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1、吸附分离技术第1页，本讲稿共59页吸附分离脉络v概述概述 吸附的定义、分类、常用吸附剂和制法、附剂的性能要求吸附的定义、分类、常用吸附剂和制法、附剂的性能要求v吸附的基本理论吸附的基本理论 吸吸附附过过程程、吸吸附附热热力力学学、吸吸附附动动力力学学、吸吸附附作作用用力力、影影响响吸吸附附的的因因素素、吸附剂的再生吸附剂的再生v吸附工艺吸附工艺 间歇吸附、固定床吸附、连续式吸附、脱附设备间歇吸附、固定床吸附、连续式吸附、脱附设备v吸附法的应用吸附法的应用第2页，本讲稿共59页一一.概述概述 20世纪世纪70年代以来，吸附分离技术作为一种低能耗的固相年代以来，吸附分离技术作为一种低能耗的固相萃取
2、分离技术，在环境保护领域中受到广泛关注。它是利用具萃取分离技术，在环境保护领域中受到广泛关注。它是利用具有较强吸附能力的多孔性固体吸附剂，选择性的将一种或一类有较强吸附能力的多孔性固体吸附剂，选择性的将一种或一类物质吸附在固体表面，从而实现流体混合物中不同组分的分离。物质吸附在固体表面，从而实现流体混合物中不同组分的分离。吸附过程实质上是通过相界面上的吸附作用以达到一种或数种吸附过程实质上是通过相界面上的吸附作用以达到一种或数种组分在固相吸附剂上的富集浓缩。组分在固相吸附剂上的富集浓缩。第3页，本讲稿共59页1.1 吸附的定义吸附的定义吸吸附附是是一一种种表表面面现现象象，是是指指固固体体表表
3、面面的的分分子子或或原原子子因因受受力力不不均均衡衡而而具具有有剩剩余余的的表表面面能能，当当某某些些物物质质碰碰撞撞固固体体表表面面时时，受受到到这这些些不不平平衡衡力力的的吸吸引引而而停停留留在在固固体体表表面面上上，被被吸吸附附分分子子在在吸吸附附剂剂表表面面浓浓度度高高于于溶溶液液本本体体相相中中浓浓度度。具具有有一一定定吸吸附附能能力力的的固固体体材材料料称称为为吸吸附附剂剂，被被吸吸附附的的物物质质称称为为吸附质吸附质。溶剂溶剂/水水吸附质相互作用相互作用相互作用相互作用相互作用相互作用(如溶解如溶解)吸附剂吸附剂第4页，本讲稿共59页1.2 吸附的分类吸附的分类物理吸附物理吸附（
4、范德华引力、偶极（范德华引力、偶极-偶极作用、氢键）偶极作用、氢键）化学吸附化学吸附（通过形成化学键的吸附（通过形成化学键的吸附 离子键、配位键离子键、配位键（螯合树脂）、（螯合树脂）、易裂解的共价键易裂解的共价键(高分子催化剂高分子催化剂)）亲和吸附亲和吸附（对目标物呈现专一性或高选择性。这种吸附（对目标物呈现专一性或高选择性。这种吸附专一性或分子识别性能，来源于氢键、范德华引力、偶专一性或分子识别性能，来源于氢键、范德华引力、偶极极-偶极作用等多种键力的空间协同作用）偶极作用等多种键力的空间协同作用）第5页，本讲稿共59页吸附性能吸附性能吸附类型吸附类型物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附作用
5、力作用力选择性选择性吸附层吸附层吸附热吸附热吸附速度吸附速度稳定性稳定性温度的影响温度的影响分子引力分子引力一般没选择一般没选择多层吸附多层吸附较小，一般在较小，一般在41.9 kJ/mol以内以内快快不稳定，易解吸不稳定，易解吸温度升高，吸附量降低温度升高，吸附量降低化学键化学键有选择有选择单层吸附单层吸附较大，一般在较大，一般在83.7418.7KJ/mol以内以内较慢较慢较稳定，不易解吸较稳定，不易解吸温度升高，吸附速度增加温度升高，吸附速度增加物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。在物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在。物理
6、实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在。物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化的。同吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化的。同一物质，可能在较低温度下进行物理吸附，而在较高温一物质，可能在较低温度下进行物理吸附，而在较高温度下往往又是化学吸附。度下往往又是化学吸附。第6页，本讲稿共59页1.3 常用吸附剂常用吸附剂吸附分离材料吸附分离材料按化学结构分类按化学结构分类无机吸附剂无机吸附剂高分子吸附剂高分子吸附剂炭质吸附剂炭质吸附剂按吸附机理分类按吸附机理分类化学吸附化学吸附物理吸附物理吸附亲和吸附亲和吸附离子交换剂离子交换剂螯合剂螯合剂可再生高分子试剂和催化剂可再生高分子试剂和
