2 吸附分离材料.pptx

2 吸附分离材料.pptx

《2 吸附分离材料.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2 吸附分离材料.pptx（75页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

LOGO,LOGO,2吸附分离材料,6/21/2019,EnvironmentalEngineeringMaterials,LOGO,主要内容,吸附分离材料的特性及选择,1,2碳质吸附材料,无机吸附材料,3,4高分子吸附材料,生物吸附剂,EnvironmentalEngineeringMaterials,6/21/2019,5,LOGO,吸附是利用一种物质（吸附剂）与另一种液相或气相中的物质（吸附质）接触时，吸附质被吸附剂表面所固着，使两相中浓度发生变化的过程。

这是一种从液相或气相到固体表面的传质现象，也是一种传统的化工分离技术。

前言：

EnvironmentalEngineeringMaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,表面能,比表面积,表面化学性能,2.1.1吸附分离材料的特性

（1）吸附分离材料的表面特性重要的表面特性,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.1吸附分离材料的特性

（1）吸附分离材料的表面特性,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.1吸附分离材料的特性

（1）吸附分离材料的表面特性,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.1吸附分离材料的特性

（1）吸附分离材料的表面特性,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.1吸附分离材料的特性

（1）吸附分离材料的表面特性常用吸附剂的特性,n,als,6/21,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,吸附特性,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,交换吸附,2.1.1吸附分离材料的特性

（2）吸附特性物理吸附,化学吸附,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,erials,6/21/2019,2.1.1吸附分离材料的特性

（2）吸附特性物理吸附和化学吸附的主要特性,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.1吸附分离材料的特性

（2）吸附特性,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.1吸附分离材料的特性

（2）吸附特性,阳离子交换树脂示意图,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.2吸附分离材料的分类与选择原则

（1）吸附分离材料的分类,无机吸附剂,高分子吸附剂,碳质吸附剂,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,具有一定晶体结构的无机化合物，大多数是天然的无机物，往往具有离子交换性质，因此通常称为无机离子交换剂，如沸石、蒙脱土等，其中应用最为广泛的无机分离材料是合成的硅胶和分子筛，常用作高选择性吸附剂（色谱的固定相）和催化剂载体。

由烯类单体聚合制得的。

通过改变聚合单体的组成和聚合的方法可以制得不同结构的吸附材料，这类材料还可以进一步用化学的方法功能基化从而制得带有各种功能基团的吸附材料，因而种类更多，应用范围更广。

一类介于无机吸附剂和有机吸附剂之间的一类吸附材料，包括活性炭、活性碳纤维以及炭化树脂。

制备活性炭的原料来源广泛且成本低廉，如木屑、泥煤、褐煤、沥青以及其他有机工业废品等，因此活性炭在工业领域受到广泛欢迎。

LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,相似相溶原理：

当吸附剂与吸附分离目标物（即吸附质）的化学组成和结构最为相似或接近的时候，两者之间的亲和力达到最大，吸附分离能力最强，分离效率达到最高。

2.1.2吸附分离材料的分类与选择原则

（2）吸附分离材料的选择原则最重要的原则,孔径匹配原则：

只有那些内部孔道直径适当大于、最好达到36倍吸附质分子尺寸（水合直径）的吸附剂，才具有最佳的吸附分离能力和最高的分离效率。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.1吸附分离材料的特性及选择,2.1.2吸附分离材料的分类与选择原则

（2）吸附分离材料的选择原则,一般原则和规律,工业废水中电解质或离子型污染物的去除，选择离子交换树脂或离于交换纤维，可以达到最佳的环境净化和控制目标，同时可望获得良好的经济效益。

工业废水中重金属污染物的去除，宜选择整合树脂或螯合纤维，原因是其对重金属离子的极高选择性几乎可以定量地将其从废水中除去并实现回收利用。

大气中气态分子型污染物的去除，宜选择高比表面积和0.5nm以下微小孔径孔道占主导地位的活性炭和分子筛等，效果较好。

气或废水中分子型有机污染物的去除，各种类型的吸附树脂无疑是最优先选择的对象，其分离效率往往可以达到99%以上，而且还可以回收利用污染物。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,1,2,3,4,LOGO,2.2碳质吸附材料,碳质吸附材料的种类,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,颗粒活性炭,纤维活性炭,石墨吸附材料,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.1颗粒活性炭

（1）颗粒活性炭的制备,粒状活性炭的制备工艺流程,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.1颗粒活性炭

