3-常用吸附剂的制备
第09章吸附
一、吸附分离操作的分类 1、物理吸附：吸附质与吸附剂之间由于范德华力而 产生的吸附，也称为范德华吸附。 物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没 有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。 2、化学吸附：又称活性吸附，是由吸附质和吸附剂 分子间的化学键作用而引起的吸附。 化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生 了化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物， 在红外、紫外-可见光谱中会出现新的特征吸收带。 化学吸附在催化反应中起重要作用，分离过程中极 少应用。
其吸附能力比一般活性炭要高1～10倍。
表面化学特性同活性炭。
3、硅胶 是一种坚硬无定形链状或网状结构的硅酸聚合物颗 粒，化学式：SiO2 · nH2O。
用硫酸处理硅酸钠水溶液，生成凝胶，水洗除去硫 酸钠后经干燥，便可得到玻璃状的硅胶。 硅胶是极性吸附剂，难于吸附非极性物质，易于吸 附极性物质（如水、甲醇等）。 吸湿，高湿度气体的干燥。
上式为线性表达式，可以表述吸附规律! 事实上：在温度一定的条件下，如V、C0一定，改变 活性炭投加量，则发现水中剩余溶质浓度Ce及qe也随 之改变——说明?? 吸附量与剩余浓度不是线性关系！如何描述之？ 一、单组分气体吸附平衡 1、吸附等温线 五种类型的纯气体物理吸附等温线
I型微孔吸附特征，Ce没有极限值，qe却有极限值，可理 解为吸附剂内表面发生单分子层吸附，Langmuir型。 II、III型大孔吸附特征；Ⅱ型前半段多分子层吸附，后 半段发生毛细凝聚现象， Ce有极限值Cs(饱和浓度)，qe 却无极限值，BET型。Ⅲ型Ce与qe无极限值，吸附热等 于或小于纯吸附质的溶解热，Freundlich型。 Ⅳ型与Ⅱ型比较，V型与Ⅲ型比较，低压下大体相同； 区别在高比压下出现吸附饱和现象，说明吸附剂孔径有 一定范围，在高压时易达到饱和。
三嗪-三苯胺基磁性吸附剂NiCTP_(CC-TPA)用于水中硝基苯酚的吸附
第３２卷第２期化㊀学㊀研㊀究Ｖｏｌ．３２㊀Ｎｏ．２２０２１年３月ＣＨＥＭＩＣＡＬ㊀ＲＥＳＥＡＲＣＨＭａｒ．２０２１三嗪⁃三苯胺基磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ用于水中硝基苯酚的吸附王㊀媛，甘修培，付蒙蒙，赵文杰∗（河南工业大学化学化工学院，河南郑州４５０００１）收稿日期：２０２１⁃０１⁃２４基金项目：国家自然科学基金资助项目（２１６７５０４０）；河南省高校科技创新人才资助项目（２０ＨＡＳＴＩＴ００７）作者简介：王媛（１９９５－），女，研究方向为色谱分离㊂∗通讯联系人，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｊｉｅｚｈ＠１２６．ｃｏｍ摘㊀要：污水治理是当今社会面临的一大难题㊂通过傅⁃克反应以三聚氰氯和三苯胺为原料合成一种新型共价三嗪聚合物并加镍磁化用于污水中硝基苯酚的吸附㊂从化学结构上看，三嗪环和芳香环的存在提供疏水和π－π相互作用㊂测得三嗪⁃三苯胺材料ＳＢＥＴ＝６８０ｍ２㊃ｇ－１，孔径在２ｎｍ左右，磁化后的比表面积仅为１７０ｍ２㊃ｇ－１，这与Ｎｉ占据了少量吸附位点有关㊂从热力学㊁动力学角度介绍了吸附过程和吸附机理，同时评价了不同ｐＨ和盐浓度对吸附的影响㊂吸附实验表明，对硝基苯酚和２，４⁃二硝基苯酚的吸附主要为物理吸附，而２，４，６⁃三硝基苯酚的吸附为化学吸附㊂关键词：共价三嗪聚合物；磁性吸附剂；硝基苯酚中图分类号：Ｏ６５７文献标志码：Ａ文章编号：１００８－１０１１（２０２１）０２－０１５２－０８Ｔｒｉａｚｉｎｅ⁃ｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅｍａｇｎｅｔｉｃａｄｓｏｒｂｅｎｔＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡｆｏｒｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｉｎｗａｔｅｒＷＡＮＧＹｕａｎ ＧＡＮＸｉｕｐｅｉ ＦＵＭｅｎｇｍｅｎｇ ＺＨＡＯＷｅｎｊｉｅ∗ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００１ Ｈｅｎａｎ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ Ｎｏｗａｄａｙｓ，ｔｈｅｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｓａｍａｊｏｒｐｒｏｂｌｅｍｉｎｓｏｃｉｅｔｙ．ＡｎｏｖｅｌｃｏｖａｌｅｎｔｔｒｉａｚｉｎｅｐｏｌｙｍｅｒｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｆｒｏｍｃｙａｎｕｒｉｃｃｈｌｏｒｉｄｅａｎｄｔｒｉｐｈｅｎｙｌａｍｉｎｅｂｙＦｒｉｅｄｅｌ⁃Ｃｒａｆｔｓｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｍａｇｎｅｔｉｚｅｄｗｉｔｈｎｉｃｋｅｌｆｏｒｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｉｎｓｅｗａｇｅ．Ｆｒｏｍｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｔｒｉａｚｉｎｅａｎｄａｒｏｍａｔｉｃｒｉｎｇｓｐｒｏｖｉｄｅｓｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃａｎｄπ－πｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ．ＴｈｅＢｒｕｎａｕｅｒ⁃Ｅｍｍｅｔｔ⁃Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）ｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆｔｒｉａｚｉｎｅ⁃ｔｒｉａｎｉｌｉｎｅｍａｔｅｒｉａｌｉｓ６８０ｍ２㊃ｇ－１ａｎｄｔｈｅｐｏｒｅｓｉｚｅｉｓａｂｏｕｔ２ｎｍ．Ｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａａｆｔｅｒｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｉｓｏｎｌｙ１７０ｍ２㊃ｇ－１．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｆｒｏｍｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐＨｖａｌｕｅｓａｎｄｓａｌｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌａｎｄ２，４⁃ｄｉｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｂｅｌｏｎｇｔｏｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆ２，４，６⁃ｔｒｉｎｉｔｒｏｐｈｅｎｙｌｐｈｅｎｏｌｂｅｌｏｎｇｓｔｏｃｈｅｍｉｃａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｖａｌｅｎｔｔｒｉａｚｉｎｅｐｏｌｙｍｅｒ；ｍａｇｎｅｔｉｃａｄｓｏｒｂｅｎｔ；ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ㊀㊀环境污染已成为全世界所面临的重大挑战之一㊂目前，污水处理已成为一个热点问题㊂水中的有机污染物具有剧毒和难以降解的特点，是污水处理的主要目标［１－２］㊂硝基苯酚是一种持久性有机污染物，广泛地用于石油㊁化工行业，是油漆㊁塑料㊁橡胶㊁农药㊁感光材料的重要原料和中间体［３－９］㊂对于持久性有机污染物而言其处理过程耗时㊁费力㊁投入大，导致水中的硝基苯酚物质越来越多，尤其是应用广泛的对硝基苯酚（ＰＮＰ）㊁２，４⁃二硝基苯酚（ＤＮＰ）㊁２，４，６⁃三硝基苯酚（ＴＮＰ）［１０］㊂这些物质毒性剧烈，即使在低浓度下也会危害人类健康，已被美国列入优先污染物㊂随着废水排放的增加，急需开发一种可靠㊁有效的吸附剂用于去除水中的硝基苯酚污染物［１１］㊂目前，从污水中去除硝基苯酚的方法有很多，如生物法［１２］㊁膜分离法［１３］㊁光催化法［１４］㊁电化学第２期王㊀媛等：三嗪⁃三苯胺基磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ用于水中硝基苯酚的吸附１５３㊀法［１５］㊁吸附法［１６］㊁Ｆｅｎｔｏｎ法［１７］等㊂吸附法由于操作简单㊁吸附剂种类繁多㊁成本低等优点而得到了广泛的应用，被认为是一种很有前途的方法［１８－２０］㊂同时，吸附过程中不产生有毒代谢物，因此多孔材料是吸附去除水中有机物的首选［２１］㊂目前，商用活性炭是吸附首选材料，但活性炭作为吸附剂因再生困难而受到限制［２２］㊂因此，设计一种成本低㊁吸附效率高的绿色吸附剂对水中硝基苯酚的吸附无疑具有重要意义㊂共价三嗪聚合物（Ｃｏｖａｌｅｎｔｔｒｉａｚｉｎｅｐｏｌｙｍｅｒｓ，ＣＴＰｓ）是一种由三嗪环和苯环交替构建的具有微孔结构的二维拓扑材料，因为它们具有极高的孔隙率㊁可调节的孔结构，被认为具有储存和分离小分子的潜力［２３－２７］㊂从结构上看，这种聚合物可以提供疏水㊁π－π㊁氢键等相互作用㊂特别是电子供体基团与硝基苯酚之间存在特定的电荷转移㊂静电相互作用和π－π相互作用是吸附和去除硝基苯酚的主要机制［２８－２９］㊂此外，它的比表面积大㊁化学稳定性好㊁溶剂稳定性好，并能提供多个吸附位点，可以作为良好吸附剂㊂本研究通过傅⁃克反应以三聚氰氯（电子受体）和三苯胺（电子给体）为有机配体实现 