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化工机械手册 离子交换与吸附

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第十三章吸附与离子交换

第十三章吸附与离子交换

在气相吸附过程中，当吸附质的分压很低时， 吸附剂的吸附量与吸附质的分压成正比，这种吸附 称为亨利吸附。 此时，吸附等温线方程式可表示为
q kHp
(13-3)
式中q——吸附剂的平衡吸附量，m3•kg-1； kH——亨利系数， m3•kg-1•Pa-1 ； p——吸附质的平衡分压，Pa。
式(13-3)称为Henry方程式，对应的吸附等温 线为经过原点的线性等温线，如图13-1所示。
恒温恒压下，含吸附质的流体与吸附剂达到吸 附平衡时，吸附质在液相主体中的浓度称为平衡浓 度，单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的量称为平 衡吸附量或吸附量，即 m1 q (13-1) m 式中 q——吸附剂的平衡吸附量，kg· kg-1； m1——被吸附物质的质量，kg； m——吸附剂的质量，kg。
根据可逆吸附和单分子层假设，可导出 Langmuir方程式。对于气相吸附，Langmuir方程 式可表示为： k LqMp (13-7) q 1 k Lp
式中 q ——气体分压为p时的吸附量，m3•kg-1； qM ——吸附剂表面全部被吸附质的单分子层所覆盖时 的吸附量，m3•kg-1； kL ——Langmuir常数，Pa-1； p ——吸附质在气体混合物中的分压，Pa。
分子筛是一种人工合成的高选择性吸附剂，其主 要成分为SiO2和Al2O3等组成的结晶硅铝酸盐。 分子筛的晶体中有许多空穴，空穴之间有许多直 径相同的微孔相连。吸附时，比孔径小的分子，可通过 微孔进入孔穴，并吸附于孔穴的内表面上；而比孔径大 的分子则不能进入微孔，从而将分子直径大小不同的混 合物分离开来，起到筛分分子的目的，故称为分子筛。 分子筛具有按分子大小选择吸附的优点，因而在制 药化工生产中常用它来分离混合物。
吸附过程是吸附质在固体表面上不断吸附与解 吸的过程。在吸附初期，由于吸附的吸附质分子数 大大超过解吸的吸附质分子数，故在宏观上表现为 吸附。随着吸附过程的进行，吸附剂表面逐渐被吸 附质分子所覆盖，从而使吸附速度不断下降，解吸 速度不断加快。当吸附速度与解吸速度相等时，吸 附过程达到动态平衡，称为吸附平衡。

国际通用离子交换技术手册

国际通用离子交换技术手册

国际通用离子交换技术手册摘要：一、离子交换技术概述1.离子交换的定义2.离子交换技术的作用和应用二、离子交换系统组成及工作原理1.离子交换柱2.阳树脂和阴树脂3.离子交换过程三、离子交换技术的分类1.强酸阳离子交换剂2.弱酸阳离子交换剂3.强碱阴离子交换剂4.弱碱阴离子交换剂四、离子交换技术的应用领域1.水质净化2.医药工业3.化工行业4.电子工业5.食品饮料行业五、离子交换技术的优缺点1.优点2.缺点六、离子交换技术的操作与维护1.操作注意事项2.维护保养七、离子交换技术的发展趋势1.环保型离子交换剂的研究2.智能化离子交换系统3.绿色水处理技术正文：一、离子交换技术概述离子交换技术是一种广泛应用于水处理、医药、化工、电子和食品饮料等领域的高效分离技术。

它通过离子交换柱，使水中的阳离子和阴离子与交换柱中的阳树脂和阴树脂发生交换，达到脱盐、除碱、软化水等目的。

二、离子交换系统组成及工作原理离子交换系统主要由离子交换柱、阳树脂和阴树脂组成。

离子交换柱是一种装有阳树脂和阴树脂的柱状容器，水通过交换柱时，其中的阳离子和阴离子与树脂中的H离子和OH离子进行交换，从而实现水质的改善。

三、离子交换技术的分类根据离子交换剂的特性，离子交换技术可分为强酸阳离子交换剂、弱酸阳离子交换剂、强碱阴离子交换剂和弱碱阴离子交换剂。

其中，强酸阳离子交换剂主要用于去除水中的钙、镁离子；弱酸阳离子交换剂主要用于去除水中的重金属离子；强碱阴离子交换剂主要用于去除水中的有机酸和阴离子；弱碱阴离子交换剂主要用于去除水中的碳酸氢根离子。

