吸附过程
吸附热力学-吸附及吸附过程
其他实验技术
热力学参数测量
通过测量吸附过程中的热力学参数，如吸附热、焓变、熵变等，来研究吸附过程的热力学性质。这些参数可以提 供关于吸附剂和吸附质之间相互作用的重要信息。
微观结构表征
利用现代分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等，对吸附剂 和吸附后的表面进行微观结构表征。这些技术可以揭示吸附剂和吸附质之间的相互作用机制以及吸附过程的本质 。
动态法研究吸附过程
流动法
在一定的温度和压力下，使气体或液体以一定的流速流过吸 附剂，通过测量流出物中吸附质的浓度变化来研究吸附过程 。这种方法可以模拟实际工业过程中的动态吸附现象。
色谱法
利用色谱技术对混合气体或液体进行分离，并通过检测器测 量各组分的浓度变化来研究吸附过程。色谱法具有高灵敏度 、高分辨率和高效率等优点，适用于复杂体系的吸附研究。
动态法研究吸附过程
流动法
在一定的温度和压力下，使气体或液体以一定的流速流过吸 附剂，通过测量流出物中吸附质的浓度变化来研究吸附过程 。这种方法可以模拟实际工业过程中的动态吸附现象。
色谱法
利用色谱技术对混合气体或液体进行分离，并通过检测器测 量各组分的浓度变化来研究吸附过程。色谱法具有高灵敏度 、高分辨率和高效率等优点，适用于复杂体系的吸附研究。
基于经验公式描述多分子层吸附，适用于不均匀表面的吸附过程，但参数缺乏明确的物 理意义。
Freundlich-Temkin模型
引入线性关系描述吸附热与覆盖度之间的关系，改进了Freundlich模型的局限性。
Dubinin-Radushkevich模型
基于微孔填充理论，适用于描述微孔吸附剂的吸附行为，可计算吸附过程的平均自由能 变化。
吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程，通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点，在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型，其中气体吸附主要用于气体分离和净化，液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程，其基本原理可归结为几种主要机制：1. 物理吸附：也称范德华吸附，是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱，吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程，通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附：指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强，吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程，通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学：吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化，吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为，包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学：吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等，用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法，常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择：气体吸附剂通常为多孔性固体，如