吸附剂知识点总结(word文档物超所值)

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吸附剂使用手册

吸附剂使用手册

吸附剂使用手册一、简介吸附剂是一种常用的化学材料,具有吸附和分离物质的能力。

本手册旨在向用户提供有关吸附剂的基本知识和正确使用方法,以确保最佳的吸附效果和安全性。

二、吸附剂的分类根据用途和化学性质不同,吸附剂可分为以下几类:1. 活性炭:活性炭是一种多孔碳材料,具有很大的比表面积,能够有效吸附气体和溶解物质,广泛用于空气和水的净化处理。

2. 分子筛:分子筛是一种具有有序孔道结构的晶体材料,能够选择性吸附不同大小和形状的分子,常用于分离和干燥气体和液体。

3. 吸附树脂:吸附树脂是一种高分子化合物,具有吸附和释放离子的能力,常用于水处理、药物分离等领域。

4. 吸附剂纸:吸附剂纸是一种涂有吸附剂的特殊纸张,用于分离和检测物质成分。

三、吸附剂的应用领域吸附剂广泛应用于许多领域,包括但不限于:1. 环境净化:活性炭用于吸附空气中的有害气体和异味物质,分子筛用于水和空气中的污染物去除。

2. 医药领域:吸附树脂用于药物分离、纯化和去除杂质。

3. 化学工艺:吸附剂在化学反应中起到催化剂和分离剂的作用,提高反应效率。

4. 食品加工:吸附剂纸用于食品中有害物质的检测和分离,确保食品安全。

5. 实验室研究:吸附剂在实验室中用于分离和富集目标物质,便于后续分析和检测。

四、吸附剂的选择和使用方法1. 根据目标物质的特性选择合适的吸附剂:不同的吸附剂对不同的物质有特异性吸附特性,根据目标物质的特性选择合适的吸附剂,以获得最佳的吸附效果。

