吸附剂
分子筛和吸附剂
分子筛和吸附剂
分子筛和吸附剂是两种常用的催化剂，在化工领域有广泛的应用。
分子筛：是一种高度有序的晶体结构材料，其内部具有一系列固定大小的孔道。
这些孔道能够选择性地吸附和分离不同大小和形状的分子。
分子筛常用于催化反应、分离纯化、储气、催化剂载体等领域。
在催化反应中，分子筛可以通过选择性吸附和调整分子的取向、形状和性质，从而加速反应速率和改善产品选择性。
吸附剂：是一种具有大量表面活性位点的物质，能够吸附气体、液体或溶液中的杂质分子。
吸附剂通常是多孔的材料，具有较大的比表面积。
通过物质与吸附剂之间的吸附作用，可以实现杂质分子的去除、分离纯化等目的。
吸附剂广泛应用于水处理、空气净化、有机合成、催化剂制备等领域。
总的来说，分子筛主要是通过选择性吸附和调整分子的性质来实现催化反应的增效和选择性的提高，而吸附剂则是通过吸附杂质分子来实现分离纯化和去除杂质的目的。
吸附剂的种类
常用吸附剂简介（发稿时间：2009-02-17 阅读次数：715）常用的吸附剂有：活性炭、天然有机吸附剂、天然无机吸附剂、合成吸附剂。
1、活性炭活性炭是从水中除去不溶性漂浮物（有机物、某些无机物）最有效的吸附剂，有颗粒状和粉状两种状态。
清除水中泄漏物用的是颗粒状活性炭。
被吸附的泄漏物可以通过解吸再生回收使用，解吸后的活性炭可以重复使用。
影响吸附效率的关键因素是被吸附物分子的大小和极性。
吸附速率随着温度的上升和污染物浓度的下降而降低。
所以必须通过实验来确定吸附某一物质所需的炭量。
试验应模拟泄漏发生时的条件进行。
2、天然有机吸附剂天然有机吸附剂由天然产品，如木纤维、玉米秆、稻草、木屑、树皮、花生皮等纤维素和橡胶组成，可以从水中除去油类和与油相似的有机物。
天然有机吸附剂具有价廉、无毒、易得等优点，但再生困难。
3、天然无机吸附剂天然无机吸附剂是由天然无机材料制成的，常用的天然无机材料有黏土、珍珠岩、蛭石、膨胀页岩和天然沸石。
根据制作材料分为矿物吸附剂和黏土类吸附剂。
矿物吸附剂可用来吸附各种类型的烃、酸及其衍生物、醇、醛、酮、酯和硝基化合物；黏土类吸附剂能吸附分子或离子，并且能有选择地吸附不同大小的分子或不同极性的离子。
天然无机材料制成的吸附剂主要是粒状的，其使用受刮风、降雨、降雪等自然条件的影响。
4、合成吸附剂合成吸附剂是专门为纯的有机液体研制的，能有效地清除陆地泄漏物和水体的不溶性漂浮物。
对于有极性且在水中能溶解或能与水互溶的物质，不能使用合成吸附剂清除。
能再生是合成吸附剂的一大优点。
常用的合成吸附剂有聚氨酯、聚丙烯和有大量网眼的树脂。
聚氨酯有外表敞开式多孔状、外表面封闭式多孔状及非多孔状几种形式。
所有形式的聚氨酯都能从水溶液中吸附泄漏物，但外表面敞开式多孔状聚氨酯能像海绵一样吸附液体。
吸附状况取决于吸附剂气孔结构的敞开度、连通度和被吸附物的黏度、湿润力，但聚氨酯不能用来吸附处理大泄漏或高毒性泄漏物。
高温吸附剂的原理和作用
高温吸附剂的原理和作用
高温吸附剂是一种用于对高温气体中的污染物进行吸附和净化的材料。
其原理和作用如下：
原理：
1. 物理吸附：高温吸附剂具有大的孔隙表面积和孔隙结构，可以通过物理吸附作用将气体分子吸附在其表面上。
这种吸附是可逆的，当温度下降时，吸附剂会释放掉吸附的气体。
2. 化学吸附：高温吸附剂的表面可能具有一定的反应性，可以通过化学反应与气体中的污染物发生化学吸附作用。
这种吸附通常是不可逆的，只能通过更高的温度或其他手段将其释放。
3. 良好的热稳定性：高温吸附剂需要具有良好的热稳定性，以保证在高温环境下仍能保持其吸附能力，不发生结构破坏或失活的现象。
作用：
1. 净化空气中的污染物：高温吸附剂可以吸附空气中的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物、挥发性有机物等。