有机⁃有机共组装 制得一种新型共价三嗪聚合物（ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ），并加Ｎｉ磁化制成磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ吸附污水中的硝基酚㊂在吸附热力学和吸附动力学下探讨了对ＴＮＰ㊁ＤＮＰ和ＰＮＰ的吸附机理㊂ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ是强疏水性材料，当与分析物接触时，强疏水性使其浮在溶液上方导致吸附剂与吸附质接触不充分，从而影响吸附效果㊂并且单纯用ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ做吸附剂在分离过程中会增加操作步骤，增加时间㊂而赋磁之后虽会使吸附效果略微降低，但在外加磁场下可实现快速吸附并分离，简化操作㊂１㊀实验部分１．１㊀试剂与仪器三聚氰氯（纯度９９％，北京百灵威科技有限公司）；三苯胺（纯度９８％，阿拉丁试剂有限公司）；１，２⁃二氯苯（纯度９８％，北京百灵威科技有限公司）；六水氯化镍（纯度９８％，阿拉丁试剂有限公司）；无水三氯化铝（分析纯，北京化工厂）；氢氧化钠（分析纯，科密欧化学试剂有限公司）；乙二醇（分析纯，天津凯通实业有限公司）；对硝基苯酚（分析纯，上海麦克林生化科技有限公司）；２，４⁃二硝基苯酚（分析纯，上海麦克林生化科技有限公司）；２，４，６⁃三硝基苯酚（分析纯，上海麦克林生化科技有限公司）㊂ＷＱＦ⁃５１０傅立叶变换红外光谱仪；４００Ｍ固体核磁；ＲｉｇａｋｕＤ／Ｍａｘ２５００Ｘ射线衍射仪；Ａｕｔｏｓｏｒｂ⁃ｉＱ２微孔分析仪；ＰＥＲＫＩＮ⁃ＥＬＭＥＲ２４００Ｓｅｒｉｅｓ；紫外分光光度计ＵＶ２４５０㊂１．２㊀磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的制备１．２．１㊀ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的制备依次加入０．９２ｇ（５ｍｍｏｌ）三聚氰氯㊁１．３３ｇ（１０ｍｍｏｌ）无水ＡｌＣｌ３㊁２００ｍＬ邻二氯苯㊁１．２３ｇ（５ｍｍｏｌ）三苯胺混合均匀，加Ｎ２保护，１４０ħ下磁力搅拌８ １０ｈ㊂冷却至室温，冰水淬灭ＡｌＣｌ３，抽滤得到棕黄色粗产物，用丙酮㊁四氢呋喃㊁甲醇为溶剂索式提取，６０ħ蒸空干燥得到聚合物ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ㊂产率为８９％（Ｃ：７０．０９％，Ｈ：４．５４％，Ｎ：１５．７７％）㊂１．２．２㊀磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的制备向反应釜中依次加入４５０ｍｇＮｉＣｌ２㊃６Ｈ２Ｏ㊁２５ｍＬ乙二醇㊁１００ｍｇＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ涡旋混匀，再加入０．６ｇＮａＯＨ振荡混匀，１８０ħ反应１３ｈ㊂冷却后用去离子水㊁乙醇洗涤，６０ħ烘干备用（反应式如图１所示）㊂产率为７８％㊂图１㊀磁性Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ⁃ＴＰＡ的制备（图中黑点为磁源Ｎｉ）Ｆｉｇ．１㊀ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃＮｉ／ＣＴＰＣＣ⁃ＴＰＡ（ｂｌａｃｋｐｏｉｎｔｉｎｔｈｅｆｉｇｕｒｅｉｓｍａｇｎｅｔｉｃｓｏｕｒｃｅＮｉ）１５４㊀化㊀学㊀研㊀究２０２１年１．３㊀吸附动力学实验在ＰＮＰ㊁ＤＮＰ㊁ＴＮＰ（１０ｍＬ２０ｍｇ㊃Ｌ－１）溶液中加入１０ｍｇ吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ，２０ħ恒温静置吸附，每隔５㊁１０㊁２０㊁３０㊁６０㊁１２０㊁２４０ｍｉｎ后取上清液，测吸光度，做三组平行试验，取平均值㊂最后计算不同时间的吸附量，计算公式如下：ｑｔ＝ｃ０－ｃｔｍˑＶ（１）式中ｑｔ是吸附ｔ时间的吸附量（ｍｇ㊃ｇ－１），Ｃ０是溶液初始浓度（ｍｇ㊃Ｌ－１），Ｃｔ是ｔ时间溶液浓度（ｍｇ㊃Ｌ－１），ｍ是吸附剂的质量（ｇ），Ｖ是溶液体积（Ｌ）㊂１．４㊀吸附等温线及吸附热力学实验将１０ｍｇＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ分别加入到１０ｍＬ不同浓度（１０㊁２０㊁２５㊁３０㊁３５㊁４０ｍｇ㊃Ｌ－１）硝基苯酚溶液中，在不同温度下（２０㊁３０㊁４０ħ）静置吸附１０ｈ后外加磁场分离后取上层清液，测吸光度，做三组平行试验，取平均值㊂最后计算等温平衡吸附量，计算公式如下：ｑｅ＝ｃ０－ｃｅｍˑＶ（２）式中ｑｅ是平衡时的吸附量（ｍｇ㊃ｇ－１），Ｃ０是溶液初始浓度（ｍｇ㊃Ｌ－１），Ｃｅ是达平衡时溶液浓度（ｍｇ㊃Ｌ－１），ｍ是吸附剂的质量（ｇ），Ｖ是溶液的体积（Ｌ）㊂利用吸附平衡常数（Ｋ０）㊁吉布斯自由能变（ΔＧ）和焓变（ΔＨ）及熵变（ΔＳ）等热力学参数深入探讨Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ对硝基苯酚的吸附机理，计算公式如下：Ｋ０＝ｑｅＣｅ（３）ΔＧ＝－ＲＴｌｎＫ０（４）ｌｎＫ０＝ΔＳＲ－ΔＨＲＴ（５）其中ｑｅ是平衡吸附容量（ｍｇ㊃ｇ－１）；Ｃｅ是不同温度下吸附到达平衡状态时溶液的浓度（ｍｇ㊃Ｌ－１）；Ｒ是理想气体常数（８．３１４Ｊ㊃ｍｏｌ－１㊃Ｋ－１）；Ｔ是绝对温度（Ｋ）；Ｋ０是热力学平衡常数（Ｌ㊃ｇ－１）㊂２㊀结果与讨论２．１㊀表征用傅立叶变换红外光谱（ＦＴ⁃ＩＲ）对得到的材料进行表征，如图２ａ所示㊂在１４８０和１５９０ｃｍ－１处的峰可归属为芳香环上Ｃ＝Ｃ和Ｃ＝Ｎ吸收峰，１２９０ｃｍ－１处的峰可归因于芳基叔胺中Ｃ－Ｎ的伸缩振动，这证明有三嗪环㊂此外，在８１８ｃｍ－１附近发现了一个吸收峰，表明苯环是对位取代的㊂用固体核磁（１３ＣＮＭＲ）谱图进一步鉴定了材料的化学结构，如图２ｂ，１７０处的峰归结于三嗪环上的不饱和碳原子；在１４６处的峰归属于三苯胺单元上与Ｎ原子相连的苯环上的Ｃ原子，１３０处为其他Ｃ原子的峰㊂３组特征共振峰进一步证明ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ含三嗪环和三苯胺单体㊂图２（ａ）Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ和ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡＦＴ－ＩＲ红外图谱；（ｂ）ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ固体核磁图谱Ｆｉｇ．２㊀（ａ）ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ㊀ａｎｄＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ；（ｂ）１３ＣＮＭＲｏｆＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ第２期王㊀媛等：三嗪⁃三苯胺基磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ用于水中硝基苯酚的吸附１５５㊀㊀㊀图３ａ为Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ和ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的Ｎ２吸附⁃脱附等温线，首先，所选压力范围的Ｖ值随Ｐ／Ｐ０的增加而增大㊂ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的比表面积为５９６．