常用吸附剂的结构性能和改性

关于常用吸附剂的结构性能和改性密度比表面积孔体积平均孔半径

孔径分布粒度第2页,共55页，2024年2月25日，星期天一、密度体积的定义密度的定义堆密度（packingdensity）颗粒密度（apparentdensity）骨架密度（Truedensity）第3页,共55页，2024年2月25日，星期天二、比表面积（specificsurfacearea）气体或蒸气吸附法：BET低温氮吸附法原理注意事项吸附质分子截面积关于“B点”法Ⅱ、Ⅳ吸附类型关于“一点法”溶液吸附法原理吸附质：脂肪酸、染料基准吸附剂：石英粉第4页,共55页，2024年2月25日，星期天三、孔体积（porevolume）四氯化碳吸附法密度法孔隙率ε（%）第5页,共55页，2024年2月25日，星期天四、平均孔半径假设：微孔→圆柱体、椎体公式比表面积的测定是关键第6页,共55页，2024年2月25日，星期天五、孔径分布（poreradiusdistribution）10nm气体或者蒸气吸附法毛细凝聚与Kelven公式吸附类型滞后圈墨水瓶理论（inkbottletheory）

与Kelven公式第7页,共55页，2024年2月25日，星期天五、孔径分布（poreradiusdistribution）滞后圈与孔结构模型第8页,共55页，2024年2月25日，星期天五、孔径分布（poreradiusdistribution）孔径分布的测定吸附-脱附等温线V-r曲线（依据脱附等温线计算较好）孔径分布曲线第9页,共55页，2024年2月25日，星期天五、孔径分布（poreradiusdistribution）压汞法（mercurypenetrationmethods）不润湿力平衡分析压汞仪第10页,共55页，2024年2月25日，星期天五、孔径分布（poreradiusdistribution）压汞法（mercurypenetrationmethods）孔径分布测定要点数据处理第11页,共55页，2024年2月25日，星期天五、孔径分布（poreradiusdistribution）迎头色谱法第12页,共55页，2024年2月25日，星期天六、粒度（particlesize）筛分分析法显微镜法第13页,共55页，2024年2月25日，星期天六、粒度（particlesize）沉降平衡分析法扭力天平数据处理原粒子大小的测定第14页,共55页，2024年2月25日，星期天硅胶（silicagel）活性氧化铝（activatedaluminumoxide）活性炭吸附树脂黏土硅藻土分子筛第15页,共55页，2024年2月25日，星期天一、硅胶（silicagel）属无定形结构，化学分子式为SiO2·xH2O硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶第16页,共55页，2024年2月25日，星期天一、硅胶（silicagel）硅胶的制备方法化合：水玻璃→硅酸胶凝：gelling老化:脱水形成Si-O-Si键洗涤氨水浸泡：扩孔过程、变硬干燥活化第17页,共55页，2024年2月25日，星期天一、硅胶（silicagel）硅胶的物理结构和吸附性能高压水蒸气扩孔小比表面积大孔径孔数减少加盐焙烧扩孔吸附类型改变第18页,共55页，2024年2月25日，星期天一、硅胶（silicagel）硅胶的表面结构和性能表面结构骨架：硅氧四面体堆积自由羟基（Ⅰ）缔合羟基（Ⅱ）双生羟基（Ⅲ）羟基浓度的测定失重法吸附BCl3法第19页,共55页，2024年2月25日，星期天一、硅胶（silicagel）硅胶的表面结构和性能表面性质和催化作用的关系三种羟基的含量与分布Lewis酸行为质子酸的行为NH4HF2改性硼酸、磷酸浸渍……第20页,共55页，2024年2月25日，星期天二、活性氧化铝活性氧化铝，又名活性矾土，英文名称为ActivatedAlumina或Reactivealumina;activatedaluminiumoxide。在催化剂中使用氧化铝的通常专称为“活性氧化铝”。一种多孔性、高分散度的固体材料，有很大的表面积，其微孔表面具备催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性、优良的热稳定性等，所以广泛地被用作化学反应的催化剂和催化剂载体。分子式(Formula)：Al2O3·nH2O（0<n<3）分子量(MolecularWeight)：101.96+nH2O)CASNo.：1344-28-1第21页,共55页，2024年2月25日，星期天二、活性氧化铝制备方法第22页,共55页，2024年2月25日，星期天二、活性氧化铝孔结构：类型控制方法（多样）表面性质和吸附性能质量指标第23页,共55页，2024年2月25日，星期天二、活性氧化铝质量指标（化工部标准：HG/T3927-2007）第24页,共55页，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）活性炭作为人造材料，是在1900年和1901年才发明的。发明者RaphaelvonOstrejko取得英国专利B.P.14224(1900)；英国专利B.P.18040（1900）；德国专利Ger.P.136792（1901）。活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。第25页,共55页，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）活性炭的种类：种类很多，尚无精确统计，约上千品种制备方法与理论炭化：隔氧活化：造孔孔结构微孔中孔大孔甲醇作为吸附质测定孔径及其分布第26页,共55页，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）表面化学结构碳CxOy酸性氧化物（upto20%）碱性氧化物（≈2%）第27页,共55页，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）活性炭的吸附行为热力学分析ΔS＞0？影响活性炭吸附的主要因素①活性炭吸附剂的性质②吸附质的性质③废水PH值④共存物质⑤温度⑥接触时间第28页,共55页，2024年2月25日，星期天四、吸附树脂adsorptionresin吸附树脂是以吸附为特点，具有多孔立体结构的树脂吸附剂。它是最近几年高分子领域里新发展起来的一种多孔性树脂，容易再生，可以反复使用。制备原理由二乙烯苯等单体，在甲苯等有机溶剂存在下，通过悬浮共聚法制得的鱼籽样的小圆球。影响树脂吸附的因素物理结构化学结构第29页,共55页，2024年2月25日，星期天四、吸附树脂adsorptionresin应用实例第30页,共55页，2024年2月25日，星期天五、黏土clay黏土，含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过。一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，但是有些成岩作用也会产生粘土。粘土是可塑性的，粒级在0.001～0.004mm的沉积物（或者：颗粒尺寸小于2μm的二维层状）。一些粘土矿物的化学式高岭石：Al2O3.2SiO2.2H2O石脂：Al2[(OH)4|Si2O5]*nH2O蒙脱石：(Al,Mg)2[(OH)2|Si4O10](Na,Ca)x*nH2O蛭石：(Mg,Ca)0,31(H2O)n{Ti0,18Al0,03Fe(III)1,09Mg1,25[Si2,80Al1,20O10(OH)2]}伊利石：K0,65Al2,0Al0,65Si3,35O10(OH)2水铝英石：Al2O3.SiO2.2,5H2O结构水化硅酸铝）第31页,共55页，2024年2月25日，星期天五、黏土clay黏土的晶体结构第32页,共55页，2024年2月25日，星期天五、黏土clay黏土的晶体结构第33页,共55页，2024年2月25日，星期天五、黏土clay物理化学性质水化作用和分散性离子交换黏土-水体系的流变性质具有吸附作用的黏土（蒙脱土）天然白土酸化白土第34页,共55页，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth一种生物成因的硅质沉积岩：硅藻土由无定形的SiO2组成，含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有机杂质。优质者色白，SiO2常超过70％。