通过将这些污染物吸附在吸附剂上，可以减少它们对环境和人体的危害。
2. 分离纯化气体：高温吸附剂可以用于气体分离和纯化过程中。
通过选择合适的吸附剂和操作条件，可以将混合气体中的不同成分分离出来，获得纯度较高的气体产品。
3. 降低尾气排放：高温吸附剂可以应用于工业废气处理系统中，对废气中的污
染物进行吸附和净化，从而降低尾气排放对环境造成的影响。
4. 提高能源利用率：高温吸附剂可以应用于燃烧过程中，吸附燃料中的有害物质，减少尾气中的污染物排放。
同时，吸附剂还可以将吸附的有机物质经过适当的处理再生，提高燃料的利用效率。
吸附剂
吸附剂（吸收剂）用以选择性吸附气体或液体混合物中某些组分的多孔性固体物质称吸附剂。
吸附剂通常制成球形、圆柱形或无定形的颗粒或粉末。
优良吸附剂应具有的特性主要是单位质量吸附剂具有较大的表面积，对吸附质具有较大的吸附能力（即平衡吸附量大）。
并且具有良好的选择性，即能优先吸附混合物中某些组分。
此外，还要求容易再生（即平衡吸附量对温度或压力的变化敏感），具有足够的强度和耐磨性等。
常用的吸附剂有：①活性白土、硅藻土等天然物质。
常用于油品和糖液的脱色精制；②活性炭。
由各种含炭物质经炭化和活化处理而成，耐酸碱但不耐高温，吸附性能良好，多用于气体或液体的除臭、脱色、以及溶剂蒸气回收和低分子烃类的分离；③硅胶。
由硅酸钠水溶液脱钠离子制成的坚硬多孔的凝胶颗粒，能大量吸收水分，吸附非极性物质量很少，常用于气体或有机溶剂的干燥以及石油制品的精制；④活性氧化铝。
由氧化铝的水合物加热脱水制成的多孔凝胶和晶体的混合物，常用于气体和有机物的干燥；⑤合成沸石。
又称分子筛，人工合成的硅铝酸盐，具有均匀的孔径，热稳定性高，选择性好，用于气体和有机溶剂的干燥及石油馏分的吸附分离等；⑥合成树脂。
具有巨型网状结构，常用的有非极性树脂，如苯乙烯-二乙烯基苯共聚体；极性树脂，如聚甲基丙烯酸酯，用于废水处理、维生素的分离、药剂的脱色和净制等。
1、吸附分离应用背景：吸附操作在化工、轻工、炼油、冶金和环保等领域都有着广泛的应用。
如气体中水分的脱除，溶剂的回收，水溶液或有机溶液的脱色、脱臭，有机烷烃的分离，芳烃的精制等。
2、吸附的定义及概念：固体物质表面对气体或液体分子的吸着现象称为吸附。
其中被吸附的物质称为吸附质，固体物质称为吸附剂。
3、吸附机理的分类：根据吸附质和吸附剂之间吸附力的不同，吸附操作分为物理吸附与化学吸附两大类。
⑴、物理吸附或称范德华吸附：它是吸附剂分子与吸附质分子间吸引力作用的结果，因其分子间结合力较弱，故容易脱附，如固体和气体之间的分子引力大于气体内部分子之间的引力，气体就会凝结在固体表面上，吸附过程达到平衡时，吸附在吸附剂上的吸附质的蒸汽压应等于其在气相中的分压。
吸附剂的选择原则
吸附剂的选择原则吸附剂是指用于吸附过程中将溶质分子或离子从溶液或气体中移除的固体材料。
在实际应用中，选择合适的吸附剂非常重要，因为吸附剂的性能直接影响到吸附过程的效率和经济性。
下面是选择吸附剂的原则：1.选择具有高吸附能力的材料：这是选择吸附剂最重要的原则。
吸附剂必须能够从溶液或气体中有效地吸附目标物质。
一般来说，吸附剂的吸附能力应该与目标物质的亲和力相适应。
2.选择具有良好稳定性的材料：吸附剂在吸附过程中会与目标物质发生相互作用。
因此，吸附剂必须具有足够的稳定性，以保证吸附剂在吸附过程中不会发生失效、分解或变质。
3.选择具有适当孔隙结构的材料：吸附剂的孔隙结构直接影响到吸附剂的表面积和孔容量。
一般来说，孔隙结构应该具有足够的表面积和孔容量，以增加吸附剂与目标物质接触的机会，提高吸附效率。
4.选择具有良好再生性的材料：吸附剂在吸附过程中会逐渐饱和，因此需要定期进行再生。