2. 确定吸附剂的用量和接触时间:根据目标物质的浓度和要求的吸附效果,确定合适的吸附剂用量和接触时间,避免过量使用或接触时间过短导致吸附效果不佳。

3. 注意吸附剂的再生和处理:一些吸附剂可以通过再生或处理恢复其吸附性能,合理采取相应的再生或处理方法,延长吸附剂的使用寿命和降低成本。

4. 安全操作:使用吸附剂时,应佩戴适当的防护装备,避免直接接触吸附剂,防止吸附剂进入眼睛或口腔,确保操作过程的安全性。

吸附技术知识点总结

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。

吸附剂的原理与应用

吸附剂的原理与应用

吸附剂的原理与应用一、引言吸附剂是一种能够吸附其他物质的物质。

它具有广泛的应用领域,包括环境治理、化工工艺、医药等。

本文将介绍吸附剂的原理和应用,并重点讨论几种常用吸附剂的特点和应用场景。

二、吸附剂的原理2.1 吸附现象吸附是指物质在接触或接近表面时,由于表面吸引力的作用,被表面捕获并留在表面的现象。

吸附剂通过这一现象能够吸附其他物质。

2.2 吸附过程吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。

物理吸附是因为吸附剂表面的范德华力而产生的吸附现象。

它的特点是吸附剂与被吸附物质之间的相互作用较弱,通常是通过分子间力来实现吸附。

化学吸附是指吸附剂与被吸附物质之间发生化学反应而产生吸附现象。

化学吸附通常需要一定的活化能,而且在吸附过程中会出现化学键的形成和断裂。

三、常用吸附剂及其应用3.1 活性炭活性炭是一种具有高表面积和高孔隙度的吸附剂。

它广泛应用于水处理、空气净化和废气处理等领域。

•水处理:活性炭可以吸附水中的重金属离子、有机物和杂质等,使水质得到改善。

•空气净化:活性炭可以吸附空气中的有害气体和异味,提高空气质量。

•废气处理:活性炭可以吸附废气中的有毒有害物质,净化废气排放。

3.2 分子筛分子筛是一种材料具有能够吸附分子大小相近的物质的特点。

它广泛应用于分离纯化和催化反应等领域。

•分离纯化:分子筛可以根据分子大小选择性地吸附物质,用于分离和纯化混合物中的目标成分。

•催化反应:分子筛表面具有催化活性位点,可用于催化反应,提高反应效率。

3.3 吸附树脂吸附树脂是一种聚合物材料,具有吸附性能。

它广泛应用于工业生产和生物医药等领域。

•工业生产:吸附树脂可用于分离和纯化化工产品中的目标组分。

•生物医药:吸附树脂可用于制备和纯化生物药物、酶等生物制品。

四、吸附剂的优势与局限性4.1 优势•高效:吸附剂具有较大的表面积和孔隙度,可以提高吸附效率。

•环保:吸附剂可以去除废水和废气中的有害物质,达到净化环境的目的。

吸附和溶解知识点总结

吸附和溶解知识点总结

吸附和溶解知识点总结一、吸附的概念及分类1. 吸附的概念吸附是指气体、液体或溶液中的分子或离子在接触到固体表面后,由于表面的吸附作用而附着在固体表面上的过程。

吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。

2. 物理吸附物理吸附是指吸附物在吸附表面上的分子之间通过范德华力而发生的现象。

物理吸附一般发生在低温下,吸附物与吸附剂之间的作用力较弱,吸附物可以在吸附剂表面上自由移动。

3. 化学吸附化学吸附是指吸附物在吸附表面上与吸附剂发生化学反应而发生的现象。

化学吸附一般发生在高温下,吸附物与吸附剂之间的作用力较强,吸附物难以在吸附剂表面上移动。

二、吸附的影响因素1. 温度温度对吸附过程有着明显的影响。

一般情况下,物理吸附随着温度的升高而减弱,而化学吸附则随着温度的升高而增强。

2. 吸附剂的性质吸附剂的种类、表面积、颗粒大小以及孔隙结构都会影响吸附过程的效果。

通常来说,表面积大、孔隙多的吸附剂对吸附效果更好。

3. 吸附物的性质吸附物的分子大小、形状、极性以及浓度都会对吸附过程产生影响。

4. 溶液的性质溶液的pH值、离子浓度、溶液颜色等因素都会对吸附过程产生影响。

三、溶解的概念及分类1. 溶解的概念溶解是指固体、液体或气体在液体中形成溶液的过程。

溶解分为溶解度、溶解过程和溶解热。

2. 溶解度溶解度是指在特定温度下,单位体积溶剂中最大能溶解的溶质的量。

溶解度与温度、压强等因素有关。