６ｍ２㊃ｇ－１；当数据取点为０．０５９ ０．２０时，得到多点ＢＥＴ为６１６．７ｍ２㊃ｇ－１；最高单点吸附总孔体积为０．５４７ｃｍ３㊃ｇ－１㊂测得ＳＡＢＥＴ＝６８０ｍ２㊃ｇ－１㊂磁化后的Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的比表面积为１７０ｍ２㊃ｇ－１，原因为Ｎｉ占据了部分吸附位点㊂由图３ｂ可知，ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ的孔径大约２ｎｍ，呈微孔结构㊂图３ｃ为ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡＸ射线粉末衍射图，在２θ＝１５ʎ ３０ʎ范围内出现较宽衍射峰，其余角度无明显衍射峰，说明骨架呈现有序的排列，判断ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ结构为无定型聚合态㊂图３ｄ为热重曲线，两种材料在２００ħ前均无明显失重，即使在８００ħ时仍保留５８％以上的质量，表明具有良好的热稳定性，与其他文献报道一致㊂图３㊀（ａ）ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ和Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡＮ２吸附－脱附曲线；（ｂ）ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ孔径分布；（ｃ）ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ粉末射线衍射；（ｄ）ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ和Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ热重曲线Ｆｉｇ．３㊀（ａ）Ｎｉｔｒｏｇｅｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓｏｆＣＴＰＣＣ－ＴＰＡａｎｄＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ；（ｂ）ｐｒｏｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ；（ｃ）ＰＸＲＤｄｉａｇｒａｍｏｆＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ；（ｄ）ＴＧＡｆｏｒＣＴＰＣＣ－ＴＰＡａｎｄＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ２．２㊀吸附动力学通过吸附动力学研究了接触时间对吸附效率的影响，评价了Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ对ＰＮＰ㊁ＤＮＰ㊁ＴＮＰ的吸附能力㊂如图４所示，在前５０ｍｉｎ此吸附剂对这三种硝基苯酚的吸附速率和吸附容量呈现急剧增加的趋势，２ｈ达到最大吸附效率㊂溶液中ＰＮＰ多以分子形式存在，容易和吸附剂发生π－π作用迅速被吸引，且体积较小容易进入孔道㊂而ＴＮＰ含三个硝基，相对分子质量比ＰＮＰ大，体积也大，进入Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ孔道比较困难㊂动力学拟合参数汇总在表１中㊂结果表明，使用伪二阶模型和伪一阶模型都能获得很好的拟合曲线㊂平衡吸附量的计算值（ＰＮＰ１０．４ｍｇ㊃ｇ－１㊁ＤＮＰ１２．５ｍｇ㊃ｇ－１㊁ＴＮＰ１７．３ｍｇ㊃ｇ－１）与实验值非常接近㊂但ＰＮＰ㊁ＤＮＰ的伪一级模型的Ｒ２稍大于伪二级模型，则ＰＮＰ㊁ＤＮＰ的吸附更加符合伪一级模型，１５６㊀化㊀学㊀研㊀究２０２１年表明ＰＮＰ㊁ＤＮＰ的吸附过程为物理吸附㊂而伪二级模型更适合ＴＮＰ的吸附，说明该吸附剂对ＴＮＰ的吸附过程为化学吸附，这表明ＴＮＰ在Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ上的吸附速率不是简单的扩散，而是取决于吸附位点的可用性，即电子转移㊂图４㊀（ａ）吸附动力学曲线；（ｂ）伪二级动力学直线拟合Ｆｉｇ．４㊀（ａ）Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｕｒｖｅ；（ｂ）Ｑｕａｓｉ⁃ｓｅｃｏｎｄ⁃ｏｒｄｅｒｄｙｎａｍｉｃｓｔｒａｉｇｈｔｌｉｎｅｆｉｔｔｉｎｇ表１㊀伪一级动力学和伪二级动力学参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｑｕａｓｉ⁃ｆｉｒｓｔ⁃ｏｒｄｅｒａｎｄｑｕａｓｉ⁃ｓｅｃｏｎｄ⁃ｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓ类型伪一级模型伪二级模型ｑｅ／（ｍｇ／ｇ）ｋ１／（ｍｉｎ－１）Ｒ２ｑｅ／（ｍｇ／ｇ）ｋ２／（ｇ／（ｍｇ㊃ｍｉｎ））Ｒ２ＰＮＰ１０．４２２０．０４６４７０．９９０３１１．０１１０．００５８０．９８９４ＤＮＰ１２．４７８０．０４１４３０．９９３９１３．１０６０．００３００．９９３２ＴＮＰ１６．７０１０．００３４８０．９８９７１７．３０６０．００１１０．９９４４２．３㊀吸附等温线及热力学在不同温度下对不同初始浓度的硝基苯酚进行了吸附研究（图５㊁表２所示）㊂结果表明，在Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附模型下，ＤＮＰ和ＴＮＰ的Ｒ２均接近于１，说明Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型可很好地描述吸附过程，表明目标分子在吸附位点上具有单层吸附㊂随着浓度的增加，平衡吸附量先增加后保持水平（吸附饱和阶段）㊂其原因可能是当活性中心未达到吸附饱和时，初始浓度越高，强度驱动力越大，从而克服了传质阻力㊂更重要的是，升高温度有助于吸附容量增加㊂从表３可知，三个温度下ΔＧ均为负值证实了Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ吸附ＤＮＰ和ＴＮＰ的过程是自发进行的㊂另外，ΔＧ的绝对值随温度的增大而逐渐升高，表明较高的温度有利于吸附的进行㊂ΔＳ大于０，表明该吸附是一个熵驱动过程而并非焓驱动㊂２．４㊀盐浓度对吸附效率的影响考察了盐浓度对吸附效率的影响㊂由图６可知，低浓度的ＮａＣｌ对吸附效果无显著影响㊂随着Ｎａ＋浓度的增大，对ＴＮＰ㊁ＤＮＰ㊁ＰＮＰ的吸附量逐渐减少，说明当加入盐溶液后溶液中的阴阳离子在其吸附过程中会发生竞争吸附㊂２．５㊀ｐＨ值对吸附效率的影响考察了溶液ｐＨ对吸附效果的影响，因为这三种物质在不同的ｐＨ下呈现不同的形式㊂图７显示，随着溶液ｐＨ值的增大，ＴＮＰ㊁ＤＮＰ㊁ＰＮＰ的吸附量都呈现先增长后下降的趋势，ＴＮＰ和ＤＮＰ的最佳吸附ｐＨ为４，ＰＮＰ的最佳ｐＨ为６㊂Ｈ＋含量越多，硝基苯酚越容易被质子化，疏水作用越弱，越有利于吸附㊂当ｐＨ小于６时，硝基苯酚存在形式逐渐从离子态转为分子态，在强酸环境中，硝基苯酚大部分以分子形式存在，与Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ静电作用力减少，造成吸附效果下降㊂ｐＨ大于８时，硝基苯酚离子化，削弱了吸附剂与吸附质之间的静电吸引㊂同时，硝基苯酚在高ｐＨ下呈现低吸附效率是由于过量的ＯＨ－与硝基苯酚阴离子竞争吸附位点所致㊂第２期王㊀媛等：三嗪⁃三苯胺基磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ用于水中硝基苯酚的吸附１５７㊀图５㊀ＤＮＰ和ＴＮＰ的吸附等温曲线（ａ，ｃ）和Ｌａｎｇｍｕｉｒ线性拟合曲线（ｂ，ｄ）Ｆｉｇ．５㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｃｕｒｖｅ（ａ，ｃ）ａｎｄＬａｎｇｍｕｉｒｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｃｕｒｖｅ（ｂ，ｄ）ｏｆＤＮＰａｎｄＴＮＰ表２㊀等温吸附模型参数Ｔａｂｌｅ２㊀ＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｉｓｏｔｈｅｒｍａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｏｄｅｌＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡＬａｎｇｍｕｉｒ模型Ｔ／Ｋｑ０／（ｍｇ／ｇ）ｂ／（Ｌ／ｍｏｌ）Ｒ２ＤＮＰ２９３１１．