常見吸附劑吸附原理及性能特點

2021-02-25 建龍微納

 吸附是指流體（氣體或液體）與固體多孔物質接觸時，流體中的一種或多種組分傳遞到多孔物質外表面和微孔內表面富集在這些表面上形成單分子層或多分子層的過程。

被吸附的流體稱為吸附質，多孔固體顆粒本身稱為吸附劑。

圖1 吸附過程圖：先表面接觸(外擴散)開始吸附(內擴散)--吸附平衡

由於吸附質和吸附劑的物理化學性質不同，吸附劑對不同吸附質的吸附能力也不同，因此當流體與吸附劑接觸時，吸附劑對流體中的某個或某些組分相對其他組分具有較高的吸附選擇性，吸附相和吸餘相的組分可被富集，從而實現物質的分離。

吸附過程：可認為是濃縮的過程，也可以認為是液化的過程。因此，溫度越低、壓力越高吸附量越大。對於所有吸附劑，越容易液化（沸點越高）的氣體吸附量越大，越不容易液化（沸點越低）的氣體吸附量越低。

解吸過程：可認為是氣化或者揮發的過程。因此，溫度越高、壓力越低解吸越徹底。對於所有吸附劑，越容易液化（沸點越高）的氣體越不容易解吸，越不容易液化（沸點越低）的氣體越容易解吸。

圖4 越容易液化（沸點越高）的氣體吸附量越大，越不容易液化（沸點越低）的氣體吸附量越低。例外情況：N2、CO。

物理吸附分離原理：利用固體表面的原子或基團與外來分子間的吸附力（範德華力、靜電作用力）的不同實現分離。吸附力的大小與吸附劑和吸附質兩者的性質有關。

化學吸附分離原理：基於在固體吸附劑表面發生化學反應使吸附質和吸附劑之間以化學鍵力結合的吸附過程，因此選擇性較強。化學吸附一般速度較慢，只能形成單分子層且不可逆。

常見吸附劑主要包括：分子篩、活性炭、矽膠、活性氧化鋁四類。

圖8 分子篩孔道（大小高度均一，所有孔道完全一致）

分子篩：具有規整的微孔孔道結構，比表面積約500-1000m2/g，主要是微孔，孔徑分布在0.4-1nm之間。可以通過調整分子篩結構、組成及平衡陽離子的類型來改變分子篩的吸附特點。分子篩主要依靠特徵孔道結構及平衡陽離子與分子篩骨架之間的庫侖力場產生吸附作用，具有良好的熱穩定性和水熱穩定性，廣泛應用於各類氣相、液相的分離與淨化，分子篩作為吸附劑使用時具有選擇性強，吸附深度高、吸附容量大等特點；

活性碳：具有豐富的微孔和介孔結構，比表面積約500-1000m2/g，孔徑分布主要在2-50nm。活性炭主要依靠與吸附質產生的範德華力產生吸附作用，主要應用於吸附有機化合物、重烴類有機物吸附脫除、除味劑等；