四、离子交换技术的应用领域离子交换技术在水质净化、医药工业、化工行业、电子工业和食品饮料行业等领域具有广泛的应用。

例如，在水质净化方面，离子交换技术可以用于去除水中的钙、镁、铁、锰等硬度和有害离子；在医药工业中，离子交换技术可以用于纯化药物成分和提纯生物制品；在化工行业中，离子交换技术可以用于废水处理和产品分离提纯；在电子工业中，离子交换技术可以用于半导体器件的制造和清洗；在食品饮料行业中，离子交换技术可以用于水软化、脱盐和提纯果汁等。

吸附及离子交换

吸附及离子交换

第一节 吸附
图5-1中曲线3为 Freundlich（弗罗因德利希）吸附等
温线，抗生素、类固醇、激素等产品的吸附分离均符合此
吸附方程，即
q Kcn
（5-3）
式中K为吸附平衡常数，n为指数，均为实验测定常数。
可通过吸附实验，测定不同浓度c和吸附量q的关系，在双
对数坐标中，直线log q=nlogc+logK的斜率为n，截距为
c—溶液中吸附质浓度，kg（溶质）/ m3（溶液）。
图5-1中曲线2为Langmuir（朗格缪尔）吸附等温线，生物制品酶等
分离提取时适合此吸附方程，即
q q0c K c
（5-2）
式中q0和K是经验常数，可由实验来确定，在这种情况中，最容易的
方法是将q –1对c –1作图，截距是q0 –1，斜率是K/ q0，q0和K的单位分别
logK。当求出的n<1时，则表示吸附效率高，相反，若n>1，
则吸附效果不理想。
上述的吸附等温线同样适用于离子交换吸附。
第一节 吸附
图5-1中曲线1为线性等温线，表达的吸附方程为
q Kc
（5-1）
式中 q—单位质量吸附剂所吸附的吸附质量，kg(溶质)/kg(吸附剂)；
K—吸附平衡常数，m3（溶液）/kg（吸附剂）；
第一节 吸附
（3）交换吸附 吸附表面如为极性分子或离子所组成， 则它会吸引溶液中带相反电荷的离子而形成双电层，这种 吸附称为极性吸附。同时在吸附剂与溶液间发生离子交换， 即吸附剂吸附离子后，同时要向溶液中放出相应摩尔数的 离子。离子的电荷是交换吸附的决定性因素，离子所带电 荷越多，它在吸附表面的相反电荷点上的吸附能力就越强。
就吸附而言，各种类型的吸附之间不可能有明确的界 限，有时几种吸附同时发生很难区别。溶液中的吸附现象 较为复杂。

第九章 吸附与离子交换

第九章 吸附与离子交换

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树脂吸附剂的特点：
• • • • • 结构容易人为控制； 适应性大、应用范围广； 吸附选择性特殊、稳定性高。 再生简单，多数为溶剂再生。 在应用上它介于活性炭等吸附剂与离子 交换树脂之间，而兼具它们的优点，既 具有类似于活性炭的吸附能力，又比离 子交换剂更易再生。
穿透曲线的Flash示意图
固 定 床 吸 附 塔 示 意 图
固定床的操作 是间断的，因 为吸附饱和后 需要更换新炭
粒状活性炭 吸附层
21
活 性 炭 吸 附 柱
22
（2）移动床：
运行操作方式是原水从吸附塔底部流入和吸附 剂进行逆流接触，处理后的水从塔顶流出，再生 后的吸附剂从塔顶加入，接近吸咐饱和的吸附剂 从塔底排出，即吸附剂由上而下移动，所以称为 移动床。 • 按吸附剂排出的方式：间歇移动床和连续移动床。 • 移动床充分利用吸附剂的吸附容量，水头损失小。
具有剩余的表面能。当某些物质碰撞固体表面
时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表
面上，这就是吸附。
4
2、吸附的分类
吸附剂与吸附物质之间是通过 分子间引力(即范徳华力)而产 生的吸附
物理吸附 吸 附
离子交换吸附 化学吸附 吸附剂与被吸附物质之间产 生化学作用，生成化学键引 起吸附
（1）物理吸附特点
(fixed bed)
连续式
移动床
moving bed
流化床
expanded bed
（1）固定床： 废水处理中常用的吸附装置。 让废水连续地通过填充吸附剂的设备，这种动态 吸附设备中，吸附剂在操作过程中是固定的，所 以叫固定床。 • 固定床根据水流方向：升流式(up-flow)和降流式 (down-flow)两种。 • 降流式出水水质较好，水头损失较大，易堵塞。 • 升流式水头损失小，运行时间较长。不易堵塞， 但吸附剂易流失。