3. 溶解过程溶解过程包括固体、液体或气体在液体中形成溶解过程。

液体和气体的溶解过程一般通过溶解度来描述,而固体的溶解过程通常通过溶解速率来描述。

4. 溶解热溶解热是指溶质在溶剂中溶解时所伴随产生或吸收的热量。

溶解热的大小与溶质、溶剂的性质、溶解度、温度等因素有关。

四、溶解的影响因素1. 温度温度对溶解度和溶解过程有着显著的影响。

一般来说,溶解度随着温度的升高而增大,而溶解过程也会随着温度的升高而加快。

2. 压力对于气体溶解,压力对溶解度有着重要的影响。

吸附剂与洗脱剂的简介

吸附剂与洗脱剂的简介

吸附剂与洗脱剂根据待分离组分的结构和性质选择合适的吸附剂和洗脱剂是分离成败的关键。

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。

②对待分离组分能够进行可逆的吸附,同时具有足够的吸附力,使组分在固定相与流动相之间能最快地达到平衡。

③颗粒形状均匀,大小适当,以保证洗脱剂能够以一定的流速(一般为1.5mL·min-1)通过色谱柱。

④材料易得,价格便宜而且是无色的,以便于观察。

2、常用吸附剂的种类:氧化铝、硅胶、聚酰胺、硅酸镁、滑石粉、氧化钙(镁)、淀粉、纤维素、蔗糖和活性炭等。

3、几种常见吸附剂的特性(1)氧化铝:市售的层析用氧化铝有碱性、中性和酸性三种类型,粒度规格大多为100~150目。

碱性氧化铝(pH9—10):适用于碱性物质(如胺、生物碱)和对酸敏感的样品(如缩醛、糖苷等),也适用于烃类、甾体化合物等中性物质的分离。

但这种吸附剂能引起被吸附的醛、酮的缩合。

酯和内酯的水解、醇羟基的脱水、乙酰糖的去乙酰化、维生素A和K等的破坏等不良副反应。

所以,这些化合物不宜用碱性氧化铝分离。

酸性氧化铝(pH3.5—4.5):适用于酸性物质如有机酸、氨基酸等以及色素和醛类化合物的分离。

中性氧化铝(pH7—7.5):适用于醛、酮、醌、苷和硝基化合物以及在碱性介质中不稳定的物质如酯、内酯等的分离,也可以用来分离弱的有机酸和碱等。

(2)硅胶:硅胶是硅酸的部分脱水后的产物,其成分是SiO2·xH2O,又叫缩水硅酸。

柱色谱用硅胶一般不含粘合剂。

适用范围:非极性和极性化合物,适用于芳香油、萜类、甾体、生物碱、强心甙、蒽醌类、酸性、酚性化合物、磷脂类、脂肪酸、氨基酸,以及一系列合成产品如有机金属化合物等。

(3)聚酰胺:色谱用聚酰胺主要又锦纶6(聚己内酰胺)和锦纶66(聚己二酰己二胺)两种,分子量一般在16000~20000,其亲水性和亲脂性均较好,因此既可分离水溶性成份,也可分离脂溶性成分。

过滤吸附吸附剂

过滤吸附吸附剂

2.自制简易净水器
·纱布的作用: 隔开上、下两层的材质 沙砾
·材质的颗粒由上而下, 细越沙来越小
·活小过性卵滤炭石大、颗石粒英杂砂质作用: 棉花
该自制净水器能否将硬水活软性化炭?:不放能在较低层,
最后能否得到纯水?不能
起ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ附作用
4. 鉴别 (操作—现象—结论)
1、软水和硬水 —— 肥皂水
2、蒸馏水和矿泉水 —— 取样,蒸发/导电实验
活性炭的作用: 吸附一些可溶性杂质如色素、臭味; 。
问题:活性炭能吸附所有可溶性杂质吗?
吸附能得到纯水吗?
活性炭吸附是物理变化,不能降低水的硬度!
二、硬水和软水(P76)
1、硬水:含有较多可溶性钙、镁化合物的水 软水:不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水
2、区分方法:加肥皂水
分别 加入肥皂水,振荡, 泡沫多,浮渣少的是软水; 泡沫少,浮渣多的是硬水。
②玻璃棒靠在三层滤纸上
“三靠”
①烧杯口紧靠玻璃棒 ②玻璃棒靠在三层滤纸上 ③漏斗下端管口紧靠烧杯内壁
—— 防止液滴飞溅
提醒:
☆ 如果滤液仍然浑浊,应该把滤液再过滤一次, 直到滤液澄清。
注意:①每次重新过滤时,应更换新的滤纸。
②如果两次过滤后,滤液仍然浑浊, 应分析原因,给予调整。
3. 两次过滤后,滤液仍浑浊的可能原因:
—— 加快过滤速度
滤纸叠好后,放入漏斗中, 用水湿润一下,中间不要 留有气泡。
气泡处理方法:用玻璃棒 在滤纸表面轻轻地滚压。
讨论:中间留有气泡会有 什么影响?
“两低” :
① 滤纸低于漏斗口;
② 液面低于滤纸边缘 (防止液体直接从滤纸和漏斗间的空隙流下)
“三靠”

