吸附的类型要点PPT学习教案

1、会计学1 吸附的类型要点吸附的类型要点 2 质。质。 第1页/共88页 3 第2页/共88页 4 生，而不能严格分开，是几生，而不能严格分开，是几 种吸附综合作用的结果，可种吸附综合作用的结果，可 能存在以某种吸附为主。能存在以某种吸附为主。 第3页/共88页 5 第4页/共88页 6 硅藻土过滤机 第5页/共88页 7 棒状活性炭：棒状活性炭：50mm， L=255mm 第6页/共88页 8 作用，吸附量以小孔吸附为主。作用，吸附量以小孔吸附为主。 第7页/共88页 9 第8页/共88页 10 第9页/共88页 11 第10页/共88页 12 第11页/共88页 13 第12页/共88页 1

2、4 第13页/共88页 15 吸附平衡，此时吸附质在溶吸附平衡，此时吸附质在溶 液的浓度液的浓度C叫平衡浓度。叫平衡浓度。 第14页/共88页 16 C吸附平衡时水中剩余的吸吸附平衡时水中剩余的吸 附质浓度附质浓度(g/L) 平衡浓度平衡浓度 q=f(C、T)，当当T不变时，即不变时，即T 恒定，则恒定，则q=f(C)，叫吸附等温叫吸附等温 线。线。 W CCV q )( 0 第15页/共88页 17 I I 利希公式利希公式 表示表示IIII型吸附等温线的有型吸附等温线的有BETBET公公 式式 第16页/共88页 18 （10-4） ac abc q 1 bcabq/1/1/1/1 n K

3、Cq /1 第17页/共88页 19 1/n=0.10.5，容易吸附；容易吸附； 1/n2，则难吸附。则难吸附。1/n较大则较大则 采用连续吸附，反之采用间采用连续吸附，反之采用间 歇吸附。歇吸附。 CnKqlg/ 1lglg 第18页/共88页 20 B常数；常数；C平衡浓度，平衡浓度， g/L Ss CCBCC BCq q /) 1(1)( 0 第19页/共88页 21 第20页/共88页 22 第21页/共88页 23 o o 朗谬尔式朗谬尔式 SS C C Bq B BqqCC C 00 11 )( m C B s mC Cqm S CCmC S C Cqm S C S CCm S C

4、C S C Cqm S C q /1 0 /1 )/(1 0 / /1)/(1)( 0 / ac abc q 1 第22页/共88页 24 tqV/ min)/( gg 第23页/共88页 25 散）散）U=f(c、d、搅动搅动) 第24页/共88页 26 粉末状活性炭比粒状活性炭粉末状活性炭比粒状活性炭 的吸附速度要快，接触时间的吸附速度要快，接触时间 短，设备容积小。短，设备容积小。 第25页/共88页 27 得越多的吸附质则越容易被得越多的吸附质则越容易被 吸附。吸附。 第26页/共88页 28 第27页/共88页 29 小取决于吸附速度小取决于吸附速度V，V大则大则 所需时间短。所需时

5、间短。 第28页/共88页 30 第29页/共88页 31 时从塔顶投加等量再生炭或时从塔顶投加等量再生炭或 新炭。新炭。 （3）流化床：吸附剂在塔内处）流化床：吸附剂在塔内处 于膨胀状态。于膨胀状态。 第30页/共88页 32 第31页/共88页 33 第32页/共88页 34 第33页/共88页 35 图 10-1 多柱串联试验 C Cb Ca Q 0 4 3 21 5 6 第34页/共88页 36 第35页/共88页 37 第36页/共88页 38 图 10-2 三 柱 串 联 操 作 1234 0Q1Q2Q3 Q Ca Cb C0 C 第37页/共88页 39 第38页/共88页 40

6、 图 1 0 - 3 移动床吸附塔构造示意图 溢流管 直流式 衬胶阀 出水 溢流水 进料斗 通气阀 滤头= 6 0 活性炭 进 水 截止阀 压力水 直流式 衬胶阀 = 6 0 水射器 冲洗水 第39页/共88页 41 原水由底部升流式通过床层，吸附 剂由上部向下移动。由于吸附剂保持流 化状态，与水的接触面积增大，因此设 备小而生产能力大，基建费用低。 流化床操作控制要求高，为防止吸附剂全塔混层，以充 分利用吸附容量并保证处理效果，塔内吸附剂采用分层流化 。所需层数根据吸附剂的静活性、原水水质水量等决定。 第40页/共88页 42 第41页/共88页 43 4.生物生物法：利用微生物的作用，法：

