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常見(jiàn)吸附劑的原理和特點(diǎn)(活性炭、分子篩、硅膠、活性氧化鋁)

一、吸附分離過(guò)程概述

吸附是指流體(氣體或液體)與固體多孔物質(zhì)接觸時(shí),流體中的一種或多種組分傳遞到多孔物質(zhì)外表面和微孔內表面富集在這些表面上形成單分子層或多分子層的過(guò)程。被吸附的流體稱(chēng)為吸附質(zhì),由于吸附質(zhì)和吸附劑的物理化學(xué)性質(zhì)不同,吸附劑對不同吸附質(zhì)的吸附能力也不同,因此當流體與吸附劑接觸時(shí),吸附劑對流體中的某個(gè)或某些組分相對其他組分具有較高的吸附選擇性,吸附相和吸余相的組分可被富集,從而實(shí)現物質(zhì)的分離。

二、吸附/解吸過(guò)程
吸附過(guò)程:可認為是濃縮的過(guò)程,也可以認為是液化的過(guò)程。因此,溫度越低、壓力越高吸附量越大。對于所有吸附劑,越容易液化(沸點(diǎn)越高)的氣體吸附量越大,越不容易液化(沸點(diǎn)越低)的氣體吸附量越低。

解吸過(guò)程:可認為是氣化或者揮發(fā)的過(guò)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(diǎn)越高)的氣體越不容易解吸,越不容易液化(沸點(diǎn)越低)的氣體越容易解吸。吸附分為物理吸附和化學(xué)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(lái)分子間的吸附力(范德華力、靜電作用力)的不同實(shí)現分離。吸附力的大小與吸附劑和吸附質(zhì)兩者的性質(zhì)有關(guān)。
化學(xué)吸附分離原理:基于在固體吸附劑表面發(fā)生化學(xué)反應使吸附質(zhì)和吸附劑之間以化學(xué)鍵力結合的吸附過(guò)程,因此  選擇性較強。化學(xué)吸附一般速度較慢,只能形成單分子層且不可逆。


三 不同吸附劑的特點(diǎn)

活性碳:具有豐富的微孔和介孔結構,比表面積約500-1000m2/g,孔徑分布主要在2-50nm。活性炭主要依靠與吸附質(zhì)產(chǎn)生的范德華力產(chǎn)生吸附作用,主要應用于吸附有機化合物、重烴類(lèi)有機物吸附脫除、除味劑等;

分子篩:具有規整的微孔孔道結構,比表面積約500-1000m2/g,主要是微孔,孔徑分布在0.4-1nm之間。可以通過(guò)調整分子篩結構、組成及平衡陽(yáng)離子的類(lèi)型來(lái)改變分子篩的吸附特點(diǎn)。分子篩主要依靠特征孔道結構及平衡陽(yáng)離子與分子篩骨架之間的庫侖力場(chǎng)產(chǎn)生吸附作用,具有良好的熱穩定性和水熱穩定性,廣泛應用于各類(lèi)氣相、液相的分離與凈化,分子篩作為吸附劑使用時(shí)具有選擇性強,吸附深度高、吸附容量大等特點(diǎn);

硅膠:硅膠類(lèi)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;
活性氧化鋁:比表面積200-500m2/g,主要是介孔,孔徑分布在2-50nm,主要應用于干燥脫水、酸性廢氣凈化等。


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