物理吸附知识分享

物理吸附知识分享

System Tip Error: 1.Analysis canceled:Time limit exceeded while evacuating sample(unrestricted) 2.Total volume closed greater than 1000.0cm STP is not allowed. 3.The application encountered and unexpected error and will be halted. 4.Po transducer 1\2\3\4 overrange detected. 5.Past gas is not condensing.
三型等温线 少见,等温线下凹,且没有拐点。吸附气体量随组分分压 增加而上升。曲线下凹的原因,因为吸附质分子间的相互 作用比吸附质与吸附剂之间的强,第一层吸附热比吸附质 的液化热小,以致于吸附初期吸附质较难于吸附,而随吸 附过程进行,吸附出现自加速现象,吸附层数也不受限制。
四型等温线与二型等温线类似,曲线后一段再次凸起,且中间段可能 出现吸附回滞环,其对应的是多孔吸附剂出现毛细凝聚体系。在中等 的相对压力,由于毛细凝聚的发生,四型等温线较儿型等温线上升的 更快。
6.样品脱气(样品脱气后重新称量样品管和塞子组装在一起的重量)
7.将脱气后的样品管转移至分析口、套上保温套管、按上连接头、给 杜瓦瓶装液氮、挂上安全罩
8.进行分析
9.产生结果报告
注意事项
1.气体钢瓶(气瓶的出口压力设定为0.1MPa,气瓶上的气体管线要一周检查一次, 超过一周一起不使用时,及时关闭气瓶) 2.样品管(在装样,清洗,安装样品管的时候一定小心,避免样品管破损。可以用超 声清洗仪清洗,洗净后烘箱烘干) 3.杜瓦瓶(在加液氮时候,开始要慢慢加。不用时候,给杜瓦瓶盖上保护盖。每周, 都要用纯水清洗杜瓦瓶内部,并晾干。杜瓦瓶外,要始终挂上安全罩。) 4.真空泵泵油(在测试700个样品后,建议更换真空泵泵油) 5.O圈(准备两组O圈,两周更换一次) 6.实验室湿度40%-60%温度15°-26° 7.仪器出现异常 @首先对系统出现的提示进行记录和保留 @可以考虑取消测试,关闭软件、仪器、泵,将杜瓦瓶放于安全位置,电话联系麦克 工程师,寻求指导

吸附剂知识普及(上)—选择和工业上常用的类别

吸附剂知识普及(上)—选择和工业上常用的类别

吸附剂知识普及(上)—选择和工业上常用的类别何为吸附剂?就是可使活性成分附着在其颗粒表面,使液态微量化合物添加剂变为固态化合物,有利于实施均匀混合。

这篇文章将会详细的为您介绍吸附剂相关内容。

一、吸附剂的选择如何选择、使用和评价吸附剂,是吸附操作中必须解决的首要问题。

一切固体物质的表面,对于流体都具有物理吸附的作用,但合乎工业要求的吸附剂则应具备如下一些要求:1.具有大的比表面积吸附剂的有效表面积包括颗粒的外表面积和内表面积,而内表面积总是比外表面积大得多,例如硅胶的内表面积达500㎡/g,活性炭的内表面积达1000㎡/g,只有具有高度疏松结构和巨大暴露表面积的孔性物质,才能提供如此巨大的比表面积。

2.具有良好的选择性吸附作用例如活性炭吸附二氧化硫(或氨)的能力,远大于吸附空气的能力,故活性炭能从空气与二氧化硫(或氨)的混合气体中优先吸附二氧化硫(或氨),达到分离净化废气的目的。

3.吸附容量大吸附容量是指在一定的温度、吸附质浓度下,单位质量(或单位体积)吸附剂所能吸附的最大量。

吸附容量除与吸附剂表面积有关外,还与吸附剂的孔隙大小、孔径分布、分子极性及吸附剂分子上官能团性质等有关。

吸附容量大,可降低处理单位流体所需的吸附剂用量。

4.具有良好的机械强度和均匀的颗粒尺寸如果颗粒太大或不均匀,易造成短路和流速分布不均,引起气流返混降低吸附分离效率;如果颗粒太小,床层阻力过大,严重时会将吸附剂带出器外。

同时吸附剂是在温度、湿度、压力等操作条件变化的情况下工作的,这就要求吸附剂有良好的机械强度和适应性。

尤其是采用流化床吸附装置,吸附剂的磨损大,对机械强度的要求更高,否则将破坏吸附正常操作。

5.有足够的热稳定性及化学稳定性6.有良好的再生性能吸附剂在吸附后需再生使用,不间断地进行吸附与再生操作,再生效果的好坏往往是吸附技术能否使用的关键,要求吸附剂再生方法简单、再生活性稳定。

7.吸附剂的来源广泛、价格低廉。

实际中,很难找到一种吸附剂能同时满足上述所有要求,因而在选择吸附剂时要权衡多方面的因素。

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吸附剂知识点总结1 工业上制氧气的方法主要有三种,即低温精馏法(深冷法),膜分离法和吸附分离法。