7、利用微生物的作用， 将被活性炭吸附的有机物加将被活性炭吸附的有机物加 以氧化分解。以氧化分解。 第42页/共88页 44 第43页/共88页 45 种种 类类处处 理理 温温 度度主主 要要 条条 件件 加热加热 再生再生 加热脱附加热脱附 高温加热再生高温加热再生 （炭化再生）（炭化再生） 100200 750950 （400500 ） 水蒸气、惰性气体水蒸气、惰性气体 水蒸气、燃烧气体、水蒸气、燃烧气体、 CO2 药剂药剂 再生再生 无机药剂无机药剂 有机药剂（萃取）有机药剂（萃取） 常温常温80 常温常温80 HCl、H2SO4、 NaOH、氧化剂、氧化剂 有机溶剂（笨、丙酮有机溶剂（笨

8、、丙酮 、甲醇等）、甲醇等） 生物再生生物再生 温式氧化分解温式氧化分解 电解氧化电解氧化 常温常温 180220 、加压、加压 常温常温 好气菌、厌气菌好气菌、厌气菌 O2、空气、氧化剂、空气、氧化剂 O2 表7-2 吸附剂再生方法 第44页/共88页 46 tKCVhKNCC e000 1/expln1/ln 第45页/共88页 47 VhKN/exp 0 1/ln 1 0 00 0 e CC KC h VC N t 1/ln 0 0 0 e CC KN V h 第46页/共88页 48 进 水C 0 取 样 口 2 3 1 出 水C 0 图 1 0 - 4 活 性 炭 炭 柱 （ 模 型

9、 试 验 ） 第47页/共88页 49 图 10-5 t对h的图解 截距ln( )-1/KC0 C0 Ce t h 斜率 N0 C0V 212 hhh 3213 hhhh 11 hh 1/ln/1 00 e CCKC 第48页/共88页 50 图 10-6 K、N0h0对V的图解 0 V N0 K h0 N0 h0 K 第49页/共88页 51 2 4 D Q V 1/ln 1 0 0 0 0 0 e CC KC h VC N t 第50页/共88页 52 tn/24365 nh D W 4 2 )(8760hnt 1000 0e CCnQt G )(76.8 0e CCQG 第51页/共88

10、页 53 %100 0 G G E 4 2 0 0 hnDN G %100 0 h hh E 第52页/共88页 54 第53页/共88页 55 第54页/共88页 56 设计 吸附容量的通水倍数：单位重量的炭可处 理的水量。若采用单柱吸附，则处理水量为 Va，通水倍数为Va/M；若采用多柱串联，则 每柱可处理水量增加到Vb，通水倍数为增加 为Vb/M。到达吸附终点时，去除的溶质总量 相当于穿透曲线与过C0点的水平线之间的面 积，可用图解积分求出： dVCC b V 0 0 ）（去除的总量（11-29 ） 第55页/共88页 57 设计 若为多柱串联，则串联级数为： a b V V n （11

11、-30） 通水倍数 装炭量 QT （11-31） 第56页/共88页 第57页/共88页 59 n（4）碳层密度）碳层密度=430kg/m3 第58页/共88页 60 第59页/共88页 61 第60页/共88页 62 第61页/共88页 63 废水初始浓度废水初始浓度 （mg/L） 平衡浓度平衡浓度 （mg/L） 活活 性性 炭炭 A 平衡浓度平衡浓度 （mg/L） 活活 性性 炭炭 B 100.520.5 201.21.05 402.92.3 8011.15.9 16030.022.2 32080.160.2 第62页/共88页 64 烧杯编号烧杯编号 活性炭量活性炭量 （mg） 平衡浓度

12、平衡浓度 （mg/L） （mg/mg） 1075.0 25044.0 0.124 310030.0 0.089 420017.5 0.0575 55006.7 0.0272 68003.9 0.0177 710003.0 0.0144 第63页/共88页 65 处理能力，处理能力，m3/d1859567720378.516000 除去的污染物除去的污染物染料染料杀虫剂杀虫剂酚酚多元醇多元醇 炼油废水炼油废水 COD 进水中有机物浓进水中有机物浓 度，度，mgL 20050200 400 2500 700250 出水浓度，出水浓度，mg L 无颜色无颜色酚酚11230 流速，流速，m3min1.