矽膠：矽膠類吸附劑比表面積約300-500m2/g，主要是介孔，孔徑分布在2-50nm，其孔道內部表面具有豐富的表面羥基，主要用於吸附乾燥和變壓吸附制CO2等；

活性氧化鋁：比表面積200-500m2/g，主要是介孔，孔徑分布在2-50nm，主要應用於乾燥脫水、酸性廢氣淨化等。

相關焦點

  • 活性炭吸附的吸附原理及性能特點
    被吸附的流體稱為吸附質，多孔固體顆粒本身稱為吸附劑。由於吸附質和吸附劑的物理化學性質不同，吸附劑對不同吸附質的吸附能力也不同， 因此當流體與吸附劑接觸時，吸附劑對流體中的某個或某些組分相對其他組分具有較高的吸附選擇性，吸附相和吸餘相的組分可被富集，從而實現物質的分離。
  • VOCs治理中常見吸附劑種類及特點解析
    北極星VOCs在線訊:導讀：VOCs治理方法有多種，吸附法具有效率高、能耗低、操作簡單、可回收等優點，因而成為處理VOCs常見的方式之一。特別是用在工程項目的組合工藝如「光催化/低溫等離子+吸附」類的組合工藝上，此外，在大風量低濃度的有機廢氣治理中，也充當富集的預處理功能作用。
  • 吸附法去除氨氮廢水:常用的吸附劑你知道幾種?
    氨氮的去除原理主要是非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，影響去除氨氮的主要因素包括與吸附劑溶液作用時間、吸附劑用量、溶液中氨氮濃度、吸附劑的粒度和溶液的溫度等。在廢水處理實踐中，多種廢水經二級處理後仍達不到排放標準，需要對二級出水作進一步的深度處理。為此，吸附法還被用於深度脫氮。沸石吸附法在美國、日本已經成功地實現工業化。
  • 吸乾機如何正確選擇吸附劑?
    吸乾機（吸附式乾燥機）其工作原理是利用吸附劑吸附水分的特性來降低壓縮空氣中水分的含量，一般來說吸乾機出口氣的壓力露點達到-20℃~-70℃。常見的吸乾機吸附劑有活性氧化鋁、分子篩等，而吸乾機要獲得極乾燥壓縮空氣時（露點低於-60℃一下），分子篩是唯一的選擇。
  • 【乾貨】一文看懂吸附法VOCs的常見吸附劑和影響因素
    北極星大氣網訊: 近年來大氣汙染治理備受關注，吸附法是淨化揮發性有機物(VOCs)的主要方法之一，具有工藝成熟、操作簡單、能耗低、淨化效率高等優點。吸附劑的選擇是VOCs淨化的關鍵，同時如VOCs分子結構、外界環境因素也會影響淨化效果。本文重點介紹了不同吸附劑對VOCs的淨化，分析了影響VOCs吸附的其他因素，並展望了吸附法淨化VOCs的研究方向。
  • 清除劑的原理屬於化學吸附 其特點有哪些?
    **是不可逆的，也就是說產品不能循環利用，第二是化學吸附會產生新的化合物，新的物質，有可能對環境產生二次汙染。以活性炭為代表的炭類治汙產品，起工作原理屬於物理吸附，物理吸附的特點**是可以逆轉的，存在吸 附和脫附的過程，以活性炭為例，在日光暴曬後，可以多次重複使用！
  • 活性炭吸附的原理是什麼
    活性炭在水處理和空氣淨化中大量的應用，利用的就是其出色的吸附能力和淨化作用，那麼活性炭吸附的原理是哪些呢？果殼活性炭其實活性炭的吸附原理要嚴格講起來，分為「物理吸附」和「化學吸附」的兩種。物理吸附是由範德華力產生的，吸附質與吸附劑之間不發生化學反應，吸附過程快、可逆且無選擇性，當氣體中吸附質分壓降低或溫度升高時吸附質很容易脫附，實現了吸附質的回收及吸附劑的再生。
  • 「一種用於選擇吸附六價鉻的吸附劑」獲國家發明專利授權
    中國科學院蘭州化學物理研究所發明了一種用於選擇吸附六價鉻的吸附劑，近日獲得國家發明專利授權(一種用於選擇吸附六價鉻的吸附劑，專利號：ZL 201110212531.3，發明人：鄭易安 王愛勤)。
  • 吸附劑的種類及其比表面積孔徑測試研究
    吸附 劑一、概述    能有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質。    吸附劑一般有以下特點：大的比表面、適宜的孔結構及表面結構；對吸附質有強烈的吸附能力；一般不與吸附質和介質發生化學反應;製造方便，容易再生；有良好的機械強度等。
  • 改性沸石對水中微量汞的吸附性能
    隨著人們不斷對汞危害性認知的提高，含汞廢水的處理逐漸引起了廣泛關注，處理方法主要有化學沉澱、離子交換、電解法和吸附法等。相比之下，吸附法是一種操作簡便無汙染的簡單有效的方法。活性炭作為常見的吸附劑吸附容量大，去除效果好，但材料的獲得相對昂貴，不適用於大規模的工業處理。沸石作為一種架狀矽酸鹽礦物，廣泛分布與地球巖石圈中。
  • 活性炭對典型染料的吸附性能研究
