吸附不稳定，；物理
5、吸附不稳定，；物理吸附不稳定，；物理吸附不稳定，很容易脱附，通过调节很容易脱附，通过调节很容易脱附，通过调节很容易脱附，通过调节温度温度温度温度、pHpHpHpH、盐浓度盐浓度盐浓度盐浓度等等等等物理条物理条物理条物理条件件件件进行脱附，对于进行脱附，对于进行脱附，对于进行脱附，对于气体气体气体气体来说来说来说来说降低压力降低压力降低压力降低压力使其释放。使其释放。使其释放。使其释放。2.2.化学吸附化学吸附吸附过程中吸附剂的吸附过程中吸附剂的吸附过程中吸附剂的吸附过程中吸附剂的表面活性点表面活性点表面活性点表面活性点与与与与吸附质吸附质吸附质吸附质之间发生之间发生之间发生之间发生了了了了化学
6、结合化学结合化学结合化学结合，产生，产生，产生，产生电子转移电子转移电子转移电子转移、原子重排原子重排原子重排原子重排或者或者或者或者生成新生成新生成新生成新的化学键的化学键的化学键的化学键；吸附稳定，不易脱附，脱附要用破坏化；吸附稳定，不易脱附，脱附要用破坏化；吸附稳定，不易脱附，脱附要用破坏化；吸附稳定，不易脱附，脱附要用破坏化学键结合的化学试剂即学键结合的化学试剂即学键结合的化学试剂即学键结合的化学试剂即洗脱剂洗脱剂洗脱剂洗脱剂。3.3.吸附均是吸附均是吸附均是吸附均是放热放热放热放热的过程。的过程。的过程。的过程。物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附中低温有利于吸附，中低温有利于吸附，中低
7、温有利于吸附，中低温有利于吸附，升高温度脱附；升高温度脱附；升高温度脱附；升高温度脱附；化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附需活化能较大，升高温度需活化能较大，升高温度需活化能较大，升高温度需活化能较大，升高温度有利于吸附；对于有利于吸附；对于有利于吸附；对于有利于吸附；对于同一种物质同一种物质同一种物质同一种物质低温下发生物理吸附，低温下发生物理吸附，低温下发生物理吸附，低温下发生物理吸附，高温下发生化学吸附，也就是说高温下发生化学吸附，也就是说高温下发生化学吸附，也就是说高温下发生化学吸附，也就是说物理吸附在化学吸物理吸附在化学吸物理吸附在化学吸物理吸附在化学吸附前发生附前发生附前发生附前发生
8、，当吸附剂，当吸附剂，当吸附剂，当吸附剂具备足够的活化能具备足够的活化能具备足够的活化能具备足够的活化能时才发生化时才发生化时才发生化时才发生化学吸附。也可能两种吸附方式学吸附。也可能两种吸附方式学吸附。也可能两种吸附方式学吸附。也可能两种吸附方式同时发生同时发生同时发生同时发生。不可逆（释放的物质有不可逆（释放的物质有不可逆（释放的物质有不可逆（释放的物质有化学变化）化学变化）化学变化）化学变化）可逆，不改变原溶质的形状可逆，不改变原溶质的形状可逆，不改变原溶质的形状可逆，不改变原溶质的形状可逆性可逆性可逆性可逆性温度升高，吸附速度增温度升高，吸附速度增温度升高，吸附速度增温度升高，吸附速度
9、增加加加加放热过程，低温有利于吸附放热过程，低温有利于吸附放热过程，低温有利于吸附放热过程，低温有利于吸附温度温度温度温度慢，需要一定的活化能，达慢，需要一定的活化能，达慢，需要一定的活化能，达慢，需要一定的活化能，达到平衡的时间很长到平衡的时间很长到平衡的时间很长到平衡的时间很长快，几乎不需要活化能，瞬快，几乎不需要活化能，瞬快，几乎不需要活化能，瞬快，几乎不需要活化能，瞬间达到吸附平衡间达到吸附平衡间达到吸附平衡间达到吸附平衡吸附速度吸附速度吸附速度吸附速度83.783.783.783.7418.7kJ/mol418.7kJ/mol418.7kJ/mol418.7kJ/mol4.19kJ/
10、mol4.19kJ/mol4.19kJ/mol4.19kJ/mol吸附热吸附热吸附热吸附热只要单分子吸附层只要单分子吸附层只要单分子吸附层只要单分子吸附层单分子层或多分子层单分子层或多分子层单分子层或多分子层单分子层或多分子层形成吸附层形成吸附层形成吸附层形成吸附层高高高高一般没有（低）一般没有（低）一般没有（低）一般没有（低）选择性选择性选择性选择性化学键合力化学键合力化学键合力化学键合力分子引力即范德华力分子引力即范德华力分子引力即范德华力分子引力即范德华力作用力作用力作用力作用力化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附吸附类型吸附类型吸附类型吸附类型吸附性能吸附性