7、催化剂阳离子交换剂阳离子交换剂阴离子交换剂阴离子交换剂两性离子交换剂两性离子交换剂按形态和孔结构分类按形态和孔结构分类球型树脂（大孔、凝胶、大网）球型树脂（大孔、凝胶、大网）离子交换纤维与吸附性纤维离子交换纤维与吸附性纤维无定型颗粒吸附剂无定型颗粒吸附剂免疫吸附剂免疫吸附剂仿生吸附剂仿生吸附剂非极性吸附剂非极性吸附剂中极性吸附剂中极性吸附剂极性吸附剂极性吸附剂第7页，本讲稿共59页 具有一定晶体结构的无机化合物，最典型的天然无机具有一定晶体结构的无机化合物，最典型的天然无机吸附剂为吸附剂为沸石类沸石类（Zeolite),包括方沸石、菱沸石、丝光沸石、包括方沸石、菱沸石、丝光沸石、交沸石、钠沸石
8、等。其它天然的交沸石、钠沸石等。其它天然的硅铝酸盐硅铝酸盐如蒙脱土、绿砂以如蒙脱土、绿砂以及及长石类矿物长石类矿物（正长石、钠长石、灰长石、钙长石）也可（正长石、钠长石、灰长石、钙长石）也可作为无机吸附剂使用。作为无机吸附剂使用。人工合成的无机吸附剂有人工合成的无机吸附剂有合成沸石、分子筛、活性氧化合成沸石、分子筛、活性氧化铝、硅胶、磷酸锆等铝、硅胶、磷酸锆等。1、无机吸附剂、无机吸附剂第8页，本讲稿共59页(1)硅胶硅胶硅胶有天然的，也有人工合成硅胶有天然的，也有人工合成的。天然的多孔的。天然的多孔SiO2通常称为通常称为硅藻土硅藻土，人工合成的称为，人工合成的称为硅胶硅胶，用用水玻璃水玻璃
9、制取。制取。第9页，本讲稿共59页(2)活性氧化铝活性氧化铝活性氧化铝：活性氧化铝：活性氧化铝对水活性氧化铝对水有较强的亲合力，因此工业有较强的亲合力，因此工业上常将其用作气（液）体的上常将其用作气（液）体的干燥剂。而它的再生温度又干燥剂。而它的再生温度又比分子筛低得多。可用活性比分子筛低得多。可用活性氧化铝干燥的部分工业气体氧化铝干燥的部分工业气体包括：包括：Ar、He、H2、氟利昂氟利昂、氟氯烷等。另外，活性氧化铝还氟氯烷等。另外，活性氧化铝还可用作催化剂载体。可用作催化剂载体。活性氧化铝活性氧化铝Al(OH)3由三水合铝或三水铝矿加热脱水制成。根据制造工艺不由三水合铝或三水铝矿加热脱水制
10、成。根据制造工艺不同，氧化铝分为低温氧化铝和高温氧化铝。前者的活化温度低于同，氧化铝分为低温氧化铝和高温氧化铝。前者的活化温度低于600，其不，其不同形态的氧化化铝包括同形态的氧化化铝包括、和和型氧化铝；后者的活化温度为型氧化铝；后者的活化温度为900-1000，其中包括其中包括和和氧化铝。一般在工业上所用的氧化铝多用拜耳法制成，氧化铝。一般在工业上所用的氧化铝多用拜耳法制成，第10页，本讲稿共59页2、炭质吸附剂炭质吸附剂 炭质吸附剂炭质吸附剂 包括包括活性炭、活性炭纤维以及炭化树脂活性炭、活性炭纤维以及炭化树脂。其中。其中活性炭为微晶类碳系，微晶尺寸活性炭为微晶类碳系，微晶尺寸1-3nm。
11、活性炭的整。活性炭的整 体外体外观为无定形颗粒。观为无定形颗粒。活性炭活性炭是一种是一种非极性吸附剂非极性吸附剂，是由含碳为主的物质作原料，经，是由含碳为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为暗黑色，有高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为暗黑色，有粒粒状状和和粉状粉状两种。活性炭主要成分除碳以外，还有少量的两种。活性炭主要成分除碳以外，还有少量的氧、氢、氧、氢、硫等元素，硫等元素，以及含有水分、灰分。它具有良好的吸附性能和以及含有水分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、