    印染廢水是紡織工業產生的汙染最為嚴重的廢水，其排放量佔工業廢水總排放量的 10%以上，具有色度大、有機物濃度高、成分複雜、難生物降解等特點，是當前最主要的水體汙染源之一。對於印染廢水的處理，吸附法因其操作簡單、成本低、處理效果好而被認為是最有效的處理方法之一。活性炭具有內部空隙結構發達、比表面積大、物理化學性質穩定等特點，廣泛應用於印染廢水的處理。
  • VOCs吸附劑專利技術概述
    通過對VOCs吸附劑領域專利申請的檢索與分析，得知有關VOCs吸附劑主要包括以下幾大類：活性炭、分子篩、黏土、金屬有機骨架材料、有機吸附劑。1．活性炭活性炭是應用最廣泛的一類吸附劑，它具有疏鬆多孔的性質，具有較高的比表面積和較大的孔容積，對VOCs的吸附能力較強，尤其對苯系物等大分子VOCs的脫除效果顯著，但是對甲醛等小分子吸附性能較差。
  • 吸附層析技術的簡介及原理
    吸附作用是指某些物質能夠從溶液中將溶質濃集在其表面的現象。吸附劑吸附能力的強弱與被吸附物質的化學結構、溶劑的本質和吸附劑的本質有關。當改變吸附劑周圍溶劑成分時，吸附劑對被吸附物質的親和力便發生變化，使被吸附物質從吸附劑上解脫下來，這一解脫過程稱為「洗脫」或「展層」。 　　吸附層析是把吸附劑裝入玻璃柱內(柱層析法)或鋪在玻璃板上(薄層層析法)。
  • 嘉特維德推薦:吸附催化燃燒原理
    吸附催化燃燒的獨特優勢，使其具有以下特點： （1）、可再生使用。吸附劑飽和後通過脫附，催化劑可通過活化長期使用。（2）、起燃溫度低。吸附劑、催化劑的選擇 1、吸附劑的選擇 根據吸附對象的不同，可選用的吸附劑有活性炭，浸漬活性炭，活性氧化鋁，浸漬活性氧化鋁，矽膠、分子篩，泥煤、褐煤、風化煤，浸漬泥煤、褐煤、風化煤，焦炭粉粒，白雲石粉，蚯蚓類。
  • 去除氨氮廢水|常用的吸附劑 你知道幾種?
    北極星水處理網訊:在吸附法脫氮處理廢水方面，國內、外都大量做了研究，提出了多種可行工藝。重點主要集中在吸附法的機理、吸附劑的性質對比和再生方法的研究。研究較多的有沸石、粉煤灰、膨潤土等。氨氮的去除原理主要是非離子氨的吸附作用和與離子氨的離子交換作用，影響去除氨氮的主要因素包括與吸附劑溶液作用時間、吸附劑用量、溶液中氨氮濃度、吸附劑的粒度和溶液的溫度等。
  • 吸附法處理VOC有機廢氣
    通常VOCs吸附劑主要包括以下幾大類：活性炭、分子篩、黏土、金屬有機骨架材料、有機吸附劑。2.1．活性炭活性炭是應用廣泛的一類吸附劑，它具有疏鬆多孔的性質，具有較高的比表面積和較大的孔容積，對VOCs的吸附能力較強，尤其對苯系物等大分子VOCs的脫除效果顯著，但是對甲醛等小分子吸附性能較差。活性炭的表面官能團結構對活性炭吸附性能有重要影響。
  • 環保工程師《專業知識》:常用吸附劑及影響吸附的主要因素
    常用吸附劑及影響吸附的主要因素　　（1）常用吸附劑　　活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質酸、焦炭、木炭、木屑、爐渣和粉煤灰等，應用較多的是活性炭。　　（3）影響活性炭吸附的主要因素　　①活性炭吸附劑的性質　　其表面積越大，吸附能力就越強；活性炭是非極性分子，易於吸附非極性或極性很低的吸附質；活性炭吸附劑顆粒的大小，細孔的　　構造和分布情況以及表面化學性質等對吸附也有很大的影響。
  • 關於吸附劑的小知識
    吸附劑也稱吸收劑，可使活性成分附著在其顆粒表面，使液態微量化合物添加劑變為固態化合物，有利於實施均勻混合。是一種能夠有效地從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質。具有大的比表面、適宜的孔結構及表面結構；對吸附質有強烈的吸附能力；一般不與吸附質和介質發生化學反應。
  • 層析技術概念、原理、分類(各類層析特點)
    根據層析原理分類：常用分類法（1）吸附層析：固定相是固體吸附劑，通過對不同溶質吸附力強弱不同進行分離。（2）分配層析：利用兩相中的分配係數不同。1、吸附層析指混合物隨流動相通過固定相時，由於吸附劑對不同物質的不同吸附力，而使混合物分離的方法。
  • 吸附法的吸附過程和吸附速度
    在實際中，兩相接觸的時間是有限的，因此吸附量取決於吸附速度，而吸附速度又依吸附劑和吸附質性質的不同而有很大差異。所以，實踐中所需的吸附速度數據往往從理論上很難推導。目前吸附器的設計或憑經驗，或利用模擬裝置實驗求得，儘管有人提出了一些數學模型，但很難在實踐中得到應用從20世紀70年代之後，吸附分離技術作為一種新興的技術，取得迅速發展。它主要以碳分子篩、沸石等為吸附劑，利用吸附劑對氣體的選擇性吸附，從而使得不同氣體分離。與傳統的深冷法相比，吸附分離技術具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快、能耗低等特點。