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1、1第第5章章 吸附与离子交换吸附与离子交换5.1 吸附吸附5.2 离子交换离子交换25.1 5.1 吸附吸附吸附：指流体与固体多孔物质接触时，流体中的一种或多种组分传递到多孔物质外表面和微孔内表面并附着在这些表面的过程。特点：常用于稀溶液的分离，操作条件温和，适合于热敏性物质的分离，可直接从其他分离过程或反应过程耦合，改善过程的动力学和热力学关系，溶质和吸附剂之间的相互关系有时非常复杂。3吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附过程通常包括：待分离料液与吸附剂混合、吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附吸附质被吸附到吸附剂表面、料液流出、吸附质解吸回收等四个过程。质解吸回收等四个过程。
2、料液与吸料液与吸料液与吸料液与吸附剂混合附剂混合附剂混合附剂混合吸附质吸附质吸附质吸附质被吸附被吸附被吸附被吸附料液料液料液料液流出流出流出流出吸附质解吸附质解吸附质解吸附质解吸附吸附吸附吸附Step1Step2Step3Step441.吸附分离原理及其分离常见的吸附类型及其主要特点w物理吸附物理吸附：吸附作用力为分子间引力、无选择性、无需高活化能、吸附层可以是单层，也可以是多层、吸附和解吸附速度通常较快。w化学吸附化学吸附：吸附作用力为化学键合力，需要高活化能、只能以单分子层吸附，选择性强、吸附和解吸附速度较慢。5物理吸附选择性吸附：选择性吸附：固体表面的原子或基团与外来分子间的引力分子筛效
3、应：分子筛效应：尺寸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通过微孔的扩散：通过微孔的扩散：气体在多孔固体中的扩散微孔中的凝聚：微孔中的凝聚：毛细管效应导致多孔固体周围的可凝缩气体会在与器孔径对应的压力下在微孔中凝聚6理化指标理化指标物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附吸附作用力吸附作用力吸附作用力吸附作用力 分子间引力分子间引力分子间引力分子间引力化学键合力化学键合力化学键合力化学键合力选择性选择性选择性选择性较差较差较差较差较高较高较高较高所需活化能所需活化能所需活化能所需活化能低低低低高高高高吸附层吸附层吸附层吸附层单层或多层单层或多
4、层单层或多层单层或多层单层单层单层单层可逆性可逆性可逆性可逆性可逆可逆可逆可逆不可逆不可逆不可逆不可逆发生吸附温度发生吸附温度发生吸附温度发生吸附温度低于吸附质低于吸附质低于吸附质低于吸附质临界温度临界温度临界温度临界温度远高于吸附质远高于吸附质远高于吸附质远高于吸附质沸点沸点沸点沸点达到平衡所需时间达到平衡所需时间达到平衡所需时间达到平衡所需时间快快快快慢慢慢慢7吸附分离过程分类：变温吸附分离变压吸附分离变浓度吸附分离色谱吸附分离循环吸附分离技术82.常用吸附剂吸附剂的要求交换容量结构（多孔、立体网状）选择性组成稳定性结构、组成吸附剂的种类1）无机：硅胶、氧化铝、磷酸钙凝胶、沸石等2）有机：
5、活性炭、（大孔）吸附树脂、纤维素等92.1活性炭（Active carbon） 活活性性炭炭是是常常用用的的吸吸附附剂剂，表表面面积积约约100 - 1000 m2 /g ，粒粒度度1，膜扩散控制；He1，颗粒扩散控制。Ve3.0，膜扩散控制；0.3Ve3.0，膜扩散与颗粒扩散同时作用。715.离子交换过程的设备与操作方式搅拌槽流化床固定床移动床间歇式半连续式连续式72逆流再生固定床逆流再生固定床再生液饱和程度特点：再生效果好，耗量可降低20%以上低出水水质明显提高原水水质适应范围扩大，对硬度较高原水仍能保证出水水质中再生废液中再生剂有效浓度低工作交换容量提高高操作较复杂从而使底部再生效果好及
6、剂量低等（以H型树脂与含钠盐进行交换为例，即能降低钠的泄漏）7374第5章 吸附与离子交换w软水和去离子水的制备水的软化机理RNa+Ca2+、Mg2+=RCa2+、Mg2+Na+水的软化工艺过程原水（自来水、井水、山水等）原水（自来水、井水、山水等）原水（自来水、井水、山水等）原水（自来水、井水、山水等）NaNa型酸性阳离子型酸性阳离子型酸性阳离子型酸性阳离子交换树脂交换树脂交换树脂交换树脂软水软水软水软水去离子水的制备原理RH+ROH+MeX=RMe+RX+H2O去离子水制备工艺过程原水原水原水原水强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂强酸性阳离子交换树脂强碱性阴离子交
7、换强碱性阴离子交换强碱性阴离子交换强碱性阴离子交换树脂树脂树脂树脂混合床混合床混合床混合床去离子水去离子水去离子水去离子水75硬水软化762）链霉素链霉素为强碱性抗生素 ，在pH48时稳定。w种类w功能基团性质w交联度及其离子交换容量和稳定性w介质的pH值 w离子交换剂的离子形式w淋洗剂w洗脱剂773）胰蛋白酶胰蛋白酶的等电点pI为10.1，在酸性条件下较稳定 ，分子量为22400。w种类 w功能基团性质w交联度及其离子交换容量和稳定性w介质的pH值 w离子交换剂的离子形式w淋洗剂w洗脱剂78本章小节：作业：1.何谓离子交换法何谓离子交换法?一般可分为那几种一般可分为那几种?2.离离子子交交换换树树脂脂的的结结构构、组组成成？按按活活性性基基团不同可分为那几大类？团不同可分为那几大类？3.离子交换树脂的命名法则是什么？离子交换树脂的命名法则是什么？4.离子交换树脂有那些理化性能指标？离子交换树脂有那些理化性能指标？