11、能吸附性能吸附性能两类吸附特征的比较两类吸附特征的比较吸附剂性能的要求？吸附剂性能的要求？1.1.孔径和比表面积孔径和比表面积uu孔径和比表面积是评价吸附剂性能的两个重要参数。孔径和比表面积是评价吸附剂性能的两个重要参数。孔径和比表面积是评价吸附剂性能的两个重要参数。孔径和比表面积是评价吸附剂性能的两个重要参数。uu一般来说一般来说一般来说一般来说孔径越大比表面积越小孔径越大比表面积越小孔径越大比表面积越小孔径越大比表面积越小，但是，但是，但是，但是，孔径太小不孔径太小不孔径太小不孔径太小不利于溶质分子在其中的扩散利于溶质分子在其中的扩散利于溶质分子在其中的扩散利于溶质分子在其中的扩散，适当的
12、孔径有利于溶质，适当的孔径有利于溶质，适当的孔径有利于溶质，适当的孔径有利于溶质在孔隙中扩散，满足吸附容量和提高吸附操作速度。在孔隙中扩散，满足吸附容量和提高吸附操作速度。在孔隙中扩散，满足吸附容量和提高吸附操作速度。在孔隙中扩散，满足吸附容量和提高吸附操作速度。uu比表面积要大：吸附只发生在固体比表面积要大：吸附只发生在固体比表面积要大：吸附只发生在固体比表面积要大：吸附只发生在固体表面表面表面表面几个分子直径几个分子直径几个分子直径几个分子直径的厚度区域（表面吸附），如果的厚度区域（表面吸附），如果的厚度区域（表面吸附），如果的厚度区域（表面吸附），如果单位质量的固体吸附单位质量的固体吸附
13、单位质量的固体吸附单位质量的固体吸附剂具有的表面积越大剂具有的表面积越大剂具有的表面积越大剂具有的表面积越大，溶质的吸附容量就越大。所以，溶质的吸附容量就越大。所以，溶质的吸附容量就越大。所以，溶质的吸附容量就越大。所以，很多吸附剂有大量很多吸附剂有大量很多吸附剂有大量很多吸附剂有大量微孔结构微孔结构微孔结构微孔结构。2.2.具有一定的吸附分离能力。具有一定的吸附分离能力。具有一定的吸附分离能力。具有一定的吸附分离能力。3.3.有较高的机械强度和耐磨性有较高的机械强度和耐磨性有较高的机械强度和耐磨性有较高的机械强度和耐磨性 吸附工艺过程中要反复吸附工艺过程中要反复吸附工艺过程中要反复吸附工艺过
14、程中要反复冲刷冲刷冲刷冲刷，温差温差温差温差、压力压力压力压力频繁变化。频繁变化。频繁变化。频繁变化。吸附剂吸附剂吸附剂吸附剂破碎、粉化破碎、粉化破碎、粉化破碎、粉化不仅不仅不仅不仅降低分离效率降低分离效率降低分离效率降低分离效率，还会，还会，还会，还会堵塞管堵塞管堵塞管堵塞管道道道道。4.4.颗粒大小均匀颗粒大小均匀颗粒大小均匀颗粒大小均匀可使可使可使可使流体流体流体流体通过床层时通过床层时通过床层时通过床层时分布均匀分布均匀分布均匀分布均匀，保证组分分子在所保证组分分子在所有颗粒的粒内扩散时间相同，有颗粒的粒内扩散时间相同，避免产生避免产生避免产生避免产生返混返混返混返混现象，现象，现象，
15、现象，提高分离效果。提高分离效果。提高分离效果。提高分离效果。5.5.工业上吸附剂使用量大，且连续使用。具有一定的工业上吸附剂使用量大，且连续使用。具有一定的工业上吸附剂使用量大，且连续使用。具有一定的工业上吸附剂使用量大，且连续使用。具有一定的商业规模商业规模商业规模商业规模及及及及合理的价格合理的价格合理的价格合理的价格。6.6.性质要性质要性质要性质要稳定稳定稳定稳定、容易再生容易再生容易再生容易再生。衡量吸附剂性能常用的指标？衡量吸附剂性能常用的指标？外观外观外观外观：我们的树脂：我们的树脂：我们的树脂：我们的树脂一般以聚苯乙烯做骨架结构一般以聚苯乙烯做骨架结构一般以聚苯乙烯做骨架结构