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离：气体吸附分离常用于分离气体混合物，如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离，根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化：气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分，如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附，实现气体净化和净化剂再生。
化工分离工程第7章 吸附
FLGC
活性氧化铝和分子筛的脱水性能比较
活性氧化铝:在水蒸气分压高的范围内吸附容量较高 沸石分子筛：在低水蒸气分压下吸附容量较高 因此，若要求水蒸气的脱除程度高，应选用？ 若吸附容量更为重要，则应选用？ 也可混用，先用氧化铝脱除大部分水，之后用分子筛进 行深度干燥。
FLGC
其他吸附剂
反应性吸附剂：能与气相或液相混合物中多组分进行化学 反应而使之去除。适用于去除微量组分（反应不可逆，不 能现场再生；吸附负荷高时，吸附剂更换过于频繁，不经 济）。 生物吸着剂：利用微生物将吸附的有机物氧化分解成二氧 化碳和水等，如工业废水的生化处理
FLGC
分子筛
分子筛亦称沸石，是一种晶态的金属水合铝硅酸盐晶体。
化学通式：Mex/n[(AlO2)x(SiO2)y]mH2O，其中Me阳离子，n 为原子价数，m为结晶水分子数 每一种分子筛由高度规则的笼和孔组成，它具有高度选择 性吸附性能，是由于其结构形成许多与外部相通的均一微 孔。
FLGC
根据原料配比、组成和制造方法不同可以制成各种孔 径和形状的分子筛。见课本表7-3。 强极性吸附剂，对极性分子如H2O、CO2、H2S等有 很强的亲和力，对氨氮的吸附效果好，而对有机物的 亲和力较弱。 分子筛主要用于气态物的分离和有机溶剂痕量水的去 除。
工业吸附剂可以是球形、圆柱形、片状或粉末状 粒度范围从50μm至1.2cm，比表面积从300至1200m2/g, 颗粒的孔隙度30%—85%, 平均孔径1-20nm 孔径：按纯化学和应用化学国际协会的定义，微孔孔径 小于2nm，中孔为2~50nm，大孔大于50nm
FLGC
1.密度
1）填充密度B（又称体积密度）: 是指单位填充体积的吸 附剂质量。通常将烘干的吸附剂装入量筒中，摇实至体积 不变，此时吸附剂的质量与该吸附剂所占的体积比称为填 充密度。
水质工程学——第8章 吸附
外部扩 散速度
与吸附剂的比表面积的大小成正比 吸附剂颗粒直径越小，速度越快 增加溶液与颗粒间的相对运动速度， 加强搅动
孔隙扩 散速度
吸附剂颗粒越小，速度越快
四、 吸附的影响因素
1.吸附剂
吸附剂的种类
颗粒大小 比表面积
颗粒的细孔构造与分布
吸附剂是否是极性分子
2.吸附质的性质
溶解度：越低越容易吸附，具有较大的影响 表面自由能：使液体表面自由能W降低得越多的吸附质 则越容易被吸附 极性 极性吸附剂易吸附极性的吸附质。 非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质（物以类聚） 吸附质分子的大小和不饱和度 活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物 合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物 吸附质的浓度较低时，提高C可增加吸附量 以后C↑，q增加很小，直至为一定值。
第八章 吸 附
吸附性能与吸附过程 吸附等温线 吸附速度 吸附的影响因素 吸附操作方式
一、吸附性能与吸附过程
吸附
固 液 界 面 上 的 吸 附 — 在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓 集的现象。
