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1、吸附与检测姓名：曾华文 学号：2012012941摘要 吸附与检测在生活中的运用随处可见。下面是我通过查阅资料，对一些吸 附和检测材料的了解。关键词吸附检测正文吸附：当流体混合物与多孔固体接触时，流体中的某些分被吸引并在固体表面上 富集的现象。吸附过程：当流体与多孔固体接触时，流动相中的一种或多种溶质向多孔固体颗 粒表面选择性传递，被吸附和积累于多孔固体吸附剂微孔表面的过程。解吸过程：相应的吸附过程逆向操作。它可以使已吸附于多孔固体吸附剂表面的 各类溶质有选择性的脱出。吸附的分类物理吸附:也称为范德华吸附，它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附。（1）选择性吸附。吸附力为固体表面的原子或基
2、团与外来分子间的引力，本质 是范德华力。（2）分子筛效应。多孔固体的微孔孔径是均一的，而且与分子尺寸相当。小于 微孔孔径的分子可以进入微孔而被吸附，比孔径大的分子则被排斥在外，这种现 象称为分子筛效应。（3）通过微孔的扩散。利用气体在多孔固体中扩散速率的差别可以将混合物分 离。（4）微孔中的凝聚。多数情况下毛细管上的可凝气体会在小于其正常蒸气压的 压力下在毛细管中凝聚。因此多孔固体周围的可凝缩气体会在与其孔径对应的压 力下在微孔中凝聚。化学吸附：是吸附质和吸附剂分子间的化学键作用所引起的吸附，也称为“活性 吸附”。吸附质、吸附剂：在固体表面积蓄的组分称为吸附质，多孔固体称为吸附剂 （adsor
3、bent），其主要特征为具有多孔结构和很大的比表面积。吸附技术：目前已经开发出以下三类吸附过程流程：1）变温吸附。吸附通常在环境温度进行，而解吸在直接或间接加热吸附剂的条 件下完成，利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。2）变压吸附。在较高组分分压的条件下选择性吸附气体混合物中的某些组分， 然后降低压力或抽真空使吸附剂解吸，利用压力的变化完成循环操作。3）变浓度吸附。液体混合物中的某些组分在环境条件下选择性的吸附，然后用 少量强吸附性液体解吸再生。吸附剂及其特性1）工业上对吸附剂的要求（1） 具有较大的内表面吸附容量大；（2）选择性高 吸附剂对不同的吸附质具有不同的吸附能力，其差异愈显著，
4、 分离效果愈好；（3）具有一定的机械强度 抗磨损；（4）有良好的物理及化学稳定性耐热冲击，耐腐蚀；（5）容易再生；（6）易得，价廉。2）分类吸附剂可分为两大类：天然（如硅藻土、白土、天然沸石等）；人工（主要有活 性炭、活性氧化铝、硅胶、合成沸石分子筛、有机树脂吸附剂等）。（1）活性炭活性炭是最常用的非极性吸附剂。为疏水性和亲有机物的吸附剂，具有很高的比 表面积，活性炭的主体是炭，表面上的官能团较少，极性较弱，对烃类及衍生物 的吸附能力强。化学稳定性好，抗酸耐碱，热稳性高，再生容易。用于回收气 体中的有机气体，脱除废水中的有机物，脱除水溶液中的色素。活性炭也可加工成炭分子筛，孔径范围0.2-1n
5、m，能起到分子筛的作用又有活性 炭的基本性质，对同系物或有机异构体有良好的选择性。（2）硅胶硅胶的分子式通常用SiO2nH2O表示。由H2 SiO3溶液经过缩合、除盐、脱水 等处理制得。比表面积达800 m2/g。工业用的硅胶有球型、无定形、加工成型 和粉末状四种。硅胶是亲水性的极性吸附剂，对不饱和烃、甲醇、水分等有明显 的选择性。主要用于气体和液体的干燥、溶液的脱水。（3）活性氧化铝活性氧化铝的化学式是Al2O3nH2O。活性氧化铝表面上具有高官能团密度，这 些官能团为极性分子的吸附提供了活性中心。因此活性氧化铝是一种极性吸附剂， 其比表面积约为200500 m2/g，对水分有很强的吸附能力
6、，可脱水至1*10-6。 用不同的原料，在不同的工艺条件下，可制得不同结构、不同性能的活性氧化铝。 活性氧化铝主要用于气体的干燥和液体的脱水，如汽油、煤油、芳烃等化工产品 的脱水；空气、氦、氢气、氯气、氯化氢和二氧化硫等气体的干燥。（4）分子筛沸石分子筛也称为沸石，是硅铝酸金属盐的品体，它是一种强极性的吸附剂，对 极性分子，特别是对水有很大的亲和能力，一般比表面积可达750 m2/g，具有 很强的选择性。常用于石油馏分的分离、各种气体和液体的干燥等场合，如从混 合二甲苯中分离出对二甲苯，从空气中分离氧。（5）吸附树脂吸附树脂是具有网状结构的高分子聚合物，常用的有聚苯乙烯树脂和聚丙烯酸树 脂。单
