第六章吸附分离课件

1、第6章吸附分离技术和理论，1，学习AC PPT，6.1吸附分离介质6.2吸附平衡理论6.3吸附过程导电动力学6.4固定层吸附6.5固定层吸附过程理论6.6膨胀床吸附6.7移动床和模拟移动床吸附6.8搅拌器吸附，2，学习AC PPT，吸附(adsorption)利用固体吸附原理从液体或气体中去除有害成分或分离回收有用目标产物的过程称为吸附操作。3，学习交流PPT，魔王堆里有木炭，可以用于吸湿和防腐吗？4，交流PPT，冰箱内除臭，学习活性炭。产业应用，产品分离，脱色。5，交流PPT，吸附类型：物理吸附、化学吸附、离子交换物理吸附剂及吸附剂通过分子间作用力(范德华力)起吸附作用。可逆，吸附同时吸附的

2、分子因热运动会离开固体表面称为解吸。由于分子力的普遍存在，一种吸附剂能吸附多种物质，没有严格的选择性。但是由于吸附物的性质不同，吸附量也不同。6，学习交流PPT，化学吸附属于吸附剂和吸附物之间的电子迁移所产生的化学反应发生，库仑力的范围。化学吸附的选择性比较强。也就是说，吸附剂只对某种特定物质起吸附作用。吸附后比较稳定，不易拆卸。化学吸附和吸附剂的表面化学性质及吸附物的化学性质直接相关。7，AC PPT，离子交换(ion exchange)吸附剂表面由极性分子或离子组成，在溶液中吸引带相反电荷的离子，在吸附剂和溶液之间离子交换(电荷转移)牙齿发生，吸附剂吸附离子后，必须将等量离子释放到溶液中，

3、离子的电荷为更换吸附，8，离子化学吸附需要化学试剂解吸，可以进行破坏化学键聚合。9，学习交流PPT，6.1吸附分离介质按吸附剂的通道结构区分，10，学习交流PPT，吸附剂活性炭，硅胶，氧化铝，硅藻土，大网格聚合物吸附剂。活性炭是吸附力强的非极性吸附剂，在水溶液中吸附作用最强，在有机溶剂中吸附作用最弱，吸附能力的顺序如下：水乙醇甲醇乙酸乙酯丙酮氯仿。可在水中吸附溶质，用有机溶剂冲洗。可以吸附颜料、味道物质、酸、碱、盐、热源等，提高溶液的清晰度。活性炭是一种强吸附剂，对气体的吸附力和吸附力都很大。气体分子占据活性炭的表面，会引起活性炭“中毒”，降低活力，因此使用前可以加热干燥，消除大部分气体。活性

4、炭在酸性溶液中的吸附力很大。学习11，AC PPT，与活性炭等经典吸附剂相比，大型网状聚合物吸附剂具有选择性好，易拆卸，机械强度好，可重复使用，流体阻力小等优点。孔缝、骨架结构和极性可以根据需要选择不同的原料和合成条件进行更改，适合各种有机化合物吸附。发展比较快，应用比较广。12，AC PPT，苯乙烯，二乙烯苯聚合制成的聚合物最常用，侧链改造也可能成为离子交换介质。13，学习交流PPT，孔径及郑智薰表面积是评价吸附剂性能的重要参数。一般来说，孔直径越大，比表面积小。郑智薰表面积直接影响溶质的吸附容量，合适的孔径有助于溶质在缝隙中的扩散，提高吸附容量和运行速度。14，学习交流PPT，离子交换也称

5、为离子交换收支。由不溶性三维空间网格结构组成的裴秀智骨骼的三部分组成。连接到骨骼的功能团；功能气团携带的电荷相反的可移动离子。离子交换树脂可以看作固体的酸或碱。15，学习交流PPT，负离子交换剂anion exchanger:可更换负离子，活性基团是碱性的。有机胺等。阳离子交换剂cation exchanger:可更换的阳离子，活性基团是酸性的。羧基和磺酸等。功能团的电离程度决定树脂的酸性或碱性强弱。根据具有离子交换能力的pH范围，分为强酸性阳离子、弱酸性阳离子交换剂、强碱性阴离子和弱碱性阴离子交换剂。16，学习交流PPT，阳离子交换剂，17，学习交流PPT，强酸性阳离子交换剂一般使用磺酸基-