具有吸附能力的多孔性固体物质。 吸附剂 主要有活性炭、磺化煤、沸石、硅 藻土、焦炭、木炭等。
吸附质
水中被吸附的物质。
可以根据吸附容量的计算公式来求吸附质由浓度C0降到Ce
所需要投加吸附剂的量。
静态吸附试验只能提供初步的可行性数据，不能模拟动态
吸附柱系统，也不能反映竞争吸附。
三、吸附速度
1.概念
v q/t
单位：g /( g min)
吸附速度v决定了水和吸附剂的接触时间，v越大， 则接触时间越短，所需设备容积就越小，反之亦然。
V (C0 Ce ) q W
式中：V—水样容积，(L) W—吸附剂（活性炭）投量，g C0—水中吸附质浓度(g/L) Ce—吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度 (g/L) —平衡浓度
吸附过程影响因素
立志当早，存高远
吸附过程影响因素
吸附过程的主要影响因素有：吸附过程的时间、树脂的一次加入量、吸
附周期、树脂吸附金和银的操作容量、吸附级数及树脂和矿浆的流量。
这些因素在某种程度上是相互影响的。
1.吸附时间当吸附过程是和氛化浸出同时进行时，吸附浸出时间通常由金银的溶解速度所决定。
这时，吸附浸出时间是指金银在离子交换树脂上的回收率达到最大值时所需的贵金属溶解和吸附时间。
通常是根据氰化时贵金属溶解和吸附速度通过实验来加以确定的。
此值一般为8~24h，若吸附是在氰化浸出之后进行，则吸附过程进行的时间仅由离子交换速度决定，而与金属溶解速度无关，在这种情况下，吸附时间显然要比吸附浸出时间短些。
吸附浸出时间是最重要的工艺参数，它关系到已溶金随尾矿排放而造成的损失之大小。
在一个生产车间，吸附设备的容积V（m3）和数量N 是不变的，吸附过程的时间τ（h）由矿浆流量Q (m3/h)来调节，它们之间的关系可用下式表示：
如果某工厂有6 台有效容积各为200m3 的吸附槽，若确定最少吸附时间为8h，则该厂给入吸附过程的矿浆流量最大不应超过：
由此可见，吸附过程进行所需的时间首先取决于矿浆流量，而矿浆流量又由吸附工段矿石和精矿的处理能力来决定。
显然，与供给吸附工段的矿浆浓度关系密切，在相同的矿浆流量下，矿浆浓度加大就可增大原料（矿石或精矿）处理量。
但是，生产实践中，有时即使在最低矿浆流量下也保证不了吸附时间，这是由于帕丘卡吸附槽下部常为矿砂充塞，或是因其在低的矿浆液位下操作，致使槽的有效容积得不到充分利用，所以，要达到规定的吸附时间，确保。
吸附过程
吸附过程及吸附机理物质在固体表面上或孔隙容积内积聚的现象被称为吸附，图1-5所示为吸附剂的吸脱附基本行为[19]。
吸附又被分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附可以比作凝聚现象，在该吸附过程中被吸附分子的化学性质保持不变，物理吸附又被称为van der Waals吸附；而化学吸附过程则可以看成为相界面上发生的化学反应，相互作用的成分间发生电子重新分配，并形成化学键。
在化学吸附中吸附质与吸附剂之间形成的结合方式实际上是化学键。
化学吸附一般发生在像边缘不饱和碳原子等活性位(Active Sites)上，于是存在固定的吸附位，而且被吸附分子不能沿表面移动。
这是物理吸附和化学吸附的根本区别，实际上该本质区别的根源在于引起吸附发生的相互作用力的不同[20，21]。
化学吸附过程，就像在化学结合中出现的情形一样，吸附质是通过价电子的交换或共有发生化学键合而结合在吸附剂的表面。
物理吸附则是由吸附剂与吸附质的分子间相互作用力所引起，物理吸附中的力与分子间的内聚力一样，也即与固相、气相和液相中作用的van der Waals力一样，这种力是静电性的。
现已知道有三种效应能产生van der Waals吸附力，它们是Keesom定向效应、Debye诱导效应(极化效应)和London 色散效应。
定向效应是极性分子之间，偶极定向排列所产生的作用力，该效应与温度成反比；诱导效应是当极性分子与非极性分子靠近时，极性分子的偶极使非极性分子发生变形，从而导致的相互间的作用；色散效应是由于分子中的电子与原子核皆处在不断的运动中，因此经常会发生电子云和原子核之间的瞬时相对位移，结果产生瞬时偶极。