2 低温精馏法:先加压冷却使湿空气饱和液化,再利用空气中氧气和氮气间的沸点差,利用精馏的方式分离空气中的氮氧组分,以获得纯度高的氮气和氧气。

该法制得的氮气和氧气纯度高,技术成熟,适用大规模工业化生产。

3 膜分离法:混合气体的不同组分通过膜时,由于不同气体在膜中的溶解性和扩散性不同,而会在膜中产生气体浓度梯度,从而利用这种差异来实现空气的分离,获得氧气。

该法操作方便,装置简单,产氧纯度为40-50%,但不适应于大型化生产。

4 吸附分离法:空气通过有吸附剂的吸附塔,通过动力学控制和平衡控制,利用吸附剂的选择性吸附分离制氧。

该法工艺流程简单,设备便易,适合中小规模生产,产氧纯度高。

5 变压吸附如果温度不变,在加压的情况下吸附,用减压(抽真空)或常压解吸的方法,称为变压吸附。

它的工况近似地沿着常温吸附等温线进行,在较高压力下吸附,在较低压力下解吸。

变压吸附既然沿着吸附等温线进行,从静态吸附平衡来看,吸附等温线的斜率对它的是影响很大的。

吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加,并随着压力的降低而减少,同时在减压(降至常压或抽真空)过程中,放出被吸附的气体,使吸附剂再生。

变压吸附分离过程按其机理可分为两类:(1)动力学控制型吸附分离过程是指根据吸附质分子在吸附剂微孔中扩散速率的差别进行分离的,如碳分子筛。

(2)平衡控制型吸附分离过程是指吸附质分子在吸附剂孔隙中作用力的大小来进行分离的,如沸石分子筛。

6 变压吸附分离制氧技术在不同分压下,吸附剂对同一个吸附质的吸附量以及吸附速度不同。

相同压力下,吸附剂对不同吸附质的吸附量和吸附速度也不相同。

等温下,增加压力,便可将原料气中的被吸附组分除去,然后降压,可使被吸附物脱附,从而令吸附剂再生。

变压吸附过程中,加压吸附-降压脱附循环过程可以产生足够的热量用于吸附剂再生而无需要借助外力,故可称为无热再生吸附或等温吸附。

过程举例:当空气流过装有吸附剂的反应器时,空气中的O2被吸附剂吸附,样品的质量增加,完成O2的吸附存储步骤。

解析时,通过降低氧分压或者提高反应温度,随着氧分压的降低或温度的升高,氧离子的活性能力增强,表现为以氧分子的形式从样品中析出,完成O2的释放步骤。

热重分析举例:(La0.1Sr0.9CO0.5Fe0.5O3-δ,LSCF)加热过程中,吸附剂并不是持续的吸氧,在350-600度还会释放出少量O2,当温度超过600度以后,又开始以较快的速率吸氧,并在750度时吸氧量达到最大,之后再升高温度,样品会释放出O2,质量迅速下降,最后能将所吸的氧全部释放出来,而一旦温度降低,又能马上吸氧。

7 变压吸附制氧的缺点:(1)沸石分子筛吸附剂对氧气的吸附选择性不高。

(2)吸附量不大。

(3)易受空气中水和二氧化碳的影响,降低分子筛强度。

8 变温吸附采用循环升降温操作,利用不同气体在固体材料上存在吸附性能间的差异以及同种气体在不同温度下吸附容量会发生变化,从而达到分离的目的。

如果压力不变,在常温或低温的情况下吸附,用高温解吸的方法,称为变温吸附(简称TSA)。

显然,变温吸附是通过改变温度来进行吸附和解吸的。

变温吸附操作是在低温(常温)吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂线进行,由于吸附剂的比热容较大,热导率(导热系数)较小,升温和降温都需要较长的时间,操作上比较麻烦,因此变温吸附主要用于含吸附质较少的气体净化方面。

9 吸附原理总结:当气体与固体吸附剂表面接触时,因固体表面分子与内部分子的不同,具有剩余的表面自由力场或者表面引力场,使气相中的可被吸附的分子碰撞到固体表面,亦即被吸附。