16、一般以聚苯乙烯做骨架结构。普。普。普。普通的通的通的通的聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯是是是是均匀紧密均匀紧密均匀紧密均匀紧密的体系，对自然光是各向的体系，对自然光是各向的体系，对自然光是各向的体系，对自然光是各向同性，透明度很高。同性，透明度很高。同性，透明度很高。同性，透明度很高。多孔吸附树脂多孔吸附树脂多孔吸附树脂多孔吸附树脂及带功能基团的及带功能基团的及带功能基团的及带功能基团的离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂离子交换树脂外观一般外观一般外观一般外观一般乳白色，不透明乳白色，不透明乳白色，不透明乳白色，不透明；这是因为，；这是因为，；这是因为，；这是因为，内部有孔隙，光线不能连续
17、通过内部有孔隙，光线不能连续通过内部有孔隙，光线不能连续通过内部有孔隙，光线不能连续通过，入射光线在孔内，入射光线在孔内，入射光线在孔内，入射光线在孔内杂乱折射杂乱折射杂乱折射杂乱折射，肉眼观呈乳白色。由，肉眼观呈乳白色。由，肉眼观呈乳白色。由，肉眼观呈乳白色。由大孔过度到凝胶型大孔过度到凝胶型大孔过度到凝胶型大孔过度到凝胶型（凝胶型的孔径要小）（凝胶型的孔径要小）（凝胶型的孔径要小）（凝胶型的孔径要小），颜色由乳白变为，颜色由乳白变为，颜色由乳白变为，颜色由乳白变为半乳白、半乳白、半乳白、半乳白、半透明半透明半透明半透明。树脂由透明向乳白过度，是孔隙增多、。树脂由透明向乳白过度，是孔隙增多、
18、。树脂由透明向乳白过度，是孔隙增多、。树脂由透明向乳白过度，是孔隙增多、孔径增大的标志。孔径增大的标志。孔径增大的标志。孔径增大的标志。真密度（固体密度）真密度（固体密度）真密度（固体密度）真密度（固体密度）：以树脂为例，指树脂骨架：以树脂为例，指树脂骨架：以树脂为例，指树脂骨架：以树脂为例，指树脂骨架的密度，不包括球粒内部孔隙。的密度，不包括球粒内部孔隙。的密度，不包括球粒内部孔隙。的密度，不包括球粒内部孔隙。假密度（表观密度或者颗粒密度）假密度（表观密度或者颗粒密度）假密度（表观密度或者颗粒密度）假密度（表观密度或者颗粒密度）：单位体积的：单位体积的：单位体积的：单位体积的树脂。包括球粒的
19、内部孔隙在内。树脂。包括球粒的内部孔隙在内。树脂。包括球粒的内部孔隙在内。树脂。包括球粒的内部孔隙在内。孔度孔度孔度孔度：指吸附剂：指吸附剂：指吸附剂：指吸附剂内部孔隙内部孔隙内部孔隙内部孔隙的的的的总容积总容积总容积总容积与吸附剂本身与吸附剂本身与吸附剂本身与吸附剂本身的的的的表观容积表观容积表观容积表观容积之比。之比。之比。之比。孔径孔径孔径孔径：孔直径的大小，一般来说是个半定量的：孔直径的大小，一般来说是个半定量的：孔直径的大小，一般来说是个半定量的：孔直径的大小，一般来说是个半定量的平平平平均值均值均值均值。孔容孔容孔容孔容：指每克树脂：指每克树脂：指每克树脂：指每克树脂内部孔隙内部孔
20、隙内部孔隙内部孔隙的的的的毫升数毫升数毫升数毫升数。孔径分部：孔径分部：孔径分部：孔径分部：比表面积比表面积比表面积比表面积：每克树脂所具有的表面积。：每克树脂所具有的表面积。：每克树脂所具有的表面积。：每克树脂所具有的表面积。吸附剂性能的测试方法？吸附剂性能的测试方法？1.1.比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定比表面积的测定B.E.T(BrunauerB.E.T(BrunauerB.E.T(BrunauerB.E.T(Brunauer-Emmett-Emmett-Emmett-Emmett-Teller)Teller)Teller)Teller)法。法。法。法。2.2.氮气吸附法氮气
21、吸附法氮气吸附法氮气吸附法：液氮在：液氮在：液氮在：液氮在-196-196-196-196的温度下，在吸附剂的温度下，在吸附剂的温度下，在吸附剂的温度下，在吸附剂表面形成单分子层吸附，通过测定表面形成单分子层吸附，通过测定表面形成单分子层吸附，通过测定表面形成单分子层吸附，通过测定氮气的体积氮气的体积氮气的体积氮气的体积计算计算计算计算比表面积。比表面积。比表面积。比表面积。3.3.4.4.a a a a为比表面积，为比表面积，为比表面积，为比表面积，N N N N 为阿弗加德罗常数，为阿弗加德罗常数，为阿弗加德罗常数，为阿弗加德罗常数，s s s s 为为为为N N N N2 2 2 2分子