两个瞬时偶极必然是处于异极相邻的状态，相互吸引。
因为该力与引起光色散现象的力相类似，色散效应由此而得名。
任何物质都含有不定偶极和四极，它们会引起均匀分布的电子密度发生瞬时偏移，当吸附质分子接近吸附剂原子或分子时，不定偶极(四极)的电子组成变得有序，这是二者相互吸引的结果。
吸附工艺过程的步骤简介
吸附工艺过程的步骤简介吸附是一种分离和净化混合物的技术，它基于物质在不同表面上的吸附性质。
吸附技术被广泛应用于医药、食品、环保等行业中的分离和净化过程中。
本文将简要介绍吸附工艺的步骤和相关流程。
步骤一：制备吸附材料制备吸附材料是吸附工艺的第一步。
不同的吸附材料具有不同的吸附性能和特点，并且在工艺设计中需要根据实际情况选择合适的材料，如活性炭、聚酰胺膜、离子交换树脂等。
步骤二：预处理混合物预处理混合物是为了去除悬浮物和杂质，减少下一步骤中吸附材料的污染。
预处理的方法包括过滤、沉淀、离心等。
预处理后的混合物应符合吸附工艺的要求，如PH值、粘度等。
步骤三：进料进料是吸附工艺的一个重要步骤，它要根据具体工艺流程和要求选择正确的进料方式，可分为旗管进料、连续进料和间歇进料等。
同时，对进料的流量、浓度、温度等参数也要进行严格控制。
步骤四：吸附吸附是整个吸附工艺的核心步骤。
在吸附的过程中，混合物中的目标成分按一定比例通过吸附材料的作用留下，而其他成分则通过。
吸附过程的决定因素包括吸附材料的性质、吸附物的物理化学性质以及工艺参数等。
步骤五：洗涤洗涤是为了去除混合物中吸附于吸附材料表面的杂质，使吸附材料回复到吸附前的状态。
洗涤的方式包括用水洗涤、用盐水洗涤等，洗涤的程度和次数取决于吸附物的特性和工艺的要求。
步骤六：脱附脱附是吸附工艺的最后步骤，它能够将目标成分从吸附材料中彻底分离出来。
脱附的方式有热脱附、酸性脱附、热水脱附等，应根据实际情况和工艺要求选择合适的脱附方式。
总结以上就是吸附工艺的步骤简介。
吸附工艺的操作过程比较复杂，需要对各个步骤进行严格的控制和管理，才能确保该工艺的稳定性和生产效果。
在实际的生产中，需要根据不同的工艺要求灵活应用，提高吸附分离的效率和精度，实现高质量生产的目标。
吸附热力学吸附及吸附过程
吸附热力学吸附及吸附过程吸附平衡是指在一定条件下，吸附系统达到吸附和解吸的动态平衡。
吸附平衡的研究主要通过吸附等温线和吸附等值线进行。
吸附等温线是在一定温度下，观察吸附剂对吸附物的吸附量与吸附物浓度之间的关系。
吸附等值线是在一定吸附物浓度下，当吸附剂对吸附物的吸附量达到平衡时，观察不同温度下吸附剂的吸附量变化。
吸附等温线和等值线通常呈现出等温吸附量随浓度的递增趋势和温度升高，吸附量降低的趋势。
吸附平衡研究的结果能够通过Langmuir和Freundlich等气体和溶液吸附模型来描述。
Langmuir模型假设吸附位点是均匀分布，吸附量与吸附物浓度之间符合单分子层吸附。
通过该模型可以得出吸附平衡方程和吸附平衡常数，并且吸附消除抑制的解释也得到了解释。
Freundlich模型则假设吸附位点是非均匀分布，吸附量与吸附物浓度之间是多分子层吸附。
通过这个模型可以推测吸附剂表面的活性位点的多少和是否均匀分布。
吸附过程是指在吸附平衡条件下，吸附剂对吸附物的吸附和解吸过程。
吸附过程的研究主要通过速率方程和动力学模型进行。
速率方程可以用来描述吸附量与时间的变化关系。
常用的速率方程有一级速率方程、二级速率方程和准二级速率方程。
一级速率方程假设吸附率与吸附剂表面上的可用吸附位点数成正比，二级速率方程假设吸附率与吸附剂表面上的吸附物浓度平方成正比，准二级速率方程结合了一级和二级速率方程的特点。
动力学模型可以用来解释吸附速率方程背后的物理机制。
常用的动力学模型有扩散控制模型、化学反应控制模型和两者的组合模型。
扩散控制模型假设吸附过程中的限速因素是物质在吸附剂内的扩散过程。
化学反应控制模型假设吸附过程中的限速因素是吸附剂表面上吸附物和吸附剂之间的化学反应。