12、高压作用，不易破碎。高压作用，不易破碎。第11页，本讲稿共59页(1)活性炭活性炭与其它吸附剂相比，活性炭具有与其它吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积巨大的比表面积，通常可达通常可达500-1700m2/g，因而形成强大的吸附能力。，因而形成强大的吸附能力。微孔的容积微孔的容积约为约为0.15-0.9mL/g，比表面积占活性炭，比表面积占活性炭总比表面积的总比表面积的95%以上。以上。过渡孔的容积过渡孔的容积通常为通常为0.02-0.1mL/g，比表面积一般不超过总比表面积的，比表面积一般不超过总比表面积的5%；大孔的容积大孔的容积为为0.2-0.5mL/g。在在气相吸附气相吸附中，吸附容量
13、在很大程度上中，吸附容量在很大程度上决定于微孔决定于微孔，而在而在液相吸附液相吸附中，中，过渡孔过渡孔则起主要作用。则起主要作用。第12页，本讲稿共59页由由C、H等元素组成的聚合物，经过直接或间接热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。处理得到的碳质吸附剂。(2)炭化树脂炭化树脂CHA-111树脂的外表面树脂的外表面 MCH-111树脂的外表面树脂的外表面 ND-900树脂的外表面树脂的外表面第13页，本讲稿共59页(3)活性炭纤维活性炭纤维(ACF)根据生产中前驱体的不同，目前实现工业化根据生产中前驱体的不同，目前实现工业化生产的活性炭纤维产品主要分为粘胶基生产的活性炭
14、纤维产品主要分为粘胶基ACF、酚醛基酚醛基ACF、聚丙稀腈基、聚丙稀腈基ACF(PAN-ACF)、沥、沥青基青基ACF(pitch-ACF)等。等。ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积，有多有丰富的微孔结构和巨大的比表面积，有多种形式的制成品，与粉末状和颗粒状吸附材料相比，种形式的制成品，与粉末状和颗粒状吸附材料相比，吸附和脱附速率更快；另外，吸附和脱附速率更快；另外，ACF在震动下不产生在震动下不产生装填松动和过分密实的现象，克服了在操作过程中装填松动和过分密实的现象，克服了在操作过程中形成沟槽和沉降的问题。形成沟槽和沉降的问题。第14页，本讲稿共59页3、吸附树脂（高分子吸附剂）吸附树脂
15、（高分子吸附剂）macroreticular resin;macroporous adsorbent;polymeric adsorbent吸附树脂吸附树脂就是树脂就是树脂吸附剂，是利用树吸附剂，是利用树脂能发生吸附解脂能发生吸附解吸作用，以达到物吸作用，以达到物质的分离、净化目质的分离、净化目的的一类可以反复的的一类可以反复使用的树脂。使用的树脂。第15页，本讲稿共59页（1）吸附树脂的分类）吸附树脂的分类吸附树脂吸附树脂非极性吸附树脂非极性吸附树脂中极性吸附树脂中极性吸附树脂极性吸附树脂极性吸附树脂强极性吸附树脂强极性吸附树脂电荷均匀分电荷均匀分布，不带任布，不带任何功能基何功能基含有酯基
16、一含有酯基一类的极性基类的极性基团团具有酰胺、亚砜、腈具有酰胺、亚砜、腈等基团，这些基团的等基团，这些基团的极性大于酯基极性大于酯基有极性最强的有极性最强的极性基团，如极性基团，如吡啶基、氨基吡啶基、氨基等等第16页，本讲稿共59页（2）树脂吸附剂的特点）树脂吸附剂的特点适用范围宽，废水中有机物浓度从几个到几万适用范围宽，废水中有机物浓度从几个到几万mg/L、从极性有、从极性有机物到非极性有机物均可用此法进行处理；机物到非极性有机物均可用此法进行处理；吸附效率高，脱附再生容易；吸附效率高，脱附再生容易；树脂性能稳定，使用寿命长，每年材料损耗大约为树脂性能稳定，使用寿命长，每年材料损耗大约为5%
17、5%；工艺简单、操作简便，设备占地面积小，不需高温高压；工艺简单、操作简便，设备占地面积小，不需高温高压；固液容易分离，在水体中不会引入新的污染物；固液容易分离，在水体中不会引入新的污染物；对三废的适应性强，吸附材料耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐氧化，对三废的适应性强，吸附材料耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐氧化，对微生物污染和放射性也有一定的耐受能力；对微生物污染和放射性也有一定的耐受能力；在治理废水的同时，富集回收了废水中的有用物质，实现了废物资源在治理废水的同时，富集回收了废水中的有用物质，实现了废物资源化。化。第17页，本讲稿共59页1.4 吸附剂的性能要求吸附剂的性能要求大的比表面积和合适的孔