22、分子分子分子的截面积。的截面积。的截面积。的截面积。K=4.3510K=4.3510K=4.3510K=4.35104 4 4 4cmcmcmcm-1-1-1-1。2.2.孔径分部的测定孔径分部的测定孔径分部的测定孔径分部的测定压汞法，用汞孔度计测量。压汞法，用汞孔度计测量。压汞法，用汞孔度计测量。压汞法，用汞孔度计测量。压力升高时，水银可进入到细孔中，压力压力升高时，水银可进入到细孔中，压力压力升高时，水银可进入到细孔中，压力压力升高时，水银可进入到细孔中，压力P P P P 与孔与孔与孔与孔径径径径 d d d d 的关系为：的关系为：的关系为：的关系为：表示水银的表面张力，表示水银的表面
23、张力，表示水银的表面张力，表示水银的表面张力，表示水银与细孔壁的表示水银与细孔壁的表示水银与细孔壁的表示水银与细孔壁的接触角。接触角。接触角。接触角。孔径分布常用孔径与孔径分布常用孔径与孔径分布常用孔径与孔径分布常用孔径与孔容之间的关系表示孔容之间的关系表示孔容之间的关系表示孔容之间的关系表示几种吸附剂的孔径分布曲线几种吸附剂的孔径分布曲线常用的吸附剂常用的吸附剂吸附剂按其吸附剂按其吸附剂按其吸附剂按其化学结构化学结构化学结构化学结构可分为有机吸附剂和无机吸可分为有机吸附剂和无机吸可分为有机吸附剂和无机吸可分为有机吸附剂和无机吸附剂附剂附剂附剂.常用的有机吸附剂有常用的有机吸附剂有常用的有机吸
24、附剂有常用的有机吸附剂有活性炭活性炭活性炭活性炭、球性炭化树脂、聚、球性炭化树脂、聚、球性炭化树脂、聚、球性炭化树脂、聚酰胺、纤维素、酰胺、纤维素、酰胺、纤维素、酰胺、纤维素、大孔树脂大孔树脂大孔树脂大孔树脂等；等；等；等；常用的无机吸附剂有常用的无机吸附剂有常用的无机吸附剂有常用的无机吸附剂有硅胶硅胶硅胶硅胶、活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝、硅藻土硅藻土硅藻土硅藻土、分子筛分子筛分子筛分子筛等。等。等。等。1.1.活性炭活性炭活性炭是一类活性炭是一类活性炭是一类活性炭是一类碳质吸附剂碳质吸附剂碳质吸附剂碳质吸附剂的总称，品种很多。几的总称，品种很多。几的总称，品种很多。几的总称，品
25、种很多。几乎所有的乎所有的乎所有的乎所有的有机物有机物有机物有机物都可以作制造活性炭的原料都可以作制造活性炭的原料都可以作制造活性炭的原料都可以作制造活性炭的原料活性炭是利用活性炭是利用活性炭是利用活性炭是利用木炭木炭木炭木炭、竹炭竹炭竹炭竹炭、果皮果皮果皮果皮和和和和优质煤优质煤优质煤优质煤作原作原作原作原 料，料，料，料，通过物理及化学的方法进行破碎、过筛、催化剂活化，通过物理及化学的方法进行破碎、过筛、催化剂活化，通过物理及化学的方法进行破碎、过筛、催化剂活化，通过物理及化学的方法进行破碎、过筛、催化剂活化，漂洗、烘干、筛选等一系列工序加工而成，是很细小漂洗、烘干、筛选等一系列工序加工而
26、成，是很细小漂洗、烘干、筛选等一系列工序加工而成，是很细小漂洗、烘干、筛选等一系列工序加工而成，是很细小的炭粒。活性炭是一种非极性吸附剂。的炭粒。活性炭是一种非极性吸附剂。的炭粒。活性炭是一种非极性吸附剂。的炭粒。活性炭是一种非极性吸附剂。原原原原料料料料碳碳碳碳化化化化破碎、破碎、破碎、破碎、造粒造粒造粒造粒活活活活化化化化洗洗洗洗涤涤涤涤干干干干燥燥燥燥筛筛筛筛分分分分粉状炭粉状炭粉状炭粉状炭产品产品产品产品粒状炭粒状炭粒状炭粒状炭产品产品产品产品捏合、捏合、捏合、捏合、成形成形成形成形碳碳碳碳化化化化活性炭生产工艺活性炭生产工艺活性炭生产工艺活性炭生产工艺活性炭的分类活性炭的分类按按按按
27、外观形状外观形状外观形状外观形状可分为可分为可分为可分为粉状活性炭粉状活性炭粉状活性炭粉状活性炭、颗粒活性炭颗粒活性炭颗粒活性炭颗粒活性炭、锦纶锦纶锦纶锦纶活性炭活性炭活性炭活性炭、球形炭、纤维状炭、织物状炭等。、球形炭、纤维状炭、织物状炭等。、球形炭、纤维状炭、织物状炭等。、球形炭、纤维状炭、织物状炭等。粉末活性炭粉末活性炭粉状活性炭粉状活性炭粉状活性炭粉状活性炭颗粒极细颗粒极细颗粒极细颗粒极细，呈，呈，呈，呈粉末状粉末状粉末状粉末状，粒度小于，粒度小于，粒度小于，粒度小于0.175mm 0.175mm 0.175mm 0.175mm。其。其。其。其表面积表面积表面积表面积、吸附能力吸附能力