两者的组合模型则假设吸附是扩散过程和化学反应过程的综合结果，通过计算不同因素对吸附速率的影响，解释吸附过程。
总之，吸附热力学研究物质吸附现象的平衡和过程，可以帮助我们理解和优化吸附过程，解释吸附机制，并且对吸附技术的应用具有重要意义。
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膨胀床与传统固定床的区别：
膨胀床 综合固定床和流化床优点，使吸附 颗粒按自身的物理性质相对稳定地处在床 层中的一定层次上实现稳定分级，而流体 保持以平推流的形式流过床层，同时吸附 颗粒间有较大的空隙，使料液中的固体颗 粒能顺利通过床层。 膨胀床中吸附剂粒子的混合程度低，吸附 效率高 膨胀床中液体流动接近平推流，吸附效率 高
4、膨胀床吸附操作
膨胀床吸附也称扩张床吸附，是将吸附 剂固定在一定容器中，含目标产物的液 体从容器底端进入，经容器下端速率分 布器分布，流经吸附剂层，从容器顶端 流出。整个吸附剂层吸附剂颗粒在通入 液体后彼此不在相互接触（但不流化） ，而按自身的物理性质相对地处在床层 中的一定层次上实现稳定分级，流体保 持以平推流的形式流过床层 。
膨胀床:有可调
节床层高度的调 节器，料液从床 底以一定流速(> 吸附剂最小流化 速率)流入时， 吸附剂床层膨胀， 调节器上升
6、模拟/移动床吸附操作
1）移动床 吸附操作中固相连续输入和排出吸附塔，与料液 形成逆流接触流动，从而实现连续稳态的吸附操 作。这种操作方法称移动床操作。 存在问题：吸附剂的磨损;固相出口的堵塞(为此 ，必须采用床层震动或用球形旋转阀等特殊装置) 移动床：料液从床层中部连续输入，固相自下向上 移动，被吸附的溶质p和不被吸附的溶质w从不同 的排出口连续排出。溶质p的排出口以上部分为吸 附质洗脱回收和吸附剂再生段。
图为12个固定床构成的模拟移动床，b1为某一时 刻的操作状态，b2为b1以后的操作状态。如将12个 床中最上一个看作是处于最下面一个床的后面（即 12个床循环排列），则从b1状态到b2状态液相的入 口和出口分别向下移动了一个床位，相当于液相的 入、出口不变，而固相向上移动了一个床位的距离， 形成液固逆流接触操作。 由于固相本身不移动而通过切换液相的入口和出 口产生移动床的分离效果，故称模拟移动床吸附。
5、流化床吸附操作
Байду номын сангаас
吸附操作是料液从床底以较高的流速循环输入已装有吸 附剂的床层，使固相吸附剂产生流化，同时料液中的溶 质在固相上发生吸附作用，经吸附后的料液由吸附塔顶 部排出，返回循环槽，经泵循环返回流化床，以提高吸 附效率。当吸附剂饱和后，对吸附剂进行解吸、再生、 洗涤，然后转入下一批次操作。 固定床优点：流体在介质层中基本上呈平推流，返混小 ，柱效率高。缺点：无法处理含颗粒的料液，因会堵塞 床层，造成压力降增大而最终使操作无法进行。 流化床优点：压降小，可处理高黏度或固体颗粒的粗 料液；不需要特殊吸附剂，设备操作简单。缺点：存在 严重的返混，特别是高径比很小的流化床，使床层理论 塔板数降低，吸附剂的利用率低。
离子交换机理
• B+:自溶液中扩散到树脂 表面→进入树脂内部的活 性中心→与RB在活性中心 上发生复分解反应; • A+:解吸附离子A+自树脂 内部扩散至树脂表面→从 树脂表面扩散到溶液中 • 交换速度的控制步骤是 扩散速度，不同的分离体 系可能由内部扩散或外部 扩散控制.
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3、固定床吸附操作
固定床吸附：是将吸附剂固定在一定的容器中，含 目标产物的液体从容器的一端进入，经容器上部液体分 布器分布，流经吸附剂后，从管子的另一端流出。 操作开始时，绝大部分溶质被吸附，故流出液中溶 质的浓度较低，随着吸附过程的继续进行，流出液中溶 质的浓度逐渐升高，开始缓慢，后来加速，在某一时刻 浓度突然急剧增大，此时称为吸附过程的“穿透”，应 立即停止操作。吸附质需先用不同pH的水或不同的溶 剂洗涤床层，然后洗脱下来。