环境工程学节 离子交换和吸附

环境工程学节 离子交换和吸附

树脂 类型
有效 pH范
围
强酸性离 子交换树
脂
1~14
弱酸性离 子交换树
脂
强碱性离子 交换树脂
弱碱性离 子交换树
脂
5~14
1~12
0~7
7
7
（二）离子交换树脂的性质
2. 交换容量
定量表示树脂交换能力的大小，单位为mol/kg(干 树脂)或mol/L(湿树脂)；
交
全交换
换
容量
容 量
工作交 换容量
一定量的树脂所具有的活性 基团或可交换离子的总数量
树脂在给定工作条件下实际 的交换能力
8
（二）离子交换树脂的性质
3. 交联度 交联度较高的树脂，孔隙较低，密度较大，离子
扩散速度较低，对半径较大的离子和水合离子的交换 量较小，浸泡在水中时，水化度较低，形变较小，也 就比较稳定，不易破碎。
4. 交换势
水中交换离子的交换势大，交换离子越容易取代 树脂上的可交换离子，也就表明交换离子与树脂之间 的亲和力越大。
A、 小孔（微孔）：孔径在2nm以下，其表面积占总表面 积的95%以上，吸附量主要由小孔支配。
B、中孔（过渡孔）：孔径为2-100nm ,表面积占比表面积 的5%以下。它为吸附质提供扩散通道，影响大分子物质的吸 附。
C、大孔：孔径为100-10000nm，表面积只有0.5-2m2/g， 占比表面积不足1%，主要为吸附质提供扩散通道。
31
（一）吸附剂
1. 活性炭
※实际应用中，应根据吸附质分子的大小和活性炭
的细孔分布来选择合适的活性炭。
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（一）吸附剂
1. 活性炭 （3）活性碳的表面化学性质
活性炭是非极性的，但在制造过程中， 处于微晶体边缘的碳原子由于共价键不饱 和，易与氢、氧结合形成各种含氧官能团 ，具有微弱的极性。

离子交换与吸附

离子交换与吸附

中南大学 稀有金属冶金研究所
第（1）与（7）步骤为对流扩散，其速率在10－2m/S数量级， 而（ 4 ）为化学反应，其速率通常大于 10－ 2m/S, 因此都不可 能成为速度的控制步骤。（ 2 ）与（ 6 ）步骤称为膜扩散， （3）与（5）步骤为粒扩散，其速率都在10－5m/S数量级， 因此往往成为速度的控制步骤。
离子交换原理
中南大学 稀有金属冶金研究所
– 离子交换过程是被分离组分在水溶液与固体离子交 换剂之间发生的一种化学计量分配过程。
mRn B nAm nRm A mBn
– 吸附主要是通过离子交换剂上的固定基团与反离子 间的静电引力,同时也可能存在其它化学键合。
– 与萃取类比：
• 酸性络合萃取（阳离子交换） • 离子缔合萃取（阴离子交换）
中南大学 稀有金属冶金研究所
电解质溶液浓度与非交换吸入量关系
电解质溶液浓度 （元电荷物质浓度, mol/L）
0.01 0.1 0.32 1.0 3.2
非交换吸入量（Y／Q）％
0.01 ～1 ～8 ～50 ～250
离子交换动力学
• 从动力学角度上说，离子交换过程的实质是 – 水相与树脂相之间的传质过程
对离子交换设备的基本要求是：
（1）树脂与溶液应接触良好; （2）树脂在柱内停留时间要长，溶液在柱内停留时间在保证吸附率前提 下应尽量短; （3）树脂相与溶液相容易分离; （4）尽量减少或避免树脂的磨损与破碎。
中南大学 稀有金属冶金研究所
• 固定床
– 固定床是工程上使用最为普遍的一类离子交换设备 – 优点
道南势EDon:
当RA型阳树脂与强电解质AY的稀溶液接触时，树脂相中阳离子A ＋的浓度远远大于稀溶液中A＋的浓度，故少量A＋从树脂相进入溶 液相，而溶液中的极少量Y－进入树脂相，致使树脂相带负电荷， 溶液相带正电荷，从而在两相间形式一个电势差，称之为道南势 EDon。 显然道南势一建立，静电作用将阻止A＋继续进一步离开树脂相， 排斥Y－进入树脂相，直到浓度差所产生的作用与道南势的作用相 抵消即达到平衡为止。离子交换树脂对电解质的这种排斥作用， 通常称为道南排斥。所以一般情况下，稀溶液中可忽略中性分子 进入树脂相。

