环境功能材料2吸附与吸附材料

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1、第2章吸附材料7.2活性炭7.3沸石7.1吸附原理课件下载地址百度网盘账户：wangchuan437@126.com密码：wangchuan437王川15598249510主楼3291.吸附定义吸附(adsorption)当两相组成一个体系时，其组成在两相界面(Interface)与相内部是不同的，处在两相界面处的成分产生了积蓄(浓缩)。这种现象称为吸附。界面现象相与相间的交界称为界面。固—液，固—气、气—液、液—液在多相体系中，界面的问题非常重要。例如吸附、催化、润湿、乳化、破乳、起泡、分散、消泡、絮凝、聚沉等现象，都与界面密切相关，都是界面现象。表面自由能吸附原理的

2、微观表达吸附质在表面层富集的现象吸附质(adsorbate)——被吸着和浓缩的物质吸附剂(adsorbent)——具有选择性吸着溶质的多孔表面固体例子：用活性炭从废水中去除红色染料实际上，人们很早就发现并利用了吸附现象，如生活中用木炭脱湿和除臭等。随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除去痕量物质、操作温度低等突出特点，使这一过程在化工、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用。（1）气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气体中的水分脱到痕量，再聚合。（2）气体或溶液的脱臭、脱色及溶剂蒸气的回收，如在喷漆工业中，常有

3、大量的有机溶剂逸出，采用活性炭处理排放的气体，既减少环境的污染，又可回收有价值的溶剂。（3）气体中痕量物质的吸附分离，如纯氮、纯氧的制取。（4）分离某些精馏难以分离的物系，如烷烃、烯烃、芳香烃馏分的分离。（5）废气和废水的处理，如垃圾焚烧尾气中去除有害气体，从炼厂废水中脱除酚等有害物质。物理吸附与化学吸附物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是范德华力，包括静电力诱导力和色散力。在吸附过程中物质不改变原来的性质，因此吸附能小，被吸附的物质很容易再脱离，如用活性炭吸附气体，只要升高温度，就可以使被吸附的气体逐出活性炭表面。物理吸附吸附剂吸附质化学吸附：指吸附剂与吸附质之间发

4、生化学作用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了。化学吸附吸附剂吸附质物理吸附化学吸附作用力范德华力化学键现象类似于冷凝类似于化学反应热效应近似于冷凝热近似于化学反应热吸附方式单分子层或多分子层一般为单分子层解吸结果吸附质能还原吸附质不能还原吸附过程可逆，速度快不可逆表1物理吸附和化学吸附比较吸附与比表面积比表面积=表面积/质量（体积）m2/g，m2/m3比表面积越大，吸附能力越强。怎样才能增加比表面积？（1）形成孔结构（2）

5、转变为粉末无孔结构固体：很小的比表面积多孔固体:较大的比表面积,孔尺寸，孔体积微粒:微粒尺寸越小比表面积越大多孔结构的概念孔结构类型非贯通孔闭孔内部联通孔贯通孔三、活性炭的孔隙大小、分类和各类孔隙的特点和性质根据空隙的大小，分为大孔、微孔和介于大孔微孔之间的中孔(又称过渡孔)。1972年国际精细应用化学联合会(IUPAC)根据苏联学者杜宾宁的划分对活性炭的空隙作了以下的分类:孔隙大小和分类IUPAC分类法(国际精细应用化学联合会)微孔过渡孔大孔孔隙直径或孔宽小于2nm孔隙直径或孔宽小于2-50nm孔隙直径或孔宽：大于50nm2nm50nm孔隙各有它们的特殊作用1.微孔：

6、所谓微孔，就是在相当于滞后开始时的相对压力下已经被完全充填的那些孔隙。微孔的半径r相当于被吸附分子的大小。在一般的活性炭中，微孔的容积为0.20-0.60cm3/g，约占活性炭总比表面积的90%以上，即数百m2/g,甚至超过10002/g，所以它在很大程度上决定着活性炭的吸附能力。2.中孔（过渡孔）中孔：是那些能发生毛细凝聚使被吸附物质液化而形成弯液面，从而在等温线上出现滞后回线的孔隙。它的容积在0.02-0.1cm3/g，占总比表面积的5%，一般在20-70m2/g。中孔（过渡孔）的有效半径要比被吸附分子大得多，它的作用是捕捉有机蒸汽，为吸附物分子进人微孔的通道，用来

7、吸附大分子物质，常用于溶液的脱色如用ZnCl2法制得过渡孔特别发达的糖用炭.以除去溶液中分子较大的有色杂质或呈胶体分散的颗粒。化学法制得活性炭的过渡孔容积可达0.7cm3/g，它的比表面积达200-4502m/g。中孔的作用：①在足够高的压力下按毛细凝聚的机理吸附物质蒸气;②作为被吸附物质达到微孔的通道;③在液相吸附中对大分子的物质有很好的吸附效果。大孔的孔容通常在0.2-0.8cm3/g，比表面积最小0.5-2.0m3/g，主要起通道作用。当活性炭用作催化剂载体时，催化剂主要是沉积在中孔和大孔内，但也有沉积在微孔内的。3.大孔活性炭的大