５９２０７．３０．９９０７３０３１５．３７３４２．６０．９８２５３１３１８．５３４２５．３０．９７８３ＴＮＰ２９３２７．０５４０３．５０．９９６９３０３３１．８９６０８．６０．９９７８３１３３４．７２７０９．４０．９９６５表３㊀吸附热力学参数Ｔａｂｌｅ３㊀ＴｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓＮｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡＴ／ＫｌｎＫ０ΔＧ／（ｋＪ㊃ｍｏｌ－１）ΔＨ／（ｋＪ㊃ｍｏｌ－１）ΔＳ／（Ｊ／（ｍｏｌ㊃Ｋ）－１）ＤＮＰ２９３１．５９７－１．４９４３０３１．４７－１．４８１３１３１．４３８－１．４７６０．０３２５７．１４ＴＮＰ２９３１．３５９－３．３１１３０３１．３０１－３．２７５３１３１．２２４－３．１８６０．５５７８１１．８８１５８㊀化㊀学㊀研㊀究２０２１年图６㊀离子浓度对吸附硝基苯酚的影响Ｆｉｇ．６㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓａｌｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ图７㊀ｐＨ对吸附硝基苯酚的影响Ｆｉｇ．７㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｐＨｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ２．６㊀磁化对吸附效率的影响通过在相同实验条件下用Ｎｉ㊁Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ和ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ分别去吸附ＰＮＰ㊂结果表明，当Ｎｉ作为吸附剂时，吸附前后溶液的吸光度无明显变化，说明Ｎｉ基本不单独吸附ＰＮＰ，不参与吸附反应㊂而未磁化的吸附剂ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ对ＰＮＰ的吸附稍强于Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ对ＰＮＰ的吸附㊂因为在相同的质量下，吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ中因Ｎｉ的加入导致ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ比重减小，从而减小了吸附位点，影响吸附效果㊂３㊀结论通过傅⁃克反应合成了一种用于吸附水体中硝基苯酚的吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ，该材料较单一磁性载体而言，增加了吸附位点，增大了比表面积，提高了吸附量㊂较传统的吸附法来说，该方法简单㊁快速，大大节省了时间㊂通过静态吸附实验研究了Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ对水中硝基苯酚的去除㊂在相同条件下，Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ对ＰＮＰ㊁ＤＮＰ㊁ＴＮＰ的平衡吸附量依次增大，是因为ＴＮＰ含有三个硝基，更容易与Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ发生静电吸引，增大了吸附质与吸附剂相互作用力㊂研究表明升高温度有助于其吸附㊂综上所述，该吸附剂通过疏水㊁π－π㊁氢键等多重作用力吸附去除水中硝基苯酚，可成为一种有效去除污水中有机污染物的吸附剂㊂参考文献：［１］ＺＥＮＧＨ，ＬＵＷ，ＨＡＯＬ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｖｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｆｒｏｍｗａｔｅｒｗｉｔｈｍｅｃｈａｎｏ⁃ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｏｒｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒｓ［Ｊ］．ＮｅｗＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０１８，４２（２４）：２０２０５－２０２１１．［２］邵彩云，杨华勇，杜毅，等．金属有机框架材料用于去除环境污染物研究进展［Ｊ］．化学研究，２０１９，３０（５）：５３７－５４６．ＳＨＡＯＣＹ，ＹＡＮＧＨＹ，ＤＵＹ，ｅｔａｌ．Ｒｅｃｅｎｔｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，３０（５）：５３７－５４６．［３］ＳＨＡＯＬ，ＨＵＡＮＧＪ．ＣｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＮ⁃ｖｉｎｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｅ⁃ｍｏｄｉｆｉｅｄｈｙｐｅｒ⁃ｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄｒｅｓｉｎｓａｎｄｔｈｅｉｒｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌａｎｄｏ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１７，５０７：４２－５０．［４］ＡＲＡＳＴＥＨＲ，ＭＡＳＯＵＭＩＭ，ＲＡＳＨＩＤＩＡＭ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆ２⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｂｙｍｕｌｔｉ⁃ｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１０：２５６（１４）：４４４７－４４５５．［５］ＬＩＵＷ，ＪＩＡＮＧＸＹ，ＣＨＥＮＸＱ．Ａｎｏｖｅｌｍｅｔｈｏｄｏｆｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎｇｒａｆｔｅｄｍｕｌｔｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ／ｉｒｏｎｏｘｉｄｅｓａｎｄｉｔｓａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｌｕｔａｎｔ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１４，３２０：７６４－７７１．［６］ＯＦＯＭＡＪＡＡＥ，ＵＮＵＡＢＯＮＡＨＥＩ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆ４⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｏｎｔｏａｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃｍａｔｅｒｉａｌ，ｍａｎｓｏｎｉａｗｏｏｄｓａｗｄｕｓｔａｎｄｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｂａｔｃｈａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０１１，８３：１１９２－１２００．［７］ＣＯＴＯＲＵＥＬＯＬＭ，ＭＡＲＱＵＥＳＭＤ，ＤＩＺＡＦＪＪ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｂｅｎｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｌｉｇｎｉｎ⁃ｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｓｆｏｒｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０１２，１８４（３）：１７６－１８３．．