13、320.360.50.2611 接触时间，接触时间，min40-445375202450 活性炭规格，活性炭规格， mm 1240124O830830 活性炭用量，活性炭用量，m356.68吨塔吨塔36.8 384- 578(kg/d) 260吨吨 吸附床吸附床(池池)尺寸，尺寸， m 29 2.4410. 7(2个个) 3.25 9.3 1.24.6 3.63.6 7.8 装置类型装置类型 升沉式移升沉式移 动床动床 升流式移升流式移 动床串联动床串联 降流固降流固 定床定床 升流式移动升流式移动 床床 降流式吸降流式吸 附滤池附滤池 表7-4 部分工业废水吸附处理实例 第64页/共88页

14、66 第65页/共88页 67 活性炭和分子筛 巯基棉纤维和泡沫塑料 大孔性吸附树脂 硅胶、氧化铝等吸附剂 纳米材料 壳聚糖 磁微球等 第66页/共88页 68 活性炭是常用的吸附剂，表面积约100 1000 m2 /g ，粒度Au（）-Se（）Te（ ）As（）Hg（）-Ag（）Sb（）Bi （）Sn（）CH3HgIn（）-Pb（） Cd（）Zn（） 巯基棉对碱金属、碱土金属无亲和性；而对亲硫 元素吸附性能好。各种亲硫的金属成分可与较高浓 度的K、Na、Mg2、Ca2、Sr2、Fe3、Mn2 、Cr3分离。 第72页/共88页 74 水、粮食和土壤中W的测定 微分脉冲极谱催化波法，Mo有干扰

15、。控制pH2-7 试液流过巯基棉，W被定量吸附，用6N HNO3洗 脱后测定。 化学发光测定水、血液和矿石中Co Hg（）、Bi（）、 Pb（）、 Cu（）干 扰Co的化学发光测定。在pH4条件下，让试液流 过巯基棉，干扰离子被吸附，流出液可直接测定 。 第73页/共88页 75 泡沫塑料广泛用于各种介质中痕量无机及 有机化合物的富集分离，即它们可在稀溶液 中选择吸附多种有机和无机化合物，如油、 苯、三氯甲烷、苯酚以及I2、Hg（）、Au （）、Fe（）、Sb（）、Tl（）、 Re（）、Mo（）、U（）等。 第74页/共88页 76 聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料对Au、Tl的吸附 聚氨基甲酸乙酯泡沫

16、塑料由于含有聚醚氧结构，适 宜于接受1，2价络阴离子，它的吸附类似于阴离子交 换树脂的行为，有较好的选择性。等以离子形式存在 时，几乎不被泡塑吸附，只有以（MeX4）-型络离子 时，泡塑吸附才有可能。 环境样品中有机污染物的富集 聚氨酯类泡沫可用于富集痕量有机污染物，如空气 中PAHs，或水中的PAHs、有机杀虫剂和苯酚等。 第75页/共88页 77 大孔性树脂的特性 大孔吸附树脂是一种不含交 换基团的, 具有大孔结构的高 分子吸附剂。这是一种新型的 介于离子交换树脂和活性炭之 间的优良吸附剂。通常大孔性 树脂是聚苯乙烯和二乙烯苯的 共聚物，它们具有多孔性的巨 大网状结构。 第76页/共88页

17、 78 大孔吸附树脂具有吸附容量大、选择性好 、易于解吸、机械强度高、再生处理简便、 吸附速度快等优点, 特别适用于从水溶液中 分离低极性或非极性化合物。 第77页/共88页 79 XAD-2对PAHs、烷基苯、农药和除莠剂的富集 GDX-101对污水中吡啶碱硝基物苯胺类等微量有机化合物吸 附效果很好，再用CS2萃取洗脱进行GC-FID分析可满足排放 污水监测要求。 氨基糖甙样品脱盐：将碱性水溶液的氨基糖甙，通过大孔 吸附树脂，氨基糖甙能形成集中的吸附带，而盐溶液则快速 通过树脂柱，去盐后可用(10 - 20) %的含水醇或丙酮洗脱吸 附物。 冬虫夏草有效成分的吸附分离：H-103吸附树脂对核

