一(yi)、吸附分離過程概(gai)述(shu)
吸(xi)(xi)(xi)附是指流(liu)體(ti)(ti)(ti)(氣體(ti)(ti)(ti)或(huo)液(ye)體(ti)(ti)(ti))與(yu)固(gu)體(ti)(ti)(ti)多(duo)孔物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)接(jie)觸時,流(liu)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)一種或(huo)多(duo)種組(zu)分(fen)(fen)傳遞到多(duo)孔物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)外表(biao)(biao)面(mian)和微(wei)孔內表(biao)(biao)面(mian)富集在這些(xie)表(biao)(biao)面(mian)上形成單分(fen)(fen)子層或(huo)多(duo)分(fen)(fen)子層的(de)(de)(de)過程。被吸(xi)(xi)(xi)附的(de)(de)(de)流(liu)體(ti)(ti)(ti)稱為吸(xi)(xi)(xi)附質(zhi)(zhi),由于吸(xi)(xi)(xi)附質(zhi)(zhi)和吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)理化學性質(zhi)(zhi)不同(tong),吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)對不同(tong)吸(xi)(xi)(xi)附質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附能(neng)力也不同(tong),因此當流(liu)體(ti)(ti)(ti)與(yu)吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)接(jie)觸時,吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)對流(liu)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)某個或(huo)某些(xie)組(zu)分(fen)(fen)相(xiang)(xiang)對其(qi)他組(zu)分(fen)(fen)具有較高(gao)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附選擇性,吸(xi)(xi)(xi)附相(xiang)(xiang)和吸(xi)(xi)(xi)余相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)組(zu)分(fen)(fen)可被富集,從而實現物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)離。
二、吸附/解吸過程
吸(xi)附過(guo)(guo)程(cheng):可(ke)認(ren)為是濃縮的過(guo)(guo)程(cheng),也可(ke)以認(ren)為是液(ye)化(hua)(hua)的過(guo)(guo)程(cheng)。因此,溫(wen)度越低、壓力越高吸(xi)附量(liang)越大。對(dui)于所有(you)吸(xi)附劑,越容(rong)(rong)易液(ye)化(hua)(hua)(沸(fei)點越高)的氣體(ti)吸(xi)附量(liang)越大,越不(bu)容(rong)(rong)易液(ye)化(hua)(hua)(沸(fei)點越低)的氣體(ti)吸(xi)附量(liang)越低。
解吸過程:可認為是氣化或者揮發的過程。因此,溫度越高、壓力越低解吸越徹底。對于所有吸附劑,越容易液化(沸點越高)的氣體越不容易解吸,越不容易液化(沸點越低)的氣體越容易解吸。吸附分為物理吸附和化學吸附。
物理吸附分離原理:利用固體表面的原子或基團與外來分子間的吸附力(范德華力、靜電作用力)的不同實現分離。吸附力的大小與吸附劑和吸附質兩者的性質有關。
化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附分離原理:基于在固體吸(xi)(xi)附劑表面發生化(hua)(hua)學(xue)反應使吸(xi)(xi)附質和吸(xi)(xi)附劑之間以化(hua)(hua)學(xue)鍵力結合(he)的吸(xi)(xi)附過(guo)程(cheng),因(yin)此 選(xuan)擇(ze)性較強(qiang)。化(hua)(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附一般速度較慢(man),只能(neng)形成(cheng)單分子層且不(bu)可逆。
三 不(bu)同吸附劑的特點
活(huo)(huo)性碳:具有(you)豐富的微孔和介孔結構,比(bi)表面積約500-1000m2/g,孔徑(jing)分布主要(yao)(yao)在2-50nm。活(huo)(huo)性炭(tan)主要(yao)(yao)依(yi)靠與吸附(fu)質產生的范德華力產生吸附(fu)作用,主要(yao)(yao)應用于吸附(fu)有(you)機(ji)化合物(wu)、重烴(jing)類有(you)機(ji)物(wu)吸附(fu)脫除、除味劑(ji)等(deng);
分(fen)子篩:具有(you)(you)規整的(de)(de)微孔(kong)孔(kong)道結構(gou),比(bi)表面積約(yue)500-1000m2/g,主要是微孔(kong),孔(kong)徑分(fen)布在0.4-1nm之間(jian)。可以通過調整分(fen)子篩結構(gou)、組成及平衡(heng)(heng)陽離(li)子的(de)(de)類型來改變(bian)分(fen)子篩的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)特點(dian)。分(fen)子篩主要依靠特征孔(kong)道結構(gou)及平衡(heng)(heng)陽離(li)子與(yu)分(fen)子篩骨架之間(jian)的(de)(de)庫侖力場(chang)產生吸(xi)附(fu)(fu)作(zuo)用,具有(you)(you)良好的(de)(de)熱(re)穩定性和(he)水(shui)熱(re)穩定性,廣(guang)泛應用于各類氣相、液相的(de)(de)分(fen)離(li)與(yu)凈化,分(fen)子篩作(zuo)為吸(xi)附(fu)(fu)劑使(shi)用時具有(you)(you)選擇(ze)性強(qiang),吸(xi)附(fu)(fu)深度(du)高、吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)大等(deng)特點(dian);
硅膠:硅膠類吸附劑比表面積約300-500m2/g,主要是介孔,孔徑分布在2-50nm,其孔道內部表面具有豐富的表面羥基,主要用于吸附干燥和變壓吸附制CO2等;
活(huo)性(xing)氧化(hua)鋁:比(bi)表面積200-500m2/g,主(zhu)要是介孔,孔徑分布在2-50nm,主(zhu)要應用于(yu)干燥(zao)脫水、酸性(xing)廢氣(qi)凈(jing)化(hua)等。