18、径大的比表面积和合适的孔径较高的强度和耐磨性较高的强度和耐磨性颗粒大小均匀颗粒大小均匀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商业规模及合理的价格具有一定的商业规模及合理的价格第18页，本讲稿共59页二、吸附的基本理论二、吸附的基本理论第19页，本讲稿共59页 2.1 吸附过程v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。v吸附分离原理大体可分为以下四种类型:表面选择性吸附:范德华力 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。通过微孔的
19、扩散:利用扩散速率的差别分离。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。v表面吸附是基本的,其它是伴随发生.第20页，本讲稿共59页v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。v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。第21页，本讲稿共59页v吸附过程:v变温吸附：通常在环境温
20、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。v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。v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。第22页，本讲稿共59页2.2吸附等温线吸附等温线 吸附等温线是描述吸附平衡行为的基本工具，可用于比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较吸附剂的基本吸附性能
21、。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。附过程。在在固固体体对对气气体体的的吸吸附附中中，吸吸附附量量是是温温度度和和压压力力的的函函数数；在在固固体体对对液液体体的的吸吸附附中中则则为为温温度度和和溶溶液液中中吸吸附附质浓度的函数。质浓度的函数。固固定定温温度度下下，吸吸附附量量与与浓浓度度的的关关系系为为等等温温吸吸附附，通通常常用用吸吸附附等等温温线线来来描描述述所所研研究究体体系系达达到到平平衡衡时时吸吸附附量量与与溶液中吸附质浓度的关系。溶液中吸附质浓度的关系。第23页，本讲稿共59
22、页 浓度增大曲线往上斜，如浓度增大曲线往上斜，如IV，表示吸附由单分子层开始向，表示吸附由单分子层开始向多分子层进行。多分子层进行。曲曲线线的的形形状状反反映映吸吸附附的的难难易易，低低浓浓度度下下曲曲线线向向下下弯弯，如如I、II、IV的的初初始始表表示示分分子子容容易易被被吸吸附附；如如不不易易被吸附则向上弯，如被吸附则向上弯，如III、V。第24页，本讲稿共59页2.3吸附的热力学参数吸附的热力学参数 树脂吸附有机物的熵变树脂吸附有机物的熵变S（Entropy）、自由能变）、自由能变G(Free energy)可作为吸附的推动力来说明吸附是否可作为吸附的推动力来说明吸附是否自动发生。自动
23、发生。若若G吸附吸附=G（溶质（溶质-树脂）树脂）-G（溶质（溶质-溶剂）溶剂）0）对吸附推动力的解释）对吸附推动力的解释第26页，本讲稿共59页 吸附树脂由溶剂里吸附溶质，实际上是吸附质与吸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跑到树脂表面产生的自由能减少(-G)来衡量，故当来衡量，故当G吸附吸附=G（溶质（溶质-树脂）树脂）-G（溶质（溶质-溶剂）溶剂）0，吸附能够自