（1）颗粒活性炭的制备,果壳、椰壳、煤质活性炭的外形图,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.1颗粒活性炭

（2）颗粒活性炭的细孔构造和分布比表面积：

5001700m2/g微孔：

直径50nm，通过微生物及菌类在其中繁殖，可以使无机的碳材料发挥生物质的功能。

颗粒活性炭微孔结构,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.1颗粒活性炭（3）颗粒活性炭的表面化学性能,组成元素,氢和氧的作用,灰分的作用,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,碳7095%、氢和氧以及灰分。

灰分的含量及组成随活性炭的种类而异，椰壳炭的灰分在3%左右，煤质炭的灰分高达2030%。

氢和氧同碳以化学键结合，使活性炭表面上有各种有机官能团形式的氧化物和碳氢化物。

氧化物使活性炭与吸附质分子发生化学作用，显示出选择吸附性。

这些有机官能团有羧基、酚羟基基、醚、碳酸无水物、环状过氧化物等。

对活性炭吸附溶液中的某些电解质和非电解质有催化作用。

LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.1颗粒活性炭（4）颗粒活性炭的应用活性炭对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有很强的吸附能力，广泛地应用于环保、化工、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域，在环境污染治理方面也越来越显示出诱人的前景，已被广泛用于污水处理、大气污染防治等方面。

（课后作业：

查阅资料，列举活性炭在各行各业应用的实例。

）,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.1颗粒活性炭（5）颗粒活性炭的再生,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.2纤维活性炭纤维活性炭（ACF）是继粉状、粒状活性炭之后的一种新型高效吸附材料，它在宏观形态和微观结构上都与传统的活性炭有着本质的区别，相比于活性炭（粒状和粉状），纤维活性炭比表面积大、微孔丰富，孔径小且分布窄，吸附量大，吸附速度快，吸附能力较一般的活性炭高110倍，而且容易再生，工艺灵活性大（可制成纱、布、毡、纸等多种形态）。

目前已经被广泛地用于工业废水、废气的处理。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.2纤维活性炭

（1）纤维活性炭与颗粒活性炭的区别,纤维活性炭与颗粒活性炭孔结构比较,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.2纤维活性炭

（1）纤维活性炭与颗粒活性炭的区别,A.,纤维直径一般为1013m，与吸附质接触面积大且可以均匀接触，增加了吸附几率，吸附性能大幅度提高。

B.外表面积大，吸脱附速度快，吸附效率高。

C.,孔径分布窄，且主要以微孔和亚微孔为主，孔径小、力场重叠对低浓度物质也有较好的分离作用，并且可以通过各种手段来调节孔径做成分子筛达到分离目的。

D.漏损小，吸附层薄可以使设备更加小型化。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.2纤维活性炭

（1）纤维活性炭与颗粒活性炭的区别,E.,强度大，不易粉化，二次污染小，同时纯度高杂质少，可以用于食品和医疗工业。

吸附层薄、体密度小，蓄热少，操作安全。

良好的成型性，可以做成各种形态的吸附剂。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.2纤维活性炭

（1）纤维活性炭与颗粒活性炭的区别,不同类型活性炭吸附、脱附性能比较,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.2纤维活性炭

（2）纤维活性炭的应用纤维活性炭作为一种理想的高效吸附材料，自20世纪60年代问世以来，一直引起人们的极大兴趣。

由于其具有极大的比表面积、发达的孔结构、吸附脱附速度快、吸附容量大等优点而被广泛用于空气净化、废水处理、溶剂回收、贵金属回收等方面。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.3膨胀石墨膨胀石墨由天然鳞片石墨经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质，其表面和内部有发达的网络状孔隙结构，但组织上仍由石墨微晶组成，因此具有鳞片石墨非极性的特性，在其表面的基团也是非极性的。

因此，适合吸附非极性有机大分子，特别是油类物质，是极有发展潜力的一种吸附分离材料。

EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.3膨胀石墨

（1）膨胀石墨的结构,天然鳞片状石墨的典型六方晶系结构,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.3膨胀石墨

（1）膨胀石墨的结构,膨胀石墨SEM扫描图像,EnvironmentalEngineeringmaterials,6/21/2019,LOGO,2.2碳质吸附材料,2.2.3膨胀石墨

（1）膨胀石墨的结构膨胀石墨是一种疏松多孔的炭素材料，其表面及内部孔结构非常发达，比表面积可达50200m2/g，孔径基本以