显微镜下可观察到天然硅藻土的特殊多孔性构造，这种微孔结构是硅藻土具有特征理化性质的原因。主要用做吸附剂、助滤剂和脱色剂等。第35页,共55页，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth种类与化学组成硅藻土中的硅藻有许多不同的形状，如圆盘状、针状、筒状、羽状等。硅藻土的氧化硅多数是非晶体，碱中可溶性硅酸含量为50~80%。非晶型SiO2加热到800~1000°C时变为晶型，碱中可溶性硅酸可减少到20~30%。第36页,共55页，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth孔结构硅藻体具有众多的壳体孔洞，使硅藻土具多孔质构造，硅藻土的孔隙度达90-92%，吸水性强烈，粘舌。第37页,共55页，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth热稳定性第38页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve具网状结构的天然或合成化学物质：如交联葡聚糖、沸石（zeolite）等；由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子筛，分子尺寸大小（通常为0.3~2.0nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性；作为层析介质时可按分子大小对混合物进行分级分离。第39页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve种类天然沸石：有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等合成沸石：商品分子筛常用前缀数码将晶体结构不同的分子筛加以分类,如3A型、4A型、5A型分子筛。“硅-铝比”A型:钾A(3A),钠A(4A),钙A(5A),X型:钙X(10X),钠X(13X)Y型:,钠Y,钙Y化学组成第40页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve第41页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve结构特点四面体结构单元环（ring）β笼（β-cage）A型的晶体结构具NaCl晶体结构α-笼X型、Y型的晶体结构八面体结构硅-铝比不同第42页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve丝光沸石（mordenite）的晶体结构大量的五元环层状重叠第43页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve吸附性能：晶穴内部强大的库仑力场和极性作用吸附作用的选择性：筛分高效吸附符合Langmuir等温吸附第44页,共55页，2024年2月25日，星期天七、分子筛molecularsieve分子筛的应用吸附与分离石油化工和催化洗涤、……合成与再生有水热合成、水热转化和离子交换等法；脱除水分；脱有机物：用水蒸气代替有机物，然后脱除水份。新型分子筛ZSM-5：硅-铝比达12~100炭分子筛：由碳素组成；可由煤炭制备第45页,共55页，2024年2月25日，星期天表面改性效果的评定表面改性的方法和机理表面改性的应用第46页,共55页，2024年2月25日，星期天一