24、发进行。吸附能够自发进行。显然，溶质在水中溶解度越小，显然，溶质在水中溶解度越小，G（溶质（溶质-溶剂）溶剂）的的降低也越小降低也越小，G吸附吸附就越大，越有利于吸附。酸碱、盐的就越大，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。存在会减少有机物在水里的溶解度，故对吸附有利。2.自由能降低自由能降低G、巯基棉的吸附性能v 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v 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.v由反应速度和吸附力确定v
25、Se4+:4 ml/min;As3+:2ml/minv其它元素:10-20 ml/minv 吸附量：主要取决于巯基化合物的含量与吸附条件v含巯基1%的SCF:v对Zn，Cd，Pb,Sb,Bi,In的饱和吸附量0.3-0.4 mg/gv对Ag,Hg,Au:0.6 mg/gv在微量分析中，巯基棉用量：0.1g已足够第40页，本讲稿共59页v吸附顺序：对微量元素的结合能力与元素的种类、存在形态和价态有关。v多种元素共存时，优先吸附与其结合能力较强的元素已被吸附的元素还可以被结合能力更强的元素所置换。实验确定的吸附强弱顺序如下：vPt(IV)Pd(II)Au(III)Se(IV)Te(IV)As(II
26、I)Hg(II)Ag(I)Sb(III)Bi(III)Sn(II)CH3Hg+Cu(II)In(III)Pb(II)Cd(II)Zn(II)v共存物的干扰及消除：较高浓度的碱金属、碱土金属以及Fe,Mn,Co,Ni,Cr等不干扰巯基棉对重金属离子的定量吸附。v各种重金属离子因与巯基的结合能力不同而产生的干扰可通过控制溶液酸度进行选择性吸附。v氧化剂能氧化巯基而使其吸附量下降，但不影响痕量元素吸附第41页，本讲稿共59页v4、巯基棉吸附分离操作 v富集方式：静态吸附和动态吸附 具体操作与离子交换分离富集相同。使用仪器：柱，分液漏斗或普通漏斗v解吸方式：热消解法：温浸法或加热煮沸法：洗脱法：v洗脱
27、法可避免巯基棉转移时的损失和污染，避免灼烧、消解等带来的误差。适用于吸附能力较弱的元素v吸附能力较强的贵金属离子Pt，Pd，Au，Se4+需用较浓的酸，采用温浸法或加热煮沸法才能定量解吸。v5、应用v痕量重金属、贵金属的富集第42页，本讲稿共59页v4.2、黄原酯棉吸附分离(CCX)v1 黄原脂棉的制备v脱脂棉与NaOH作用生成碱纤维(C6H10O5)nC6H9OOH再与CS2酯化将黄原酸钠牢固地附在棉花纤维上，生成黄原酯棉v Sv v (C6H10O5)n C6H9OC S Nav2 吸附机理与吸附方式v机理：Sv v (C6H10O5)n C6H9O C S Na+M v Sv v (C6
28、H10O5)n C6H9O C S M+Na+第43页，本讲稿共59页v高价态离子比较复杂:vAu3+:可能被还原成Au+,也可能是Au3+与3个CCXv吸附方式:v 振荡吸附:黄原酯棉易振散而残留在溶液中，回收率偏低。v 柱吸附：溶液过柱的平衡时间短，抗干扰性能差允许酸度低,上柱前先过滤除去矿渣v 搅拌吸附:CCX在搅拌过程中逐渐缩紧不易脱落散失,搅拌一般用30min，平衡时间长,抗干扰能力极强，允许酸度范围宽，有利于批量样品分析。第44页，本讲稿共59页v3 吸附条件和解脱方式v吸附酸度：v Au:0.07-1.40 mol/L HCl-HNO3溶液中可定量吸附v Ag:5-35HClO4
29、介质中可定量吸附,回收率99v Cu,Pb,Cd:在pH5左右v黄原酯棉用量：一般分析上用0.1-0.2g 可满足需要。v振荡和搅拌吸附时间:一般为30min即能吸附完全v柱吸附流速:1-3mL/minv解脱方式：v一般用HCl，HNO3、HCl-HNO3等进行解脱，也可用灰化、灼烧及用酸浸取溶解的方法。选何种解脱方法,视吸附的金属离子和测定方法而定。v4 应用v重金属、贵金属的富集第45页，本讲稿共59页v4.3、泡沫塑料吸附分离v利用聚氨基甲酸酯泡沫塑料(简称泡塑)进行吸附1970年进入分析化学领域，开始用于Au，后对Tl.我国泡塑吸附应用研究较多，研究元素涉及30余种，建立了多种类型的泡