选择具有良好再生性的吸附剂可以降低再生成本，并延长吸附剂的使用寿命。
5.考虑吸附剂与被吸附物质之间的相容性：吸附剂应该与被吸附物质之间有良好的相容性，以确保吸附剂能够有效地吸附目标物质。
6.考虑吸附剂的成本：吸附剂的成本在选择过程中也需要考虑。
选择成本相对较低的吸附剂可以降低吸附过程的成本，并提高经济效益。
7.考虑环境友好性：选择对环境友好的吸附剂是当前吸附技术发展的趋势之一、环境友好的吸附剂不会对环境造成污染，并且可以在再生或处理过程中进行有效的资源回收。
总之，在选择吸附剂的过程中，需要综合考虑吸附能力、稳定性、孔隙结构、再生性、相容性、成本和环境友好性等多个因素。
通过合理地权衡这些因素，可以选择到适用于具体吸附应用的吸附剂，提高吸附过程的效率和经济性。
吸附剂简介
----------- 4.5
若A为饱和吸附量，则单位量吸附剂所吸附 的吸附质量XT为：
ABP X T A （朗氏方程）----------- 4.6 1 BP 其中：A，B为常数。
当压力P很小时BP<<1，则：X T A B P 1 n 当压力P很大时BP>>1，则 X T A P，
2、对吸附质有强烈的吸附能力，一般不与吸 附质发生化学反应，制造方便、易再生、具 有良好的机械强度等。
三、吸附剂的吸附机理
1、物理吸附 吸附剂与吸附质之间是通过分子间引力 （范德华力）而产生的吸附 2、化学吸附 吸附剂与吸附质之间产生化学作用，生成 化学键引起的吸附
注意一点：
物理吸附和化学吸附可同时发生但常以 某一类吸附为主 。
X T kP n
ห้องสมุดไป่ตู้
适应范围：在广泛的中压部分，与实际数 据符合较好；常用于低浓度气体的吸附。 取对数后： lg X T lg k (1 n )lg P ----------- 4.2 ①lgXT—gP关系，得直线；②1/n , lgk求出n ，k ； ③1/n 介 于 0.1~0.5 之 间 时 ， 吸 附 容 易 进 行 ； 1/n >2时， 吸附难进行。
图1 五种类型等温吸附线
相应的等温吸附方程式如下：
（一）弗伦德里希（Freundlick）方程式 对I型提出如下经验式：
1
---------------- 4.1 XT —吸附质质量与吸附剂质量之比值，无量纲，单 位吸附剂在吸附平衡时的饱和吸附量(m3/kg)或(kg/kg) P—吸附质在气相中的分压， pa； K,n—经验常数，与吸附剂、吸附质种类及吸附温度 有关，对于一定的吸附物质，仅与平衡时的分压和温 度有关，其值需由实验确定，而n≥1。
污水处理中的吸附剂应用与效果评估
污水处理中的吸附剂应用与效果评估污水处理是环境保护的重要环节之一，而吸附剂在污水处理中起着重要作用。
本文将就吸附剂在污水处理中的应用和效果评估展开讨论。
一、吸附剂的作用与种类1. 吸附剂的作用：吸附剂是一种能够吸附有害物质的物质，通过吸附有害物质，将其从水体中去除，从而达到净化水体的目的。
2. 吸附剂的种类：常见的吸附剂包括活性炭、天然矿物、聚合物等。
二、吸附剂在污水处理中的应用1. 去除重金属离子：某些吸附剂如硫酸铁、聚合物等可以吸附重金属离子，有效去除水体中的重金属污染。
2. 去除有机物：活性炭是一种常用的吸附剂，它可以吸附水中的有机物质，如苯、甲苯等有害物质，使水质得到改善。
3. 去除颜料和染料：一些矿物类吸附剂，如膨润土和白墨土，可以吸附水中的颜料和染料，达到净化水体的效果。
4. 去除氮磷污染：吸附剂还可以去除水体中的氮磷污染物，防止水体富营养化。
三、吸附剂应用效果的评估1. 去除效率：评估吸附剂的应用效果首先要考虑其去除效率，即吸附剂对目标污染物的吸附能力。
可以通过实验室模拟或实际应用中的数据来评估。
2. 再生能力：吸附剂的再生能力是评估其可持续应用的重要因素。