通过的氧气和材料晶格内的氧空位发生化学反应后被吸附,然后在驱动力的作用下在材料导体内部进行传导,最后从材料中脱附。

10 络合剂的原理可与金属离子形成更加稳定的能在溶液存在的络合离子,因为形成的络合离子比之前金属离子的存在形式更加稳定,所以使得金属更难从溶液中沉积出来,增大了电化学极化,从而使得生成更加细腻的晶粒,增大镀层的光良性以及增加镀层与基体的结合力。

络合剂络合的原理是形成配位化合物,也就是通过配位键(一个原子团提供空轨道,另一个提供孤对电子)结合在一起的。

11 退火是一种金属热处理工艺,指的是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后以适宜速度冷却。

目的是降低硬度,改善切削加工性;消除残余应力,稳定尺寸,减少变形与裂纹倾向;细化晶粒,调整组织,消除组织缺陷。

准确的说,退火是一种对材料的热处理工艺,包括金属材料、非金属材料。

12 膜分离法是依靠不同气体在膜中扩散渗透能力的速率差异来实现气体分离的。

当空气流经由上万根中空纤维组成的膜分离组件时,会在中空纤维两侧形成分压差,各组分在共分压差的推动下,在膜表面发生溶解、扩散、渗透过程。

由于氧气渗透速度快,所以渗透气流为富氧空气,通常压力为一个大气压,从管壳排放口送出使用。

缺点:膜分离法的一个致命的不足是氧气浓度一般只能达到30%,对于富氧燃烧来讲,其制氧规模和氧浓度都无法满足要求。

13 吸附式制氧是指利用吸附剂对空气中氧气的选择性吸附来实现空气分离的方法。

14 混合导体透氧膜分离制氧混合导体透氧膜是一类同时具有电子导电性和氧离子导电性的无机陶瓷材料,该种材料对O2具有选择性。

这种材料中存在氧空位,当气相主体中氧分压下降或环境温度升高,或二者同时发生,这种材料便会失氧。

反之操作,环境中的氧气会重新回到材料中。

同时,为了保持材料的电中性,在吸氧和失氧的同时,电子在材料内会反向传导,以完成材料内部的电荷传输平衡。

原理:通过氧空位与氧气发生化学反应来进行吸收与脱除。

材料需要具有高的电子导电性和氧离子导电性。

该技术对氧气的选择性为100%,且大大简化了操作步骤,降低了操作成本。

15 钙钛矿型金属氧化物是一种具备优良离子、电子混合导电性能的陶瓷材料。

此类材料结构中的氧空位使其对氧渗透和吸附具有绝对的选择性,表征氧空位的氧非化学计量系数δ是温度和氧分压的函数,同时δ的变化是可逆的,不会改变材料的结构。

理想钙钛矿结构型氧化物ABO3-δ,掺杂后的化学式变为A1-x A′x B1-y B′y O3-,A 位低价掺杂金属离子的浓度增加或者B位离子升价的电荷补偿形式减少δ均可使得材料中的氧空位浓度增大,进而可以增强材料的混合导电性(包括氧离子导电性和离子导电性)。

化学吸附原理:即通过材料晶格内的氧空位与氧气发生化学反应来完成氧气的吸附与脱附过程。

在此过程中,氧气由吸附剂表面两侧的氧化学势差推动在材料导体内部进行传导。

气相主体中的氧先在在吸附剂表面上作用变为晶格氧离子O2-,然后O2-由氧空位浓度差推动,在吸附剂颗粒内部进行扩散,最后是颗粒表面的O2-在气固界面作用后变为气态氧脱附回到气相主体中。