7、体的变化和单体上官能团的变化可以赋予树脂各种特殊的性能。吸附树脂 有强极性、弱极性、非极性、中极性4大类。用于废水中的有机物处理、维生素 等天然产物和生物化学品的分离与精制。吸附剂和吸附装置的选择对于一定的生产任务，吸附质的性质与浓度是已经确定了的，也就是说不容选择。 需要选择的因素主要是吸附剂的选择、吸附装置及吸附流程的选择。为了达到任 务规定的净化要求，净化效率的确定也必须在设计时解决。（一）、吸附剂的选择吸附剂的性质，直接影响吸附效率，因此，在吸附设计中必须根据任务的规定选 择合适的吸附剂。吸附剂选择总的原则是根据前面所述的工业上对常用吸附剂的要求，再结合具体 的生产任务进行选择。在吸附
8、设计中，吸附剂的选择一般需要经过下列步骤。1. 初选根据吸附质的性质、浓度和净化要求以及吸附剂的来源等因素，初步选出几种吸 附剂。根据吸附质的性质选择吸附质的性质包括极性和分子的大小。若为非极性 的大分子物质，首选的应是活性炭。因为活性炭属于非极性吸附剂，且内部具有 范围较广的大小孔径，可以吸附直径变化范围很宽的非极性吸附质，如大多数有 机蒸气。若吸附质为极性小分子物质，则应考虑极性吸附剂，如硅胶、分子筛、 活性氧化铝等。(2)根据气体的浓度和净化要求选择对于浓度高但要求净化效率不高的场合， 就应尽可能地采用廉价的吸附剂，以降低生产成本。对于浓度较低但净化要求高 的场合，就应该考虑用吸附能力比
9、较强的吸附剂。对于气体浓度高、且净化效率 要求也高的场合，应考虑先采用廉价吸附剂处理，然后再采用吸附力强的吸附剂 处理的二级吸附处理方法或应用吸附剂浸渍的方法。根据吸附剂的来源选择在综合考虑以上诸因素的基础上，尽量选择一些价 廉，易得，且近距离能解决的吸附剂。2. 活性实验利用小型装置，对初选出的几种吸附剂进行活性实验，实验所用吸附质气体 应是任务规定的待净化气体。通过实验，再筛选出其中几种活性较好的吸附剂， 做进一步实验。3. 寿命实验在中型装置中，对几种活性较好的吸附剂进行寿命和脱附性能的实验。实验 气体仍必须是待处理的气体，实验条件应是生产时的操作条件，所用的脱附方式 也必须是生产中选定
10、的。这样经过吸附一脱附一再生反复多次循环，确定每种吸 附剂的使用寿命。4. 全面评估对初选的几种吸附剂，综合活性、寿命等实验，再结合价格、运费等指标进 行全面评估，最后选出一种既较适用，价格又相对便宜的吸附剂。吸附剂的选择是一项复杂烦琐的工作，需要仔细认真地进行。(二)、吸附装置的选择吸附装置是吸附系统的核心，工业上所使用的吸附装置共三大类，即固定床、 移动床和流化床。其中以固定床应用最为广泛。但不论是哪一类吸附装置，在进 行气体净化设计时，必须考虑基本要求。1. 吸附装置设计的基本要求吸附装置出口排气必须达到排放标准这是对吸附装置的最起码要求。按照 目前的规定，各类气态污染物的排放浓度必须达
11、到国家环保局颁布的大气污染 物综合排放标准(GB162971996)的规定，如果地方政府还有更严格的规定，还 必须执行地方政府的规定。1996标准的规定对过去的标准进行了修订，提出了 更严格的标准，今后随着可持续发展战略的实施，国家还会对标准进行更严格的 修订，因此，在设计吸附装置时应随时注意排放标准的要求。(2)设备选型要面向生产实际设备选型要考虑实际生产中的规模、排气量、排 污方式(连续或间歇，均匀排放还是非均匀排放)、污染物的物化特性、回收还是 进一步处理等因素，正确选择吸附装置和吸附工艺系统，尤其对一些特殊污染物 或特殊要求的场合。选择工艺系统时还应考虑生产的发展，留有适当的余地。尽可
12、能采用先进技术通过改进设备结构，使吸附装置能保持在最佳状态下 运行，使所设计的吸附系统处理能力大、效率高、收益大。(4)认真考虑经济因素 所设计的吸附装置和系统尽可能地简化，易于安装、维 修，使用寿命长，同时要使系统操作简便，易于管理，以节省投资及运行费用。2. 吸附装置的类型(1)固定床吸附系统 固定床，顾名思义，它是将吸附剂固定在某一部位上，在 其静止不动的情况下进行吸附操作的。它多为圆柱形设备，在内部支撑的格板或 孔板上放置吸附剂，使处理的气体通过它，吸附质被吸附在吸附剂上。固定床吸附器固定床吸附系统的核心装置是固定床吸附器。目前使用的固 定床吸附器有立式、卧式、环式三种类型。移动床吸附
13、器移动床吸附器的优点在于其结构可以使气、固相连续稳定地 输入和输出，还可以使气、固两相接触良好，不致发生沟流和局部不均匀现象。 由于气、固两相均处于移动状态，所以克服了固定床局部过热的缺点。其操作是 连续的，用同样数量的吸附剂可以处理比固定床多得多的气体，因此对处理量比 较大的气体的操作，选用移动床较好。但是，移动床有它的固有缺点。主要是由 于吸附剂处在移动状态下，磨损消耗大，且结构复杂，设备庞大。设备投资和运 行费用均较高。流化床吸附器 用于气态污染物治理的流化床吸附工艺是20世纪60年代发 展起来的，是固体流态化技术在气态污染物净化方面的具体应用。流化床是由气 体和固体吸附剂组成的两相流装置。之所以称为流化床，是因为固体吸附剂在与 气体的接触中，由于气体速度较大使固体颗粒处于流化状态。由于流化床的运动 形式，使它具有许多独特的优点。