一些吸附剂可以通过热解、酸碱反应等方法进行再生，提高其使用寿命。
3. 经济可行性：吸附剂的应用还需要考虑其经济可行性。
评估吸附剂的成本和效果之间的关系，选择性价比较高的吸附剂进行应用。
4. 环境安全性：吸附剂的应用还需要考虑其对环境的安全性。
评估吸附剂对水体和生态系统的影响，选择对环境影响较小的吸附剂进行应用。
四、吸附剂应用案例分析1. 活性炭在某市生活污水处理中的应用：通过在生物处理后引入活性炭吸附剂，成功吸附水中的有机物质和重金属，提高了水质的净化效果。
2. 硫酸铁在冶金厂废水处理中的应用：将硫酸铁溶液投加到冶金厂废水中，通过与重金属离子发生沉淀和吸附反应，成功去除了废水中的重金属污染。
总结：通过使用合适的吸附剂，可以有效地净化污水，去除其中的有害物质。
吸附剂和吸附质吸附剂
立式多段再生炉、旋转再生炉。
第 4 节 吸附剂的再生
二、溶剂再生 1 原理
吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。
2 常用再生剂
酸碱类、有机溶剂。 吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。 吸附的DDT可用异丙醇再生。
三、其它再生方法
氧化法、生物法等
第 5节 应用及进展
一、应用
给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。
四、设计
(一) 工艺流程与设备
间歇式操作
废水
预处理
吸附
排放
去除废水中影 响吸附的杂质:
悬浮物、油类、胶 体
废水和吸附剂在相对 运动过程中完成吸附
混凝、沉淀、过滤
固定床、流化床、移动床
第 3 节 吸附工艺设计
混凝沉淀(气浮) 催化氧化
厌氧—好氧 好氧
有机物 胶体
深度处理技术
废水 预处理
生 化
高效物化技术 强化生物技术
于什么状态？
Company
LOGO
x b( x / m)0 e
m
1be
第1节 概 述
五、影响吸附的因素
(一) 吸附剂的性质 1 物理性质：孔的大小、比表面积；
2 表面化学特性：表面的极性。
(二) 吸附质的性质 1 溶解度； 2 分子量； 3 分子极性；
第1节 概 述
(三) 操作条件
温度：物理吸附、化学吸附； pH 值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。 接触时间： 共存物质：诱发物；干扰物； 生物协同作用：繁殖微生物，有利于有机物的分解。
原水浓度C0
10 8 6 4 2
0
10
A
B
20
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（5）沸石分子筛
人工合成的泡沸石，多孔性硅酸铝骨架结构。每一种分子筛都具有均匀 一致的孔穴尺寸。
活性炭
白土
活性氧化铝
硅胶
沸石分子筛
吸附剂种类 活性炭
可吸附的污染物 笨、甲苯、二甲苯、丙酮、乙醇、乙醚、甲醛、 汽油、煤油、光气、苯乙烯、恶臭物质、H2S、 Cl2、CO、CO2、SO2、NOX、CS2、Cl4、 H2CCCl2、HCCl3 烯烃、胺、酸雾、碱雾、硫醇、SO2、H2S、Cl2、 HF、HCl、NH3、Hg、HCHO、CO、CO2
工业上广泛使用的吸附剂主要有5种：活性炭、活性氧化铝、硅胶、 白土、沸石分子筛。
（1）活性炭：
应用最早、用途较广。孔穴丰富，比表面积大，在600~1400 m2· g-1 。
它是由含碳物质干馏炭化，并经过活化处理而得到的。炭化温度一
般低于873K，活化温度为1123~1173K。由于生产工艺复杂，价格较贵。 活化剂：水蒸气、热空气、氯化锌、氧化镁、氯化钙、硫酸等。 原材料来源：煤、果壳、果核、木材、木屑等。 用途：溶剂蒸气的回收、烃类气体提取分离、动植物油的精炼、气