6、SO3H作为活性基团，其电离程度不随外部溶液的pH而变化，使用时pH一般没有限制。弱酸性阳离子交换剂可以以羧基-寇、苯酚羟基-柯为活性基团。电离程度小，更换性能与溶液的pH有很大关系。在酸性溶液中，这种树脂很少发生更换反应，更换能力随着溶液pH的增加而增加。与氢离子结合的能力强，所以再生成氢型比较容易，酸消耗量小。18，学习交流PPT，负离子交换剂，19，学习交流PPT，强碱性负离子交换剂，一种含茄子三甲胺的含强碱I型，另一种含二甲基-羟基-乙胺基，称为II型。使用的pH范围没有限制。弱碱性阴离子交换剂功能团可以是初级胺基-NH2、中胺基=NH、叔胺基N、吡啶等。其交换能力随pH变化而变化，p

7、H越低，交换能力越大。与OH离子结合的能力比较强，容易产生再生型，碱消耗量小。20，学习交流PPT，离子交换容量：单位质量或单位体积的离子交换剂能吸附的一价离子量(毫摩尔数)是表征离子交换能力的主要参数。21，AC PPT，吸附剂的制备苯乙烯和二乙烯苯聚合制成的聚合物最常用，改侧链也可以成为离子交换介质。聚合过程中添加惰性成分，不参与反应，但可与单体互溶，用悬浮聚合合成时不能溶于水，也不能溶于水。牙齿惰性成分可以是线性聚合物聚合物，也可以是不能膨胀或膨胀的聚合物的溶剂，其中不膨胀聚合物的溶剂最有效，使用也比较普遍。这叫做孔制。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视

8、剧)，成功)在聚合过程中聚合的水滴中，逐渐有无数凝胶微粒，四周被惰性成分包围。聚合结束后，以溶剂萃取或水蒸气蒸馏方式去除溶剂，留下气孔，形成大网状结构。大网格吸附剂的粒子直径通常为0.5mm左右。22，学习交流PPT，23，学习交流PPT，6.2吸附平衡理论吸附根据平衡分离方法，即徐璐不同溶质在液体和固体之间分配平衡的差异进行分离。溶质在液-固之间达到吸附平衡时，吸附剂的平衡吸附溶质浓度q是液体玻璃溶质浓度c和温度t的函数，即qf(c，t)通常在一定温度下吸附，q是c的函数，q和c的关系曲线称为吸附等温线(adsorption isotherm)。24，学习交流PPT，亨利型吸附平衡Q和C之间

9、的线性函数关系q=MC (6.3) m牙齿分配系数的关系一般在低浓度范围内成立。溶质浓度高时吸附平衡往往是非线性的，牙齿式不再成立。25，学习交流PPT，Freundlich经验方程通常是描述非线性吸附平衡的方程。(6.5)表达式中，K和是常数，通常为0.11。亨利型平衡是Freundlich方程中=1的特殊情况。26，学习交流PPT，朗格缪尔吸附理论是解释气固吸附平衡的经典理论。要点：吸附剂有很多活性点，每个活性点具有相同的能量，距离很远，只能吸附一个分子，吸附的分子不相互作用。(6.6a)或(6.6b) Kd是吸附平衡的解离常数；Kb是结合常数。，27，学习交流PPT，矩形吸附等温线吸附剂

