環(huán)境功能材料2吸附與吸附材料

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1、第2章吸附材料7.2活性炭7.3沸石7.1吸附原理課件下載地址百度網(wǎng)盤(pán)賬戶：wangchuan437@126.com密碼：wangchuan437王川15598249510主樓3291.吸附定義吸附(adsorption)當(dāng)兩相組成一個(gè)體系時(shí)，其組成在兩相界面(Interface)與相內(nèi)部是不同的，處在兩相界面處的成分產(chǎn)生了積蓄(濃縮)。這種現(xiàn)象稱為吸附。界面現(xiàn)象相與相間的交界稱為界面。固—液，固—?dú)?、氣—液、液—液在多相體系中，界面的問(wèn)題非常重要。例如吸附、催化、潤(rùn)濕、乳化、破乳、起泡、分散、消泡、絮凝、聚沉等現(xiàn)象，都與界面密切相關(guān)，都是界面現(xiàn)象。表面自由能吸附原理的

2、微觀表達(dá)吸附質(zhì)在表面層富集的現(xiàn)象吸附質(zhì)(adsorbate)——被吸著和濃縮的物質(zhì)吸附劑(adsorbent)——具有選擇性吸著溶質(zhì)的多孔表面固體例子：用活性炭從廢水中去除紅色染料實(shí)際上，人們很早就發(fā)現(xiàn)并利用了吸附現(xiàn)象，如生活中用木炭脫濕和除臭等。隨著新型吸附劑的開(kāi)發(fā)及吸附分離工藝條件等方面的研究，吸附分離過(guò)程顯示出節(jié)能、產(chǎn)品純度高、可除去痕量物質(zhì)、操作溫度低等突出特點(diǎn)，使這一過(guò)程在化工、醫(yī)藥、食品、輕工、環(huán)保等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。（1）氣體或液體的脫水及深度干燥，如將乙烯氣體中的水分脫到痕量，再聚合。（2）氣體或溶液的脫臭、脫色及溶劑蒸氣的回收，如在噴漆工業(yè)中，常有

3、大量的有機(jī)溶劑逸出，采用活性炭處理排放的氣體，既減少環(huán)境的污染，又可回收有價(jià)值的溶劑。（3）氣體中痕量物質(zhì)的吸附分離，如純氮、純氧的制取。（4）分離某些精餾難以分離的物系，如烷烴、烯烴、芳香烴餾分的分離。（5）廢氣和廢水的處理，如垃圾焚燒尾氣中去除有害氣體，從煉廠廢水中脫除酚等有害物質(zhì)。物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力是范德華力，包括靜電力誘導(dǎo)力和色散力。在吸附過(guò)程中物質(zhì)不改變?cè)瓉?lái)的性質(zhì)，因此吸附能小，被吸附的物質(zhì)很容易再脫離，如用活性炭吸附氣體，只要升高溫度，就可以使被吸附的氣體逐出活性炭表面。物理吸附吸附劑吸附質(zhì)化學(xué)吸附：指吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)

4、生化學(xué)作用，生成化學(xué)鍵引起的吸附，在吸附過(guò)程中不僅有引力，還運(yùn)用化學(xué)鍵的力，因此吸附能較大，要逐出被吸附的物質(zhì)需要較高的溫度，而且被吸附的物質(zhì)即使被逐出，也已經(jīng)產(chǎn)生了化學(xué)變化，不再是原來(lái)的物質(zhì)了?；瘜W(xué)吸附吸附劑吸附質(zhì)物理吸附化學(xué)吸附作用力范德華力化學(xué)鍵現(xiàn)象類似于冷凝類似于化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)近似于冷凝熱近似于化學(xué)反應(yīng)熱吸附方式單分子層或多分子層一般為單分子層解吸結(jié)果吸附質(zhì)能還原吸附質(zhì)不能還原吸附過(guò)程可逆，速度快不可逆表1物理吸附和化學(xué)吸附比較吸附與比表面積比表面積=表面積/質(zhì)量（體積）m2/g，m2/m3比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。怎樣才能增加比表面積？（1）形成孔結(jié)構(gòu)（2）

5、轉(zhuǎn)變?yōu)榉勰o(wú)孔結(jié)構(gòu)固體：很小的比表面積多孔固體:較大的比表面積,孔尺寸，孔體積微粒:微粒尺寸越小比表面積越大多孔結(jié)構(gòu)的概念孔結(jié)構(gòu)類型非貫通孔閉孔內(nèi)部聯(lián)通孔貫通孔三、活性炭的孔隙大小、分類和各類孔隙的特點(diǎn)和性質(zhì)根據(jù)空隙的大小，分為大孔、微孔和介于大孔微孔之間的中孔(又稱過(guò)渡孔)。1972年國(guó)際精細(xì)應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)根據(jù)蘇聯(lián)學(xué)者杜賓寧的劃分對(duì)活性炭的空隙作了以下的分類:孔隙大小和分類IUPAC分類法(國(guó)際精細(xì)應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì))微孔過(guò)渡孔大孔孔隙直徑或孔寬小于2nm孔隙直徑或孔寬小于2-50nm孔隙直徑或孔寬：大于50nm2nm50nm孔隙各有它們的特殊作用1.微孔：

6、所謂微孔，就是在相當(dāng)于滯后開(kāi)始時(shí)的相對(duì)壓力下已經(jīng)被完全充填的那些孔隙。微孔的半徑r相當(dāng)于被吸附分子的大小。在一般的活性炭中，微孔的容積為0.20-0.60cm3/g，約占活性炭總比表面積的90%以上，即數(shù)百m2/g,甚至超過(guò)10002/g，所以它在很大程度上決定著活性炭的吸附能力。2.中孔（過(guò)渡孔）中孔：是那些能發(fā)生毛細(xì)凝聚使被吸附物質(zhì)液化而形成彎液面，從而在等溫線上出現(xiàn)滯后回線的孔隙。它的容積在0.02-0.1cm3/g，占總比表面積的5%，一般在20-70m2/g。中孔（過(guò)渡孔）的有效半徑要比被吸附分子大得多，它的作用是捕捉有機(jī)蒸汽，為吸附物分子進(jìn)人微孔的通道，用來(lái)

7、吸附大分子物質(zhì)，常用于溶液的脫色如用ZnCl2法制得過(guò)渡孔特別發(fā)達(dá)的糖用炭.以除去溶液中分子較大的有色雜質(zhì)或呈膠體分散的顆粒?；瘜W(xué)法制得活性炭的過(guò)渡孔容積可達(dá)0.7cm3/g，它的比表面積達(dá)200-4502m/g。中孔的作用：①在足夠高的壓力下按毛細(xì)凝聚的機(jī)理吸附物質(zhì)蒸氣;②作為被吸附物質(zhì)達(dá)到微孔的通道;③在液相吸附中對(duì)大分子的物質(zhì)有很好的吸附效果。大孔的孔容通常在0.2-0.8cm3/g，比表面積最小0.5-2.0m3/g，主要起通道作用。當(dāng)活性炭用作催化劑載體時(shí)，催化劑主要是沉積在中孔和大孔內(nèi)，但也有沉積在微孔內(nèi)的。3.大孔活性炭的大