缩和脱硫、含氟废气的处理。
（3）硅胶
成分为SiO2 ·nH2O，坚硬多孔的固体颗粒，粒状或球体状。 制备方法：将水玻璃（硅酸钠）溶液用酸处理，再将硅凝胶经老化、水
洗，在368~403K温度下，经干燥脱水制得。
吸水容量较大，吸附水分重量可达自身重量的50%，可用加热的方法将 吸附水分脱附，得到再生。 主要用于气体的干燥、从废气中回收极为有用的烃类气体。
焦炭粉粒
白云石粉 蚯蚓粪
沥青烟
沥青烟 恶臭物质
3.吸附剂的活性
吸附剂的活性是吸附剂吸附能力的标志。物理意义：单位吸附剂所
能吸附吸附质的量。
静活性：在一定温度下，与气体中被吸附物质（吸附质）的初始浓 度达平衡时单位吸附剂上可能吸附的最大吸附量。即吸附达到饱和时， 单位吸附剂所能吸附吸附质的量。
动活性：吸附过程还没有达到平衡时单位吸附剂吸附吸附质的量。
浸渍活性炭
活性氧化铝
浸渍活性氧化铝 硅胶 分子筛 泥煤、褐煤、风化煤 浸渍煤、褐煤、风化煤
SO2、H2S、H2O、HF、CmHn
酸雾、Hg、HCHO、HCl SO2、H2O、NOX、C2H2 SO2、CS2、Cl2、CmHn、NH3、H2S、CO、CO2 恶臭物质、NH3、NOX SO2、SO3、NOX
来源广泛
造价低廉
2.气体净化常用的吸附剂
常用吸附剂特性
吸附剂类型
堆积密度 /(kg· m-3)
活性炭
200~600
活性氧化 铝
750~1000
硅胶
4A
800 800
沸石分子筛
5A
800
13X
800
0.836~1.254 0.836~1.045 比热容 /(kJ· kg-1· K-1）
0.92
673 22
体的脱臭、溶剂脱色等。在环保方面应用广泛，处理工业废水和治理气
态污染物。
（2）活性氧化铝
将Al2O3 ·nH2O，在严格控制升温条件下，加热到737K，使之脱水而制得。 多孔结构，良好的机械强度。比表面积在200~250 m2· g-1。
对水分具有很强的吸附能力，主要用于气体和液体的干燥、石油气的浓
0.794
873 4
0.794
873 5 473~573 —
—
873 13 473~573 —
操作温度上 限/K 平均孔径/Å 再生温度/K
423 15~25 373~413 600~1600
773 18~48 473~523 210~360
393~423 473~573 600 —
比表面积 /(m2· g-1)
4.吸附剂的再生
当吸附剂饱和后需要再生，一般采用逆流吹脱。
（1 ）
加热解析再生： 升高吸附剂的 温度，使吸附 物脱附
（2 ） 降压或真空 解析再生
（3 ） 置换再生：
选择合适的气 体（脱附剂）， 将吸附质置换与 吹脱出来。 脱附剂的再脱 附，以使吸附剂 恢复吸附能力。
（4 ） 溶剂萃取：
选择合适的溶剂， 使吸附质在该溶 剂中的溶解性能 远大于吸附剂对 该吸附质的吸附 作用，将吸附质 溶解下来。
（4）白土
分为漂白土和酸性白土。 漂白土是一种天然黏土，主要成分是硅铝酸盐，将黏土加热干燥，形成
多孔结构的物质，碾碎筛分，取一定细度的颗粒即可做吸附剂。用于油类脱
色、去除油中的臭味，使用后经洗涤灼烧后，可重复使用。 SiO2/ Al2O3比值比较低的白土，是没有吸附活性的，只有经过硫酸或盐
酸酸化处理后才有吸附能力。
2
吸附剂简介
XXX
吸附剂——能够附着吸附质的固 Nhomakorabea物质选择吸附 巨大的内表面积 大量空隙
木炭吸附SO2或NH3的能力比吸 附空气的能力大； 吸附能力 沸点
1 6 5
要求
2 3 4
良好的再生性能
机械强度高 化学、热稳定性好 吸附容量大
吸附剂表面积、孔隙大小、孔径 分布、分子极性、吸附剂分子上 官能团的性质