［８］ＳＡＲＫＡＲＢ，ＸＩＹＦ，ＭＥＧＨＡＲＡＪＭ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎｏｆｎｏｖｅｌｏｒｇａｎｏｐａｌｙｇｏｒｓｋｉｔｅｓｆｏｒｒｅｍｏｖａｌｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ：Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｓｔｕｄｉｅｓ第２期王㊀媛等：三嗪⁃三苯胺基磁性吸附剂Ｎｉ／ＣＴＰＣＣ－ＴＰＡ用于水中硝基苯酚的吸附１５９㊀［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏｌｌｏｉｄａｎｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３５０（１）：２９５－３０４．［９］ＨＡＮＳ，ＺＨＡＯＦ，ＳＵＮＪ，ｅｔａｌ．Ｒｅｍｏｖａｌｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｂｙｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｇｎｅｔｉｓｍ＆ＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１３，３４１：１３３－１３７．［１０］ＤＩＡＺＰＥ，ＡＲＣＩＢＡＲＪＡ，ＰＥＲＥＺＮＶ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｏｎｔｏｍｕｌｔｉｗａｌｌａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ⁃ｄｏｐｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ：Ｉｎｓｉｇｈｔｓｉｎｔｏｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ［Ｊ］．Ｗａｔｅｒ，Ａｉｒ，＆ＳｏｉｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎ，２０１７，２２８（４）：１３３．［１１］蔡艳荣，刘鑫．大孔螯合树脂ＨＺ４０１吸附去除废水中的铅［Ｊ］．化学研究，２０１８，２９（１）：４３－４８．ＣＡＩＹＲ，ＬＩＵＸ．ＲｅｍｏｖａｌｏｆｌｅａｄｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｕｓｉｎｇＨＺ４０１ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃｈｅｌａｔｉｎｇｒｅｓｉｎ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１８，２９（１）：４３－４８．［１２］ＴＯＭＥＩＭＣ，ＡＮＮＥＳＩＮＩＭＣ，ＬＵＢＥＲＴＩＲ，ｅｔａｌ．Ｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆ４⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎｉｎａｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｂａｔｃｈｒｅａｃｔｏｒ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ，２００３，３７（１６）：３８０３－３８１４．［１３］ＬＩＡＮＧＭ，ＳＵＲ，ＱＩＷ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｗｅｌｌ⁃ｄｉｓｐｅｒｓｅｄＡｇｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎｅｇｇｓｈｅｌｌｍｅｍｂｒａｎｅｆｏｒｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ４⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ，２０１３，４９（４）：１６３９－１６４７．［１４］ＧＵＳ，ＷＡＮＧＷ，ＴＡＮＦ，ｅｔａｌ．Ｆａｃｉｌｅｒｏｕｔｅｔｏｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｓｉｌｖｅｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＢｕｌｌｅｔｉｎ，２０１４，４９：１３８－１４３．［１５］ＯＴＵＲＡＮＭＰＪ，ＣＨＡＲＴＲＩＮＰ．Ｃｏｍｐｌｅｔｅｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｉｎａｑｕｅｏｕｓｍｅｄｉｕｍｂｙｅｌｅｃｔｒｏ⁃ｆｅｎｔｏｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，３４（１６）：３４７３－３４７９．［１６］ＺＨＡＮＧＱ，ＰＥＴＥＲＣ，ＷＡＮＧＬ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｃｏｍｐｏｕｎｄｓｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｂｙｃｒｏｓｓ⁃ｌｉｎｋｅｄｓｔａｒｃｈ⁃ｂａｓｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓ［Ｊ］．ＤｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎａｎｄＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ，２０１４，５５（６）：１５７５－１５８５．［１７］ＬＩＡＮＧＷ，ＣＨＥＶＲＥＡＵＨ，ＲＡＧＯＮＦ，ｅｔａｌ．Ｔｕｎｉｎｇｐｏｒｅｓｉｚｅｉｎａｚｉｒｃｏｎｉｕｍ⁃ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋ［Ｊ］．ＣｒｙｓｔＥｎｇＣｏｍｍ，２０１４，１６（２９）：６５３０－６５３３．［１８］ＣＨＥＮＪ，ＳＵＮＸ，ＬＩＮＬ，ｅｔａｌ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒｅｍｏｖａｌｏｆｏ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌａｎｄｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋＣｒ⁃ＢＤＣ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１７，２５（６）：７７５－７８１．［１９］ＷＡＮＧＱＱ，ＧＡＯＴ，ＨＡＯＬ，ｅｔａｌ．Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｒｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓｆｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＴｒＡＣＴｒｅｎｄｓｉｎＡｎａｌｙｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０２０，１３２：１１６０４８．［２０］ＪＩＡＺＱ，ＪＩＡＮＧＭＣ，ＷＵＧＲ．Ａｍｉｎｏ⁃ＭＩＬ⁃５３（Ａｌ）ｓａｎｄｗｉｃｈ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｆｏｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｐ⁃ｎｉｔｒｏｐｈｅｎｏｌｆｒｏｍａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０１７，３０７：２８３－２９０．［２１］李步怡．新型微孔聚合物材料的制备及应用［Ｄ］．武汉：华中科技大学．２０１８．ＬＩＢＹ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｎｏｖｅｌｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｄ］．Ｗｕｈａｎ：ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１８．［２２］ＢＥＮＨＯＵＲＩＡＡ，ＩＳＬＡＭＭＡ，ＢＯＵＴＡＨＡＬＡＭ，ｅｔａｌ．Ｃａｌｃｉｕｍａｌｇｉｎａｔｅ⁃ｂｅｎｔｏｎｉｔｅ⁃ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｄｓａｓｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｄｓｏｒｂｅｎｔｆｏｒｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ，２０１５，２７０：６２１－６３０．［２３］ＢＯＪＤＹＳＭＪ，ＪＥＲＯＭＥＮＯＫＪ，ＴＨＯＭＡＳＡ，ｅｔａｌ．Ｒａｔｉｏｎａｌｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆａｍｉｌｙｏｆｌａｙｅｒｅｄ，ｃｏｖａｌｅｎｔ，ｔｒｉａｚｉｎｅ⁃ｂａｓｅｄｆｒａｍｅｗｏｒｋｓｗｉｔｈｒｅｇｕｌａｒｐｏｒｏｓｉｔｙ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１０，２２（１９）：２２０２．［２４］ＬＩＹ，ＹＡＮＧＣＸ，ＱＩＡＮＨＬ，ＺＨＡＯＸ，ｅｔａｌ．Ｃａｒｂｏｘｙｌ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓｆｏｒｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｒｅｍｏｖａｌｏｆｔｒｉｐｈｅｎｙｌｍｅｔｈａｎｅｄｙｅｓ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＮａｎｏＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１９，２（１１）：７２９０－７２９８．［２５］ＷＡＮＧＪＬ，ＺＨＵＡＮＧＳＴ．Ｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ（ＣＯＦｓ）ｆｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｖｉｅｗｓ，２０１９，４００：２１３０４６．［２６］ＢＨＡＮＪＡＰ，ＢＨＵＮＩＡＫ，ＤＡＳＳＫ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗｔｒｉａｚｉｎｅ⁃ｂａｓｅｄｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒｈｉｇｈ⁃ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃａｐａｃｉｔｉｖｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ［Ｊ］．ＣｈｅｍＳｕｓＣｈｅｍ，２０１７，１０：９２１－９２９．［２７］ＬＩＭＨ，ＣＨＡＭＣ，ＣＨＡＮＧＪＹ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｐｏｌｙｍｅｒｓｂａｓｅｄｏｎ１，３，５⁃ｔｒｉａｚｉｎｅｕｎｉｔｓｓｈｏｗｉｎｇｈｉｇｈＣＯ２ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ［Ｊ］．ＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｐｈｙｓｉｃｓ，２０１２，２１３（１３）：１３８５－１３９０．［２８］占凯峰，孙林，朱冬冬，等．三维四嗪基多孔共价有机骨架材料的合成及其吸附性能［Ｊ］．化学研究，２０１５，２６（４）：３８４－３８８．ＺＨＡＮＫＦ，ＳＵＮＬ，ＺＨＵＤＤ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｇａｓｓｅｌｅｃｔｉｖｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａ３Ｄｐｏｒｏｕｓｔｅｔｒａｚｉｎｅ⁃ｂａｓｅｄｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１５，２６（４）：３８４－３８８．［２９］甘修培．三嗪基微孔共价有机聚合物及其后修饰用于水中污染物的吸附与去除［Ｄ］．郑州：河南工业大学，２０１９．ＧＡＮＸＰ．Ｔｒｉａｚｉｎｅ⁃ｂａｓｅｄｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓｃｏｖａｌｅｎｔｏｒｇａｎｉｃｐｏｌｙｍｅｒａｎｄｉｔｓｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｒｅｍｏｖａｌｏｆｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎｗａｔｅｒ［Ｄ］．Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ：ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９．［责任编辑：郭续更］。
环境工程原理第九章 吸附
缺点： 由于吸附剂是固体，难于实现连续操作；吸附剂
的吸附容量小，再生频繁，不适用分离高浓度体系等，
这些使吸附操作的应用受到了一定的限制。
三、吸附分离操作的应用
• 吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合 物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中 的痕量杂质。
日常生活： 木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）
随着p增大，吸附量q随之增加。但p增加到一定程度后，q不再变化。 Freundlich方程为经验公式。
压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。
弗兰德里希等温线
相对吸附量
相对压力
• n一般大于1，n值越大，其吸附等温线与线性偏离越大。 • 当n>10，吸附等温线几乎变成水平线，是不可逆吸附。
（二）按吸 附剂再生方 法分类：
吸附
变温吸附（TSA)
几乎专门用于处理量较小的物料的分 离，吸附剂主要靠加热法得到再生。
变压吸附(PSA)
系统加压时发生吸附，系统减压时 发生解吸。广泛用于大通量气体混 合物的分离。 被吸附组分的质量分数大 于10%
（三）按原料组成 吸附 分类： （四）按分离 机理分类：
——需要进行试验研究
本节思考题
(1)常用的吸附剂有哪些。
(2)吸附剂的主要特性是什么。 (3)简述几种吸附剂的制备、结构和应用特性：活 性炭、活性炭纤维、炭分子筛、硅胶、活性氧 化铝和沸石分子筛。
第三节 吸附平衡
本节的主要内容
一、单组分气体吸附 二、双组分气体吸附
三、液相吸附
吸附平衡与平衡吸附量
活化：形成发达的细孔。两种办法:
气体法：通入水蒸气，温度在800－1000度； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等
《改性铝系吸附剂的制备及提锂性能研究》
《改性铝系吸附剂的制备及提锂性能研究》一、引言随着科技的不断进步和工业的迅猛发展，锂资源的利用日益受到关注。
作为轻质、高能量的金属元素，锂在电池、核工业、陶瓷等领域具有广泛的应用。
然而，由于自然环境中锂的分布分散且含量低，有效提取和分离锂成为一项重要的研究课题。
近年来，改性铝系吸附剂因其高吸附性能和良好的选择性，在提锂领域得到了广泛的应用。
本文旨在研究改性铝系吸附剂的制备工艺及其提锂性能，以期为实际生产提供理论支持和实践指导。
二、改性铝系吸附剂的制备1. 材料选择与预处理制备改性铝系吸附剂的主要原料为铝基材料（如氢氧化铝、氧化铝等）。
首先，对原料进行筛选、清洗和干燥处理，以去除杂质和水分。
2. 改性过程改性过程主要包括物理改性和化学改性。
物理改性主要采用球磨、粉碎等手段改变铝基材料的物理性质；化学改性则通过引入其他元素或化合物，如硅、钛等，以提高铝基材料的吸附性能。
3. 制备工艺将经过预处理的铝基材料与改性剂混合，通过搅拌、干燥、煅烧等工艺步骤，制备出改性铝系吸附剂。
其中，煅烧温度、时间及气氛等参数对最终产品的性能具有重要影响。
三、改性铝系吸附剂的提锂性能研究1. 实验方法采用静态吸附法和动态吸附法对改性铝系吸附剂的提锂性能进行研究。
在静态吸附法中，将吸附剂与含锂溶液混合，观察其吸附效果；在动态吸附法中，模拟实际生产过程中的溶液流动情况，考察吸附剂在动态条件下的吸附性能。
2. 实验结果与分析通过实验数据，分析改性铝系吸附剂的吸附容量、吸附速率、选择性等性能指标。
结果表明，改性后的铝系吸附剂具有较高的吸附容量和良好的选择性，能够在较短的时间内达到吸附平衡。
此外，改性铝系吸附剂还具有良好的稳定性，能够在多种环境下保持较高的吸附性能。
四、实际应用及前景展望1. 实际应用改性铝系吸附剂在实际生产中已得到广泛应用。
其高吸附容量和良好的选择性使得其在锂资源提取领域具有显著的优势。
此外，改性铝系吸附剂还具有较低的成本和环保性能，符合当前绿色、低碳的生产要求。
常用吸附剂
常用吸附剂常用吸附剂吸附剂是一种用于吸附物质的材料，它可以将气体、液体或溶液中的某些组分吸附到其表面上。
在化学工业中，吸附剂被广泛应用于分离、纯化和催化反应等领域。
本文将介绍常用的几种吸附剂及其特点。
一、活性炭活性炭是一种具有高度微孔结构和大比表面积的碳质材料。