28、吸附能力吸附能力和和和和吸附量吸附量吸附量吸附量都都都都非常大非常大非常大非常大，是活性是活性是活性是活性炭中吸附力最强的一类炭中吸附力最强的一类炭中吸附力最强的一类炭中吸附力最强的一类。但因其颗粒太细，给。但因其颗粒太细，给。但因其颗粒太细，给。但因其颗粒太细，给后续后续后续后续过滤操作过滤操作过滤操作过滤操作带来困难带来困难带来困难带来困难。颗粒活性炭颗粒活性炭粒度大于粒度大于粒度大于粒度大于0.175mm0.175mm0.175mm0.175mm。颗粒。颗粒。颗粒。颗粒粒径粒径粒径粒径较粉末状活性炭较粉末状活性炭较粉末状活性炭较粉末状活性炭大大大大，表，表，表，表面积相应减小，面积相应减
29、小，面积相应减小，面积相应减小，吸附力与吸附量次于粉末状活性炭吸附力与吸附量次于粉末状活性炭吸附力与吸附量次于粉末状活性炭吸附力与吸附量次于粉末状活性炭，但但但但过滤过滤过滤过滤较前者较前者较前者较前者容易容易容易容易。锦纶活性炭锦纶活性炭 锦纶锦纶锦纶锦纶-活性炭是以活性炭是以活性炭是以活性炭是以锦纶锦纶锦纶锦纶（聚酰胺）为（聚酰胺）为（聚酰胺）为（聚酰胺）为粘合剂粘合剂粘合剂粘合剂，将粉末将粉末将粉末将粉末状活性炭制成颗粒状活性炭制成颗粒状活性炭制成颗粒状活性炭制成颗粒。其。其。其。其表面积较纯颗粒状活性炭大，表面积较纯颗粒状活性炭大，表面积较纯颗粒状活性炭大，表面积较纯颗粒状活性炭大，较
30、粉末状活性炭小较粉末状活性炭小较粉末状活性炭小较粉末状活性炭小，但，但，但，但吸附能力较两者都弱吸附能力较两者都弱吸附能力较两者都弱吸附能力较两者都弱。锦纶。锦纶。锦纶。锦纶不仅起粘合作用，也起着不仅起粘合作用，也起着不仅起粘合作用，也起着不仅起粘合作用，也起着脱活性作用脱活性作用脱活性作用脱活性作用，因此可用于，因此可用于，因此可用于，因此可用于分离前两种活性炭吸附太强而不易解吸的物质分离前两种活性炭吸附太强而不易解吸的物质分离前两种活性炭吸附太强而不易解吸的物质分离前两种活性炭吸附太强而不易解吸的物质，如，如，如，如分离酸性氨基酸或碱性氨基酸，效果良好。分离酸性氨基酸或碱性氨基酸，效果良好
31、。分离酸性氨基酸或碱性氨基酸，效果良好。分离酸性氨基酸或碱性氨基酸，效果良好。活活活活性性性性炭炭炭炭产产产产品品品品锦锦锦锦纶纶纶纶活活活活性性性性炭炭炭炭小小小小较小较小较小较小大大大大吸附量吸附量吸附量吸附量易易易易小小小小小小小小大大大大锦纶活性炭锦纶活性炭锦纶活性炭锦纶活性炭难难难难较小较小较小较小较大较大较大较大较小较小较小较小颗粒活性炭颗粒活性炭颗粒活性炭颗粒活性炭难难难难大大大大大大大大小小小小粉末活性炭粉末活性炭粉末活性炭粉末活性炭洗脱洗脱洗脱洗脱吸附力吸附力吸附力吸附力表面积表面积表面积表面积颗粒大小颗粒大小颗粒大小颗粒大小活性炭种类活性炭种类活性炭种类活性炭种类三种活性炭
32、性能的比较三种活性炭性能的比较 活性炭纤维活性炭纤维活性炭纤维活性炭纤维是用是用是用是用炭素纤维炭素纤维炭素纤维炭素纤维活化而制得的一种活化而制得的一种活化而制得的一种活化而制得的一种纤维状吸附剂纤维状吸附剂纤维状吸附剂纤维状吸附剂，常做成，常做成，常做成，常做成毛毡状毛毡状毛毡状毛毡状、纸片状纸片状纸片状纸片状、布料状布料状布料状布料状、蜂巢状蜂巢状蜂巢状蜂巢状等。活性纤维的等。活性纤维的等。活性纤维的等。活性纤维的外表外表外表外表面积比颗粒活性炭大面积比颗粒活性炭大面积比颗粒活性炭大面积比颗粒活性炭大，吸附和解吸速度比颗粒状活性炭吸附和解吸速度比颗粒状活性炭吸附和解吸速度比颗粒状活性炭吸附
33、和解吸速度比颗粒状活性炭大，阻力小大，阻力小大，阻力小大，阻力小，容易使气体或液体透过，近年来作为活性，容易使气体或液体透过，近年来作为活性，容易使气体或液体透过，近年来作为活性，容易使气体或液体透过，近年来作为活性炭炭炭炭新品种新品种新品种新品种正在推广应用。正在推广应用。正在推广应用。正在推广应用。球形炭球形炭球形炭球形炭球形炭化树脂是采用球形炭化树脂是采用球形炭化树脂是采用球形炭化树脂是采用球形大孔吸附树脂球形大孔吸附树脂球形大孔吸附树脂球形大孔吸附树脂为为为为原料原料原料原料，经，经，经，经炭炭炭炭化化化化、高温裂解高温裂解高温裂解高温裂解及及及及活化活化活化活化制成的吸附剂。与其他形