16 钙钛矿型金属氧化物的优点:较强的氧选择性和离子传导能力。

立方钙钛矿结构内部有比较开阔的空间,为氧离子在其内部传导提供了较大的通道,并且立方结构氧的等效位置数最多,有利于氧离子的迁移。

高温下,钙钛矿吸附空气中的氧,生成晶格氧,逆反应时,吸附剂又释放氧。

17 钙钛矿型金属氧化物的作用原理:具有独特的氧传输机制。

具体过程:通过掺杂使钙钛矿金属氧化物结构中产生一定的氧缺陷(即氧空位),氧离子在晶格中从一个氧空位跳到另一个氧空位上,从而实现氧离子的传输。

掺杂是指以一种金属离子部分占据另一种金属离子的位置,如果两种金属离子的价态不同,则会形成电荷缺陷,进而形成氧空位。

氧空位的存在会使钙钛矿型金属氧化物可以捕获并活化气相氧,为燃料的氧化反应提供活性的氧。

18 透氧膜的工作原理在高温(>700℃)条件下,当膜两侧存在一定氧浓度梯度时,氧分子在膜的表面解离,以氧离子的形式通过晶格中动态形成的氧离子缺陷(氧空位)从高氧分压端向低氧分压端传导,同时电子通过可变价金属离子反向传导。

19 ABO3型氧吸附剂结构由一系列共顶的氧八面体排列而成,低价大半径的氧离子位于八面体的间隙即A位,高价小半径的阳离子占据氧八面体的中心,即B位。

A位通常为La到Lu的斓族元素以及Ba、Sr、Pb、K等元素。

B位通常为过渡金属元素。

A和B位上的离子可被电价与半径不同的离子单独或复合取代,从而调整材料的性能。

20 钙钛矿型金属氧化物中的氧空位吸附氧,生成晶格氧,而改变条件后逆反应发生,钙钛矿型金属氧化物释放氧。

这种氧吸附过程可以看作是物理吸附。

此外,钙钛矿型金属氧化物在高温下会与CO2发生反应释放出氧气。

21 对于透氧膜材料,掺杂元素的选择应遵循以下策略:(a)在A位选择低价金属进行掺杂并尽可能地提高其掺杂浓度,在B位选择变价能力适中的元素,在保持一定电子电导率的同时减少离子升价的电荷补偿形式,从而使钙钛矿结构中有较高的氧空位浓度。

(b)选择大离子半径的元素,使晶胞自由体积增大,有利于氧离子的迁移。

(c)选择ABE较低的金属元素,减小晶胞对氧的束缚力,降低氧的迁移活化能。

(d)容差因子尽可能接近1,使材料保持钙钛矿结构,有好的结构稳定性。

22 溶胶凝胶法的原理是以金属盐化合物作为前驱体(硝酸盐为氧化剂),在液相下将这些原料均匀混合,经过水解脱醇和脱水以及缩合化学反应形成稳定的溶胶体系,再经过溶剂挥发或加热使溶胶聚合形成空间网状的凝胶,凝胶经干燥,高温烧结固化后就制备出纳米结构的材料。

优点:(1)通过简单的工艺和低廉的设备就可以得到比表面积很大的溶胶或粉末;(2)增进多元组分的化学均匀性;(3)制备温度低、反应过程易于控制;(4)制备复合材料时掺杂量和种类的范围比较宽,化学计量准确而且易于改性等。

23 双络合剂法为什么选择弱碱下条件下制备催化剂?柠檬酸是羟基多元酸,不同的pH值影响柠檬酸的电离行为。

柠檬酸有三个羧基和一个羟基,羟基解离后易与金属离子形成络合物。

该种络合物组成受pH 值和柠檬酸浓度的变化的影响。

在酸性环境下,若pH值太小,柠檬酸电离不完全,电离的羧酸根与金属离子结合,其余的没有电离的羧基与羟基发生酯化反应,使得柠檬酸分子之间形成二维的层状结构,金属离子则分散在层状结构之间。

当加入氨水的量增大时,在弱碱下,柠檬酸电离出大量的羧基与金属离子进行络合,同时通过乙二胺的螯合,桥接作用形成立体网络结构,使得合成的粉末蓬松多孔。

若pH过大,焙烧时易形成团聚,使得粒度大、颗粒分布均匀。

24 炼厂干气回收技术:深冷分离法、膜分离法、变压吸附法、中冷油吸收法、金属络合分离法、膨胀机法、水合物分离法及一些联合工艺等。

(1)深冷分离法:包括净化系统、压缩冷却系统和精馏系统。

通过气体膨胀制得得冷量,在-90~-120度低温下将干气中各组分冷凝,然后精馏法将各类烃分离开来。

该方法工艺成熟,分离效率高,适合大规模催化裂化装置。

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