它可以通过高温炭化和活化处理制备而成。
由于其微孔结构和大比表面积，活性炭具有很强的吸附能力，可以有效地去除气体和溶液中的杂质。
二、硅胶硅胶是一种由硅酸盐制成的多孔材料，具有很强的亲水性和亲油性。
它可以通过溶胶-凝胶法或水热法制备而成。
由于其多孔结构和亲水性/亲油性特点，硅胶被广泛应用于气相色谱分析、薄层色谱分析、固相萃取等领域。
三、分子筛分子筛是一种具有规则孔径结构的晶体材料，可以通过合成和热处理制备而成。
由于其规则孔径结构和大比表面积，分子筛具有很强的选择性吸附能力，可以用于分离和纯化化学品、制备催化剂等领域。
四、聚合物吸附剂聚合物吸附剂是一种由聚合物制成的吸附材料，可以通过溶液聚合或交联制备而成。
由于其多样性和可调性，聚合物吸附剂被广泛应用于生物医学、环境保护等领域。
例如，离子交换树脂、亲水性凝胶等都属于聚合物吸附剂的范畴。
五、金属氧化物金属氧化物是一种具有高度晶格结构和大比表面积的无机材料。
它可以通过溶胶-凝胶法或水热法制备而成。
由于其晶格结构和大比表面积，金属氧化物具有很强的催化活性和选择性，可以用于催化反应、气体分离等领域。
六、纳米材料纳米材料是一种具有纳米尺度的结构和大比表面积的材料。
它可以通过化学合成、物理法制备而成。
由于其特殊的结构和大比表面积，纳米材料具有很强的催化活性、吸附能力和生物活性，可以用于制备催化剂、生物传感器等领域。
总结吸附剂是一种广泛应用于化学工业中的材料。
常用的吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛、聚合物吸附剂、金属氧化物和纳米材料等。
这些吸附剂具有不同的特点和应用范围，可以根据需要选择适合的吸附剂进行使用。
给排水工艺中的吸附技术与工艺
给排水工艺中的吸附技术与工艺引言：给排水工艺是城市化进程中关键的环境保护措施之一，通过合理的处理和排放，最大限度地减少水污染对环境的影响。
吸附技术在给排水工艺中的应用日益广泛，其有效去除废水中的有害物质，为环境保护和水资源管理提供了可行的解决方案。
本文将介绍吸附技术在给排水工艺中的应用及其相关的工艺。
一、吸附技术在给排水工艺中的应用吸附技术是一种重要的物理化学处理方法，通过固体吸附剂与废水中的污染物质相互作用，实现有害物质的去除和净化。
在给排水工艺中，吸附技术主要应用于以下几个方面：1. 水处理中的前处理过程吸附技术在给水处理中被广泛应用于前处理过程，例如利用活性炭吸附废水中的悬浮物、有机物和重金属离子等。
吸附技术可以有效地去除水中的有机污染物和其他杂质，提高后续处理过程的效果和稳定性。
2. 废水处理中的后处理过程在废水处理中，吸附技术常用于废水的后处理过程，以去除废水中的微量有害物质和溶解性有机物。
此外，吸附技术还可用于去除废水中的重金属、有毒物质和臭味物质，净化排放水质，达到环境保护的要求。
3. 水质监测与分析吸附技术不仅可以用于水处理工艺中的污染物去除，还可以作为水质监测和分析的手段。
例如，通过利用吸附材料吸附水中的有机污染物，再用适当的方法将其脱附，可以对有机物质进行分离和定量分析，从而实现对水质污染程度的评估和监测。
二、吸附工艺在给排水工艺中的实施吸附工艺的实施需要合理的工艺流程和设备配置，以确保吸附剂的充分利用和污染物的有效去除。
以下是吸附工艺在给排水工艺中的实施要点：1. 吸附剂的选择与制备根据废水中的污染物特性和去除要求，选择适合的吸附剂非常重要。
常用的吸附剂包括活性炭、沸石、生物质炭等，它们具有吸附能力强、选择性好等优点。
此外，合适的吸附剂制备方法和表面改性技术也可以提高吸附剂的吸附性能和循环利用能力。
2. 工艺流程的设计与优化吸附工艺的设计需要考虑吸附剂的投加方式、废水的处理流量和负荷、吸附剂与废水的接触时间等因素。
常用吸附剂 活性炭ppt课件
• 制备方法：气相氧化法、液相氧化法和固相氧化法。 • 无论那一种方法，都是将碳纳米管经活化处理及后处理得到活性炭纳
米管。
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4 应用实例
（三）活性炭纤维
• 活性炭纤维（ACF）是继粉末活性炭（PAC）和粒状活性炭（GAC） 之后的第三代活性碳材料。
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1 简介
活性炭又称活性炭黑。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，活化时会产生碳 组织缺陷，因此它是一种多 孔性含碳物质，具有很强的 吸附能力。它不仅可以作为 吸附剂，还可以作为脱色剂 和催化剂载体，使它在化学 工业、国防工业、环境保护、 食品工业等方面得到了广泛 的应用。
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4 应用实例
（一）活性炭微球
• 球形活性炭是20世纪70年代后期由日本、美国、联邦德国和苏联等工业 发达的国家研制开发成功的一种高档活性炭新品种，80年代后后期逐渐 进入工业化阶段。
• 球形活性炭具有均匀的球形外表，表面光滑、力学强度高、比表面积大、 耐磨损、耐腐蚀，长期使用掉屑少，产品杂质含量低等优点。
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2 制备工艺流程
2.2.1、影响炭活化的主要因素 • (1) 活化温度的影响 • 活化是炭和活化剂在高温下进行的反应。随着温度的升高，
反应速度加快，活化速率加大，但是太高易造成不均匀活 化。在不同的活化温度下，生产的活性炭孔结构不同。活 化温度过高，微孔减少，吸附力下降。一般水蒸气活化法 的活化温度控制在800-950℃，烟道气的活化温度控制在 900-950℃，空气的活化温度控制在600℃左右。
吸附剂的要求
层析介质⏹要求：⏹（1）不溶于流动相⏹（2）化学稳定⏹（3）机械强度⏹（4）大的表面积⏹（5）粒度均匀⏹种类：⏹无机（氧化铝，硅胶，活性碳）有机（琼脂糖，纤维素，聚丙烯酰胺）氧化铝：多孔，微孔表面具有吸附性能比表面积大分子简单，空间形态复杂（8种以上）吸附量与含水量关系很大制备：氢氧化铝加热脱水吸附基团：铝离子种类：碱性；酸性；中性应用：有机溶剂中分离天然成分⏹硅胶：多聚硅酸分子间脱水形成⏹（1）化学组成SiO2.XH20⏹（2）无定形结构⏹（3）硅胶中的水以羟基的形式和硅原子相连而覆盖于硅胶表面⏹分类⏹特细孔硅胶(0.8nm以下)细孔硅胶（1.5—2.0nm )中孔硅胶(4.0一5.0nm)粗孔硅胶(10.nm以上)⏹应用：优先吸附极性分子及不饱和的碳氢化合物琼脂糖由海洋生物琼脂提取得到的主要成分①中性不带电②水溶性线状多糖③高亲水性，含大量羟基④能制成多孔性凝胶，分离大分子⏹制备：⏹（1）去除带电琼胶成分⏹（2）将溶化的琼脂糖采用悬浮,乳化等方法制得珠状介质。
⏹（3）采用交联剂增加介质的机械强度商品种类⏹Sepharose 2B分离范围:70,000-40 ×106,⏹Sepharose 4B分离范围：60,000-20 ×106,⏹Sepharose 6B分离范围（球蛋白）：10000-4×10 6颗粒大小：40-165um:最高流速14cm/h。
⏹经过交联而增加机械强度的琼脂糖⏹Sepharose CL-2B,⏹Sepharose CL-4B,⏹Sepharose CL-6B⏹应用：水溶液中分离蛋白质葡聚糖⏹α-1,6 相连的G聚合物，环氧氯丙烷交联⏹性质：⏹（1）亲水性比琼脂糖高（羟基数多）⏹（2）化学稳定性及热稳定性好⏹（3）孔度与机械强度与交联度有关⏹（4）用于凝胶过滤⏹应用：水溶液中分离蛋白质等纤维素⏹β-1,4 相连的D-G线性天然高聚物⏹（1）亲水⏹（2）微晶与无定型两部分组成，缺乏孔度⏹应用：离子交换分离蛋白质介质聚丙烯酰胺性质：（1）丙烯酰胺与交联剂N, N’-甲叉双丙烯酰胺共聚（2）控制交联剂比例可控制网格孔度（3）亲水性不如多糖介质（4）机械强度差应用：凝胶过滤，电泳1．吸附剂的要求①对样品组分和洗脱剂都不会发生任何化学反应，在洗脱剂中也不会溶解。
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保工程材料。
它是由纤维状前驱体（聚丙基烯腈基、沥青基。。。），经一定 的程序炭化活化而成。
其超过50%的碳原子位于内外表面，构筑成独特的吸附结构，被
称为表面性固体。 较发达的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有较快的吸附脱附
速度和较大的吸附容量。
2. 分子筛
X型分子筛
常用沸石分子筛
型号 孔径大小 (Å) 典型化学组成 SiO2与 Al203比 2
3A (钾型） 4A (钠型）
5A (钙型） 10X (钙型） 13X (钠型） Y (钠型） 钠丝光沸石
～3 ～4
～5 8～9