34、状活性制成的吸附剂。与其他形状活性制成的吸附剂。与其他形状活性制成的吸附剂。与其他形状活性炭相比，球形炭化树脂炭相比，球形炭化树脂炭相比，球形炭化树脂炭相比，球形炭化树脂不易掉屑不易掉屑不易掉屑不易掉屑而而而而污染被处理物系污染被处理物系污染被处理物系污染被处理物系，且可且可且可且可与被处理气体或液体均匀接触与被处理气体或液体均匀接触与被处理气体或液体均匀接触与被处理气体或液体均匀接触，气体和液体通过，气体和液体通过，气体和液体通过，气体和液体通过球形吸附剂床层时的球形吸附剂床层时的球形吸附剂床层时的球形吸附剂床层时的阻力小阻力小阻力小阻力小。通过。通过。通过。通过控制聚合条件控制聚合条件控制
35、聚合条件控制聚合条件，改改改改变原料配比变原料配比变原料配比变原料配比等手段可等手段可等手段可等手段可得到不同孔结构得到不同孔结构得到不同孔结构得到不同孔结构和和和和不同性能不同性能不同性能不同性能的炭的炭的炭的炭化树脂。化树脂。化树脂。化树脂。炭分子筛炭分子筛炭分子筛（炭分子筛（炭分子筛（炭分子筛（CMSCMSCMSCMS）较活性炭具有）较活性炭具有）较活性炭具有）较活性炭具有更小的孔径更小的孔径更小的孔径更小的孔径（2 2 2 210101010 接近分子大小的超微孔接近分子大小的超微孔接近分子大小的超微孔接近分子大小的超微孔）和更窄的孔径分布，主要用）和更窄的孔径分布，主要用）和更窄的孔
36、径分布，主要用）和更窄的孔径分布，主要用于于于于分离更小的气体分子分离更小的气体分子分离更小的气体分子分离更小的气体分子，如从空气中分离，如从空气中分离，如从空气中分离，如从空气中分离N N N N2 2 2 2活性炭的孔隙结构？活性炭的孔隙结构？碳化后碳化后碳化后碳化后以微晶体存在，碳原子以以微晶体存在，碳原子以以微晶体存在，碳原子以以微晶体存在，碳原子以六角晶格六角晶格六角晶格六角晶格排列成排列成排列成排列成片状片状片状片状结构，结构，结构，结构，片状结构堆积形成微晶体；活化后片状结构堆积形成微晶体；活化后片状结构堆积形成微晶体；活化后片状结构堆积形成微晶体；活化后晶格间晶格间晶格间晶格间
37、生成生成生成生成的孔隙形成的孔隙形成的孔隙形成的孔隙形成各种形状各种形状各种形状各种形状和和和和大小大小大小大小的的的的细孔细孔细孔细孔。活性炭的表面化学性质？活性炭的表面化学性质？活性炭本身活性炭本身活性炭本身活性炭本身非极性非极性非极性非极性，在制造过程中处于，在制造过程中处于，在制造过程中处于，在制造过程中处于微晶体边微晶体边微晶体边微晶体边缘缘缘缘的的的的碳原子碳原子碳原子碳原子由于共价键由于共价键由于共价键由于共价键不饱和不饱和不饱和不饱和易易易易与其他元素结合与其他元素结合与其他元素结合与其他元素结合，如如如如氢氢氢氢、氧氧氧氧等，形成等，形成等，形成等，形成羟基羟基羟基羟基、羧基
38、羧基羧基羧基、羰基羰基羰基羰基等，使活性等，使活性等，使活性等，使活性炭具有炭具有炭具有炭具有微弱的极性微弱的极性微弱的极性微弱的极性。该极性能影响活性炭的吸附。该极性能影响活性炭的吸附。该极性能影响活性炭的吸附。该极性能影响活性炭的吸附能力。能力。能力。能力。活性炭的吸附规律？活性炭的吸附规律？活性炭是非极性吸附剂，在水中吸附能力大于有活性炭是非极性吸附剂，在水中吸附能力大于有活性炭是非极性吸附剂，在水中吸附能力大于有活性炭是非极性吸附剂，在水中吸附能力大于有机溶剂中的吸附能力。机溶剂中的吸附能力。机溶剂中的吸附能力。机溶剂中的吸附能力。对对对对极性基团多极性基团多极性基团多极性基团多的化合
39、物的的化合物的的化合物的的化合物的吸附力大吸附力大吸附力大吸附力大于极性基团于极性基团于极性基团于极性基团 少少少少的化合物。的化合物。的化合物。的化合物。对对对对芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物芳香族化合物的吸附能力的吸附能力的吸附能力的吸附能力大大大大于于于于脂肪族化合物脂肪族化合物脂肪族化合物脂肪族化合物。对对对对相对分子量大相对分子量大相对分子量大相对分子量大的化合物的吸附力的化合物的吸附力的化合物的吸附力的化合物的吸附力大大大大于相对分子于相对分子于相对分子于相对分子量小的化合物。量小的化合物。量小的化合物。量小的化合物。pHpHpHpH值的影响值的影响值的影响值的影响 碱性碱性