18、 苷类化合物和芳香性氨基酸而与糖类和非芳香性氨基酸分离 第78页/共88页 80 分析科学学报，2000，16（4）：300 “纳米二氧化钛分离富集和 ICP-AES测定水样中Cr()/Cr()” 纳米材料是近年来受到广泛重视的新兴材料，纳米 粒子的粒径在1-100nm之间，属于原子簇与宏观物体 交界的过渡状态，它既非典型的微观体系，又非典型 的宏观体系，具有一系列新异的物理化学特性，具备 一些优于传统材料的特殊性能。其中一点是随着粒径 的减少，表面原子数迅速增大，表面积、表面能和表 面结合能都迅速增大，表面原子周围缺少相邻的原子 ，具有不饱和性，易于其它原子相结合而稳定下来， 因而具有很大的

19、化学活性。 第79页/共88页 81 研究表明，纳米材料对许多过渡金属离子具有很强 的吸附能力，且具有较高的选择性，是痕量元素分 析较为理想的分离富集材料。 在pH6.5条件下，纳米二氧化钛对溶液中的Cr() 选择性吸附，通过ICP-AES测定对水样Cr进行形态 分析。 二氧化钛为两性化合物，在中性或弱碱性条件下带 负电，它可以选择性地吸附Cr3+，而Cr() 以酸根 离子存在不被吸附。 问题：富勒烯可以作为分离富集材料吗？ 第80页/共88页 82 O O OH CH2OH NHCOCH3 n O O OH CH2OH NH2 n Chitin Chitosan 脱乙酰化 1、衍生 2、配位

20、 壳聚糖中的-NH2基非常活泼，可直接与金属离子发生螯合 ，同时-OH基也具有活性功能，也可以与金属离子发生作用 。 第81页/共88页 83 甲壳素（）是一种线性氨基多糖，广 泛存在于节足动物类（蜘蛛类、甲壳类）的翅膀或 外壳中。甲壳素的化学名为（，）乙 酰氨基脱氧葡聚糖，也称为聚（ 乙酰基葡糖胺）。由于型及 型氨键的作用，使甲壳素大分子间 存在有序结构。 壳聚糖（简称）是由甲壳素 经脱乙酰化反应转化变成的分子量为万 的生物大分子。壳聚糖的化学名为聚（，） 氨基脱氧葡聚糖。其分子链中 因脱乙酰基不完全通常含有乙酰氨基葡萄糖和 氨基葡萄糖两种结构单元。 第82页/共88页 84 由于甲壳素、壳

21、聚糖及其衍生物具有吸附、离子交换和潜 在分子手性等特性，它们在分析测试中的具有一定的应用， 包括复杂样品的分离富集、新型分离材料、膜分离以及手性 拆分等。 （1）在光度分析中的应用 一般认为，壳聚糖能通过分子中的氨基，羟基与金属离子 Hg2+，Ni2+，Pb2+，Cd2+，Cr3+，Mg2+，Zn2+，Cu2+，Fe3+ 都可形成稳定的螯合物。在分析测试中也可以用于复杂样品 中痕量金属元素的分离富集。 （2）在电分析中的应用 甲壳素、壳聚糖在电分析方面的应用主要在修饰电极和传 感器两个方面。 第83页/共88页 85 （3）色谱与电泳 组成壳聚糖的每个氨基葡糖含有一个伯胺基和两个 羟基，因此，在色谱分离过程中，分析物与壳聚糖固 定相之间可能存在三种不同的相互作用：氨基质子化 引起的阴离子交换作用，羟基的吸附作用以及其它疏 水作用。哪一个因素起主要作用取决于流动相的性质 。在色谱和电泳分析方面的主要应用有亲合色谱、毛 细管电泳添加剂和手性色谱固定相等方面。 第84页/共88页 86 从70 年代起，甲壳素和壳聚糖作为一类有效的分离介质，陆 续在分析化学杂志上有些报道。 甲壳素、壳聚糖及其衍生物 具有吸附、离子交换和潜在分子手性等特性，它们在分析测试 中的具有一定的应用，包括复杂样品的分离富集、