2/3K20· 1/3Na20· Al203· 2SiO2 Na20· Al203· 2SiO2
《吸附剂制备与应用》之
常用吸附剂的制备
常用吸附剂应具备的条件
定义：能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分
的固体物质。
吸附主要发生在吸附剂内孔表面
常用吸附剂应具备的条件
应具备的条件：
较强的吸附能力，即要求较大的比表面积 不与吸附质及其它相接触的介质发生化学反应 有良好的机械强度和热强度 易再生不易劣化 具有商业性生产规模和比较低廉的价格
1. 活性炭
生活中常见的活性炭
木质活性炭 ：以木屑、木炭等 制成的活性炭
果壳活性炭：以椰子壳、核桃壳、杏 核壳等制成的活性炭
1. 活性炭
煤质活性炭：以褐煤、泥煤、烟煤、 无烟煤等制成的活性炭 再生活性炭 ：以用过的废炭为原料，进 行再活化处理的再生活性炭
1. 活性炭
1.3 活性炭的制备
炭化
1. 活性炭
1.3.2 活化阶段
• 活化就是赋予炭颗粒活性，使炭形成多孔的结构，具有发达的表
面积的过程。 （1）活化方法分类 活化方法通常有三种，即化学活化法、物理活化法和物理化学联 合活化法 1）化学活化法
即将含碳原料与化学药品活化剂混捏，然后活化制取活性炭。药
品有ZnCl2,H3PO4,K2SO4及K2S等。
2. 分子筛
2.2 分子筛的特点
分子筛的孔道单一，只能吸附能通过这些孔道的分子
孔道比面的吸附势要高，决定了在吸附质的浓度很低时仍有较大 的吸附量
极性吸附剂，对水和不饱和烃具有很大的亲和力，硅铝比影响分 子筛的极性，硅铝比提高，极性下降。
2. 分子筛
球形分子筛颗粒
2. 分子筛
2.3 沸石分子筛的结构
应用：它不仅可以作为吸附剂，还可以作为脱色剂和催化剂载体，使它在化学工业、
国防工业、环境保护、食品工业等方面得到了广泛的应用。
1. 活性炭
1.2 分类
由于原料来源、制造方法、外观形状和应用场合不同，活性炭的种类 很多，到目前为止尚无精确的统计，大约有上千个品种。 按原料来源分：1. 木质活性炭 4.再生活性炭 2.煤质活性炭 3. 矿物质原料活性炭 5.其它原料的活性炭
分，它是影响活性炭强度主要因素，在灰分与碳接触的界面上，
灰分会造成裂纹，影响活性炭的强度。 但是，无机物中的碱金属，铜，铁等氧化物和碳酸盐，对 碳和水蒸气的反应有催化作用，因此，在炭化料中加入少量的 铁、钴、镍、钒等氧化物，可加速碳与水蒸气的反应。
（2）影响活化的主要因素 7）炭粒度的影响
炭颗粒小，活化速度快，这是显而易见的道理。 粒度过大，活化反应受活化剂在炭颗粒内扩散速度的影响， 活化剂与炭的接触面积小，会发生颗粒外部已烧失，而内部还未
按制造方法分：1. 化学法活性炭（化学炭） 2. 物理法活性炭（物理炭） 3.化学–物理法活性炭
按外观形状分：1. 粉状活性炭 2. 颗粒活性炭 4. 圆柱形活性炭 5. 球形活性炭 3. 不定型颗料活性炭 6. 其它形状的活性炭
按孔径大小分：1.大孔（孔径>500A°） 2.介孔（孔径20 A ～500A°） 3.微孔 （孔径< 20A°）
活化
把有机原料在隔绝 空的条件下加热以 减少非碳成分，制 作出适合于后一步 活化反应的碳质材 料
即造孔过程，气体与 碳发生氧化反应，将 碳化物表面侵蚀，使 之产生微孔发达的构 造，同时高温产生的 水煤气能将附在碳表 面的有机物除去，使 碳产生活性
1. 活性炭
活性炭的生产工艺流程图
以太西无烟煤作为主 原பைடு நூலகம்为例。原料煤入 厂后，被粉碎到一定 细度（一般为200目）， 然后配入适量黏结剂 （一般为煤焦油）在 混捏设备中混合均匀， 然后在一定压力下用 一定直径模具挤压成 炭条，炭条经炭化、 活化后，经筛分、包 装制成成品活性炭
吸附、脱附速度快；
加工成型性好，可制成无纺布、布、纸、毡等； 具有较高强度，不易粉化，不造成二次污染； 具有较强的氧化还原能力，可用于贵金属回收； 含氮ACF对含硫有机物具有特殊吸附能力。
1. 活性炭
1.4 活性碳纤维(ACF)
1.4.4 ACF与颗粒状活性炭的区别：
活性炭：活性炭含有大孔，中孔和微孔，其吸附主要为物理
吸附，吸附过程一般分为3个阶段：外部扩散 、内部扩散、 吸 附反应。主要影响吸附速率的是前两个阶段。
活性炭纤维：大量的微孔直接开于表面。 没有内部扩散阶段。
吸附过程只有两步：外部扩散、吸附反应。没有内部扩散阶段。 此外，活性炭纤维的主要成分是C，但也存在微量的杂质原子， 包括O、H，此外还有N、S等。它们与C结合形成相应的官能团， 其中以含氧基团在活性炭纤维表面含量较为丰富。这些特征赋予炭 纤维具有优良的吸附性能
1. 活性炭
1.3.1 炭化阶段
所谓炭化就是把有机原料在隔绝空气的条件下加热以减少非碳成分，制 出适合于后一步活化反应的碳质材料。炭化通常都在1000℃以下进行， 有下面3个阶段。 ① 在400 ℃以下，发生脱水，脱酸等一次分解反应，但炭中还残存— O—结合； ② 在400-700 ℃ ，—O— 结合被破环，氧以H2O，CO，CO2等形式 析出而芳核间的结合开始形成； ③ 脱氢，芳核间大量产生并直接结合，形成二维平面结构的中间物， 同时结合成—CH2— ，形成三维立体结构。
（2）多元环 Ring : 沸石的次级结构单元 SBU
2. 分子筛
2.3 沸石分子筛的结构
（3）笼 Cage： 三维空间的多面体，是构成沸石分子筛的主要结构单元
2. 分子筛
2.3 沸石分子筛的结构
（4）链状结构单元和层状结构单元
mordenite
ZSM-5
2. 分子筛
沸石分子筛中的原子形成笼形结构，其空穴大小决定了所能吸附 分子的大小。 A型分子筛
• 沸石晶胞的化学式： M x/n [ (AlO2) x (SiO2) y ] H2O
M x/n ： 阳离子，保持晶体的电中性
(AlO2) x (SiO2) y ： 沸石晶体的骨架，具有不同形状的孔和孔道
H2O ： 化学吸附和物理吸附的水分子，物理吸附的
水分子在一定的条件下可发生可逆的吸附和 脱附
1. 活性炭
（2）影响活化的主要因素
5）活化剂流速及浓度的影响
活化剂的流速大，它与炭反应速率增加，产生不均匀活化， 导致微孔减少； 活化剂流速低时，孔容积反而增加，但比表面减小；
因此活化剂适当的流速是保证活性炭质量的因素之一。
1. 活性炭
（2）影响活化的主要因素 6）炭化料灰分的影响
炭化料中无机成分在炭化和活化过程中，大部分转化为灰
常用吸附剂
活性炭
沸石（分子筛）
常用吸附剂
硅胶
活性氧化铝
2. 分子筛
2.1 简介
分子筛是人工合成的无机吸附剂,其组成与天然沸石相近,是铝、
硅酸盐类的化合物。
具有特定且均匀一致的孔径 ，只允许比其微孔孔径小的分子吸 附上去，比其微孔大的分子则不能进入， 故称为分子筛。 比表面积在400～1000 m2/g。 主要用于各种气体和液体的干燥，芳烃、烷烃的分离及用作催 化剂及催化剂载体等。
活化的现象。
颗粒过小，活化气流通过阻力加大，也达不到均匀活化的 目的， 因此炭粒的粒度直接影响活化速度和活化均匀程度，炭的粒 度要均匀。在反应过程中，炭粒度逐渐变小，有利于活化，但灰
分附在炭颗粒外表面，会影响活化剂的作用。
1. 活性炭
1.4 活性碳纤维(Activated carbon Fiber，ACF) 1.4.1 ACF简介
1. 活性炭
（1）活化方法分类
2）物理活化法（气体活化法） 在活化过程中通入气体活化剂如二氧化碳，水蒸气，空气等。
3）物理化学联合活化法 一般先进行化学药品活化，然后进行物理活化。由物理活化
法特别是用水蒸气活化制成的产品，微孔发达，对气相物质有
很好的吸附力；由化学药品活化法制得的活性炭次微孔发达， 可用于液相吸附。
常用吸附剂
活性炭
沸石
常用吸附剂
硅胶
活性氧化铝
另外常用的吸附剂有硅藻土，吸附树脂，黏土等等。。。
1. 活性炭
1.1 简介 活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。 组成：活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。 结构：由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，活化时会产生碳组织缺
陷，因此它是一种多孔性含碳物质，具有很强的吸附能力。
0.7Ca0· 0.3Na20· Al203· 2SiO2 0.8Ca0· 0.2Na20· Al203· 2.5 SiO2 Na20· Al203· 2.5SiO2 Na20· Al203· 5SiO2 Na20· Al203· 10SiO2 5 10
2.5
9 ～ 10 9 ～ 10 ～5
2. 分子筛
1. 活性炭
（2）影响活化的主要因素 3）原料煤性质的影响
不同的煤种、含碳量、含氧量、含氢量都不同，煤的化学结 构也不同。在一定温度下，对活化剂反应的速率也不尽相同。因 此，原料煤不同，选用的活化生产工艺略有不同。无烟煤为原料 的活化温度可比烟煤的活化温度高20-30℃。