40、碱性碱性 中性吸附中性吸附中性吸附中性吸附 酸性洗脱；酸性酸性洗脱；酸性酸性洗脱；酸性酸性洗脱；酸性 中中中中性吸附性吸附性吸附性吸附 碱性洗脱。碱性洗脱。碱性洗脱。碱性洗脱。温度温度温度温度 未平衡前未平衡前未平衡前未平衡前 随温度升高而增加。随温度升高而增加。随温度升高而增加。随温度升高而增加。2.2.活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝的制造、分类活性氧化铝的制造、分类活性氧化铝（活性氧化铝（活性氧化铝（活性氧化铝（AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3nHnHnHnH2 2 2 2O O O O）是氧化铝的）是氧化铝的）是氧化铝的）是氧化铝的水合物水合物水合物水合物。由。
41、由。由。由氢氧化铝胶体经氢氧化铝胶体经氢氧化铝胶体经氢氧化铝胶体经加热脱水加热脱水加热脱水加热脱水后制成，是一种具后制成，是一种具后制成，是一种具后制成，是一种具多孔结多孔结多孔结多孔结构构构构、大比表面大比表面大比表面大比表面的吸附剂。的吸附剂。的吸附剂。的吸附剂。天然活性氧化铝天然活性氧化铝天然活性氧化铝天然活性氧化铝由由由由铝土矿铝土矿铝土矿铝土矿加热脱水加热脱水加热脱水加热脱水制成。通过控制氢氧化铝制成。通过控制氢氧化铝制成。通过控制氢氧化铝制成。通过控制氢氧化铝晶粒尺寸晶粒尺寸晶粒尺寸晶粒尺寸和和和和堆积堆积堆积堆积配位数配位数配位数配位数可以控制氧化铝的可以控制氧化铝的可以控制氧化
42、铝的可以控制氧化铝的孔容孔容孔容孔容、孔径孔径孔径孔径和和和和表面积表面积表面积表面积。氧。氧。氧。氧化铝按化铝按化铝按化铝按品型品型品型品型可分为可分为可分为可分为、和和和和共共共共8 8 8 8种。通常所说的种。通常所说的种。通常所说的种。通常所说的“活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝”是指是指是指是指-AlAlAlAl2 2 2 2O O O O3 3 3 3或是或是或是或是、和和和和三种氧化铝的混和物。三种氧化铝的混和物。三种氧化铝的混和物。三种氧化铝的混和物。活性氧化铝的特点活性氧化铝的特点活性氧化铝具有活性氧化铝具有活性氧化铝具有活性氧化铝具有相当大的比表面积相当大的比表面积
43、相当大的比表面积相当大的比表面积（200200200200400m400m400m400m2 2 2 2/g/g/g/g），），），），且且且且机械强度高机械强度高机械强度高机械强度高，物化性质很稳定物化性质很稳定物化性质很稳定物化性质很稳定，耐高温耐高温耐高温耐高温，抗腐蚀抗腐蚀抗腐蚀抗腐蚀，但但但但不宜在强酸、强碱条件下使用不宜在强酸、强碱条件下使用不宜在强酸、强碱条件下使用不宜在强酸、强碱条件下使用。活性氧化铝表面。活性氧化铝表面。活性氧化铝表面。活性氧化铝表面的的的的活性中心活性中心活性中心活性中心富含富含富含富含羟基羟基羟基羟基和和和和路易斯酸路易斯酸路易斯酸路易斯酸，极性强，对水有
44、，极性强，对水有，极性强，对水有，极性强，对水有很强的亲和作用。活性氧化铝广泛应用于很强的亲和作用。活性氧化铝广泛应用于很强的亲和作用。活性氧化铝广泛应用于很强的亲和作用。活性氧化铝广泛应用于脱除气体脱除气体脱除气体脱除气体中的水中的水中的水中的水，也常用作，也常用作，也常用作，也常用作色谱柱填料色谱柱填料色谱柱填料色谱柱填料。路易斯酸路易斯酸路易斯酸路易斯酸：能够：能够：能够：能够提供质子提供质子提供质子提供质子,或者能够或者能够或者能够或者能够接受电子接受电子接受电子接受电子的全都的全都的全都的全都是路易斯酸。是路易斯酸。是路易斯酸。是路易斯酸。3.3.硅胶和硅藻土硅胶和硅藻土硅胶（硅胶（