30、塑吸附体系。v1泡塑对金属的吸附性能v泡塑含有聚醚氧结物，适宜于接受1，2价络阴离子，它的吸附类似于阴离子交换树脂的行为。故其吸附具有选择性。vAu,Tl:以MeX4-v铂族元素：以Men(SCN)mm-n(mn)vTa:以(TaF6)-v泡塑动态吸附率稍高于静态吸附第46页，本讲稿共59页v2 解脱方法v常用灰化法和湿法解脱两种。采用灰化解脱必须谨防挥发损失。v湿法解脱有三种途径：v 一是浸入丙酮、氯仿等有机溶剂，使泡塑体膨胀、孔隙增大、泡塑功能团的键合力减弱以至断裂、达到解吸目的v 二是利用氧化还原作用，使离子价态变化而脱离泡塑v 三是利用EDTA，NH3H20等络合剂与吸附物中金属络合生
31、成亲水性络合物，从而实现解脱。v3 负载泡塑v在泡塑上负载各类萃取剂、离子交换剂。负载泡塑其吸附性能与所负载的萃取剂有直接关系，可参考萃取条件进行吸附和解脱。能强化其吸附性能、选择性，或扩大其吸附范围第47页，本讲稿共59页v4 应用vAu,Tl,Cu,Pd等金属v捕集水中污染物，对有机芳香族化合物进行萃取，对v有机污染物中某些非金属的吸附第48页，本讲稿共59页4.4活性炭的应用v活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的
32、吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按照中国国标GB，或按照其他国家标准，如：美国ASTM，日本JIS，德国DIN标准等。活性炭应用 第49页，本讲稿共59页v活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化行业的无碱脱臭（精制脱硫醇）、乙烯脱盐水（精制填料）、催化剂载体（钯、铂、铑等）、水净化及污水处理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相关行业的香烟滤嘴
33、、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。第50页，本讲稿共59页v活性炭的用途及种类 1、空气净化 2、污水处理场排气吸附 3、饮料水处理 4、电厂水预处理 5、废水回收前处理 6、生物法污水处理 7、有毒废水处理 8、石化无碱脱硫醇 9、溶剂回收 10、化工催化剂载体 11、滤毒罐 12、黄金提取 13、化工品储存排气净化 14、制糖、酒类、味精医药、食品精制、脱色 15、乙烯脱盐水填料 16、汽车尾气净化 17、PTA氧化装置净化气体 第51页，本讲稿共59页v活性炭产品的应用方向及领域 石化行业 无碱脱臭（精制脱硫
34、醇）重催的精制装置 乙烯脱盐水（精制填料）乙烯装置 催化剂载体（钯、铂、铑等）苯乙烯、连续重整装置 水净化及污水处理上水及下水的深度处理 电力行业 电厂水质处理及保护锅炉装置 化工行业 化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制 食品行业 饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色 黄金行业 黄金提取适用炭浆法、堆浸法提金工艺 尾液回收金矿的废物利用及环境保护 环保行业 用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化 相关行业 香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸 渍剂液的制备等第52页，本讲稿共59页4.5 硅胶的应用v简介v一般来说，硅胶按其性质及组分可分为有
35、机硅胶和无机硅胶两大类。按其组成形状分为挤出硅胶和模压硅胶。v无机硅胶是一种高活性吸附材料，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。硅胶属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2 nH2O。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。v有机硅胶是一种有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮
36、等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-O-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。第53页，本讲稿共59页v无机硅胶的用途v大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。因此应根据不同的用途选择不同的品种。v硅胶可以用来作干燥剂，而且可以重复使用。硅胶是由硅酸凝胶mSiO2nH2O适当脱水而成的颗粒大小不同的多孔物质。具有开放的多孔结构，比表面（单位质量的表面积）很大，能吸附许多物质，是一种很好的干燥剂、吸附剂和催化剂载体。硅胶的吸附作用主要是物理吸附，可以再生和反复使用。在碱金属硅酸盐（
37、如硅酸钠）溶液中加酸，使之酸化，再加入一定量的电解质进行搅拌，即生成硅酸凝胶；或者在较浓的硅酸钠溶液中加酸或铵盐也能生成硅酸凝胶。将硅酸凝胶静置几小时使之老化，然后用热水洗去可溶性盐类,在6070下烘干并在约300时活化，即可得硅胶。将硅酸凝胶用氯化钴溶液浸泡后再烘干和活化，可得变色硅胶。用它作干燥剂时，吸水前是蓝色，吸水后变红色，从颜色的变化可以看出吸水程度，以及是否需要再生处理。硅胶还广泛用于蒸气的回收、石油的精炼和催化剂的制备等方面第54页，本讲稿共59页v无机硅胶作为干燥剂来使用，可具体到以下无机硅胶作为干燥剂来使用，可具体到以下几个方面几个方面v1.主要用于仪器、仪表、设备等在密闭条
38、件下的吸潮防锈。v2.与普通硅胶干燥剂配合使用，指示干燥剂的吸潮程度和判断环境的相对湿度。作为包装用硅胶干燥剂，广泛用于精密仪器、皮革、服装、食品、药品和家用电器等。v3.硅胶因为其食品级用途可以用来做婴儿奶嘴等与人体直接接触的用品，另外，硅胶也可用来生产避孕套。第55页，本讲稿共59页v有机硅性能v最突出性能是：v1耐温特性耐温特性v有机硅产品是以硅氧（SiO）键为主链结构的，CC键的键能为82.6千卡/克分子，SiO键的键能在有机硅中为121千卡/克分子，所以有机硅产品的热稳定性高，高温下（或辐射照射）分子的化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内使
39、用。无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变化都很小。v2耐候性耐候性v有机硅产品的主链为SiO，无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候能力。有机硅中自然环境下的使用寿命可达几十年。v3电气绝缘性能电气绝缘性能v有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下使用具有高可靠性的保障。
40、v4生理惰性生理惰性v聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化，与动物体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。v5低表面张力和低表面能低表面张力和低表面能v有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强。这种低表面张力和低表面能是它获得多方面应用的主要原因：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性能。第56页，本讲稿共59页4.6 活性氧化铝的应用v活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领。吸附饱和后可在约175-315加热除去水而复活。吸附和复活可进行多次。除用
41、作干燥剂外，还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。v活性氧化铝属于化学品氧化铝范畴，主要用于吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体，根据不同的用途，其原料和制备方法不同。v活性氧化铝在一定的操作条件和再生条件下，该产品的干燥深度高达露点温度70度以下 第57页，本讲稿共59页v对除氟用活性氧化铝的相关介绍：对除氟用活性氧化铝的相关介绍：中国生活饮用水卫生规范规定，氟化物含量不得超过1.0mg/L。氟化物过高的原水往往呈偏碱性，PH值常大于7.5。v除氟方法大致分以下几种：吸附过滤法；膜法；絮凝沉淀法；离子交换法。第58页，本讲稿共59页O(_)O谢谢！第59页，本讲稿共59页