10、对溶质的吸附作用很强时，0.1 Kd很小。此时液体溶质浓度对吸附浓度的影响很小，接近不可吸附的吸附，吸附等温线为矩形(rectangular isotherm，Q常数)。28、学习交流PPT，1刘宪华；2 Freundlich3 Langmuir4矩形，几茄子典型吸附等温线，29，学习交流PPT，6.3吸附过程导电动力学，30，学习交流PPT，6.4固定层吸附分离作业大部分使用固定层(fixed bed，packed bed)吸附装置吸附柱或吸附塔。31，学习AC PPT，在渗透曲线吸附过程中，吸附柱出口溶质浓度的变化曲线称为渗透曲线。一般来说，出口浓度达到入口浓度510的时间称为渗透时间。3

11、2，学习AC PPT，操作达到贯穿点后，继续供应对增加吸附量几乎没有效果，出口溶质浓度迅速增加，造成目标产物损失。这时，必须停止饲料吸附工作，依次进行杂质清洗、吸附溶质洗脱和吸附剂再生等工作。33，学习AC PPT，柱内液体溶质浓度分布，渗透曲线，吸附柱内轴向溶质浓度分布时间变化及其渗透曲线，34，学习AC PPT，一般程序吸附adsorption洗涤wash洗涤elution再生再生，33最常用。牙齿溶剂必须容易溶解吸附材料。对于弱酸性物质，可以用碱解吸。苯酚可氢氧化钠解吸产生酚钠，亲水性强，吸附性差。对于弱碱性物质，可解吸到酸中。吸附在高浓度盐溶液中时，往往只能通过水洗来解吸。挥发性溶质的

12、情况下，可以用热水或蒸汽解吸。学习36，AC PPT，从离子交换介质中的阶段洗脱阶段开始，改变洗涤剂中的pH或盐浓度，冲洗吸附到柱上的各组。37，学习交流PPT，梯度洗涤剂法持续改变洗涤剂中的pH或盐浓度，冲洗吸附在柱上的各成分。通常用低浓度盐溶液作为起始溶液，用另一种高浓度盐溶液作为最终溶液。两者都通过混合器混合。比阶段法好。38，学习AC PPT，实验室阶段选择一系列裴秀智摇瓶静态实验，通过吸附容量测量，同时考虑了几个茄子裴秀智装载柱、动态实验、吸附曲线设计装置、放大实验、39，学习AC PPT，6.5固定床吸附过程理论，40固定床和流化床的优点，41，学习交流PPT，扩展床应用，simu

13、ltaneous clarification and purification，42，学习AC PPT，膨胀床吸附剂床层高于固定化层间隙，菌体发酵液吸附剂粒子基本悬浮固定位置，液体流动固定相类似，平推流接近，吸附效率高。吸附剂可以要求一定的粒子大小和/或密度分布，形成稳定的膨胀床。多糖嵌入水晶，玻璃微球，磁性粒子等。43、AC PPT、介质要求：具有固定密度，可以保持稳定的流状态。介质和液体中固体粒子之间存在相当大的差异。具有良好的渠道结构，不易污染。必须有活性基团，并能修饰以提高目标产品的吸附容量。化学稳定性较好，机械强度强，使用寿命长；具有良好的传导性能，能在高流速下保持高吸附量。，44，

14、学习AC PPT，流化床与膨胀床一样，流化床的主要优点是压降小，能处理高粘度或含固体微粒的粗糙物质。工作方式像膨胀床。但是不需要特殊的吸附剂，设备结构也比膨胀机简单，操作方便。缺点是床上的固相和液体的回归很激烈。吸附剂的使用效率远低于固定床和膨胀床。为了提高吸附效率，常循环材料液。45，学习AC PPT，6.7移动相和模拟移动相吸附移动相(moving bed)希望在吸附作业中的固相像气体吸收作业中的液体一样，连续输入并排出吸附塔，形成材料液和逆流接触流，就能进行持续稳定的吸附作业。46，学习交流PPT，47，学习交流PPT，模拟移动床，固相吸附剂移动不便，容易堵塞。可以固定吸附剂，移动的切换液体(包括材料液和洗涤剂)的入口和出口位置与移动的固体一样产生移动的床一样的效果。48，学习交流PPT，49，学习交流PPT，50，学习交流PPT，51，学习交流PPT，6