45、SiOSiO2 2nHnH2 2O O）u硅胶是一种具有坚硬硅胶是一种具有坚硬硅胶是一种具有坚硬硅胶是一种具有坚硬无定形链状无定形链状无定形链状无定形链状和和和和网状结构网状结构网状结构网状结构的的的的硅酸聚硅酸聚硅酸聚硅酸聚合物颗粒合物颗粒合物颗粒合物颗粒，是一种，是一种，是一种，是一种亲水性亲水性亲水性亲水性的的的的极性吸附剂，是极性吸附剂，是极性吸附剂，是极性吸附剂，是SiOSiOSiOSiO2 2 2 2的水的水的水的水合物合物合物合物。NaNaNaNa2 2 2 2SiOSiOSiOSiO3 3 3 3与无机酸反应生成与无机酸反应生成与无机酸反应生成与无机酸反应生成H H H H2
46、2 2 2SiOSiOSiOSiO3 3 3 3，其水合物在，其水合物在，其水合物在，其水合物在适宜的条件下适宜的条件下适宜的条件下适宜的条件下聚合、缩合聚合、缩合聚合、缩合聚合、缩合而成为硅氧而成为硅氧而成为硅氧而成为硅氧四面体四面体四面体四面体的的的的多聚物多聚物多聚物多聚物，即即即即硅溶胶硅溶胶硅溶胶硅溶胶，硅溶胶经，硅溶胶经，硅溶胶经，硅溶胶经凝胶化凝胶化凝胶化凝胶化、洗盐洗盐洗盐洗盐和和和和脱水脱水脱水脱水成为硅胶。成为硅胶。成为硅胶。成为硅胶。因此，通过因此，通过因此，通过因此，通过控制胶团的尺寸和堆积配位数可以控制硅控制胶团的尺寸和堆积配位数可以控制硅控制胶团的尺寸和堆积配位数可
47、以控制硅控制胶团的尺寸和堆积配位数可以控制硅胶的孔容、孔径和表面积胶的孔容、孔径和表面积胶的孔容、孔径和表面积胶的孔容、孔径和表面积。硅胶的。硅胶的。硅胶的。硅胶的吸附活性中心吸附活性中心吸附活性中心吸附活性中心是表是表是表是表面保留着大约面保留着大约面保留着大约面保留着大约5wt.5wt.5wt.5wt.的羟基的羟基的羟基的羟基部位。在部位。在部位。在部位。在200200200200以上羟基会以上羟基会以上羟基会以上羟基会脱去脱去脱去脱去，所以硅胶的活化温度应低于，所以硅胶的活化温度应低于，所以硅胶的活化温度应低于，所以硅胶的活化温度应低于200200200200。u对一些能与硅胶表面的羟基
48、生成对一些能与硅胶表面的羟基生成对一些能与硅胶表面的羟基生成对一些能与硅胶表面的羟基生成氢键极性化合物氢键极性化合物氢键极性化合物氢键极性化合物的的的的吸附力很强，并且随极性的增强而增强，如水、醇、吸附力很强，并且随极性的增强而增强，如水、醇、吸附力很强，并且随极性的增强而增强，如水、醇、吸附力很强，并且随极性的增强而增强，如水、醇、醚、酮、酚、胺、吡啶等能。醚、酮、酚、胺、吡啶等能。醚、酮、酚、胺、吡啶等能。醚、酮、酚、胺、吡啶等能。对于芳香烃对于芳香烃对于芳香烃对于芳香烃、不饱和、不饱和、不饱和、不饱和烃等的吸附能力次之。烃等的吸附能力次之。烃等的吸附能力次之。烃等的吸附能力次之。对饱和烃
49、、环烷烃对饱和烃、环烷烃对饱和烃、环烷烃对饱和烃、环烷烃等只有色等只有色等只有色等只有色散力的作用，吸附力最弱，并且随着烷基链的加长散力的作用，吸附力最弱，并且随着烷基链的加长散力的作用，吸附力最弱，并且随着烷基链的加长散力的作用，吸附力最弱，并且随着烷基链的加长而减弱。而减弱。而减弱。而减弱。u硅胶常作为硅胶常作为硅胶常作为硅胶常作为干燥剂干燥剂干燥剂干燥剂用于气体或液体的用于气体或液体的用于气体或液体的用于气体或液体的干燥脱水干燥脱水干燥脱水干燥脱水，也，也，也，也可用于可用于可用于可用于分离分离分离分离烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也烷烃与烯烃、烷烃与
50、芳烃，同时硅胶也烷烃与烯烃、烷烃与芳烃，同时硅胶也是常用的是常用的是常用的是常用的色谱柱填料，在层析技术中广泛应用色谱柱填料，在层析技术中广泛应用色谱柱填料，在层析技术中广泛应用色谱柱填料，在层析技术中广泛应用。硅藻土硅藻土是是是是硅藻类植物硅藻类植物硅藻类植物硅藻类植物死亡后的死亡后的死亡后的死亡后的遗骸遗骸遗骸遗骸形成的，成分主要是形成的，成分主要是形成的，成分主要是形成的，成分主要是硅硅硅硅酸盐，酸盐，酸盐，酸盐，本质是含水的无定形本质是含水的无定形本质是含水的无定形本质是含水的无定形SiOSiOSiOSiO2 2 2 2，并含有少量，并含有少量，并含有少量，并含有少量FeFeFeFe2