第六章吸附和离子交换

第六章吸附和离子交换

⑹ 炭分子筛
• 炭分子筛（CMS）较活性炭具有更小的孔径（2～10Å 接近分子大小的超微孔）和更窄的孔径分布，主要 用于分离更小的气体分子，如从空气中分离N2
➢活性炭的孔隙结构？
• 碳化后以微晶体存在，碳原子以六角晶格排列成片 状结构，片状结构堆积形成微晶体；活化后晶格间 生成的孔隙形成各种形状和大小的细孔。
⑸ 球形炭 • 球形炭化树脂是采用球形大孔吸附树脂为原料，经炭
化、高温裂解及活化制成的吸附剂。与其他形状活性 炭相比，球形炭化树脂不易掉屑而污染被处理物系， 且可与被处理气体或液体均匀接触，气体和液体通过 球形吸附剂床层时的阻力小。通过控制聚合条件，改 变原料配比等手段可得到不同孔结构和不同性能的炭 化树脂。
第六章吸附和离子交换
吸附与离子交换
主讲：杨丽芬
➢ 吸附现象
• 吸附现象很常见，吸附技术用在分离科学中是近100 多年的事。
➢ 什么是吸附？
• 利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有选择性吸 附能力，除去有害成分或提取目标产物，使其富集 在吸附剂表面的过程，即溶质从液相或气相转移到 固相过程。
➢ 吸附剂及吸附质
温度升高，吸附速度增 加
可逆，不改变原溶质的形状
不可逆（释放的物质有 化学变化）
➢ 吸附剂性能的要求？
1. 孔径和比表面积
孔径和比表面积是评价吸附剂性能的两个重要参数。 一般来说孔径越大比表面积越小，但是，孔径太小不
利于溶质分子在其中的扩散，适当的孔径有利于溶质 在孔隙中扩散，满足吸附容量和提高吸附操作速度。 比表面积要大：吸附只发生在固体表面几个分子直径 的厚度区域（表面吸附），如果单位质量的固体吸附 剂具有的表面积越大，溶质的吸附容量就越大。所以， 很多吸附剂有大量微孔结构。 2. 具有一定的吸附分离能力。

水处理原理与工艺课件-物理化学处理法2-离子交换、吸附_PPT幻灯片

水处理原理与工艺课件-物理化学处理法2-离子交换、吸附_PPT幻灯片

物化处理法应用的场合很多， 多用在废水的深度处理中，在自来 水的常规处理工艺以及工业给水的 处理工艺中，也常见到物化的处理 技术。
3
2.1 离子交换剂
离子交换剂的种类
根据母体材质的不同，离子交换剂可以分为无 机离子交换剂和有机离子交换剂两大类。
无机离子交换剂：沸石、磺化煤等，用得不多； 有机离子交换剂：又称离子交换树脂，一种高分 子聚合物电解质，使用最广泛。
➢转型膨胀率（％）:树脂从一种型号转为另一种型号时体积 变化的百分数。在交换容器的设计时需预留空间。
一般地，苯乙烯系阳树脂从Na型转为H型，转型膨胀率 5～10％；苯乙烯系阴树脂从Cl型转为OH型，膨胀率10～20 ％；丙烯酸系阳树脂的转型膨胀率很高，由H型转为Na型膨 胀率约为60~70%。
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(8) 其他性能指标
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离子交换树脂的保存
树脂宜在0～40℃下存放，当环境温度低于0 ℃或发现树脂 脱水后，应向包装袋内加入饱和食盐水浸泡；对长时期停运而 闲置在交换器中的树脂应定期换水；
通常强性树脂以盐型保存，弱酸树脂以氢型保存，弱碱树脂 以游离胺型保存，性能最稳定。
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离子交换树脂的预处理
树脂在使用前都要进行预处理，以除去杂质，最好分别用水、 5％HCl、2％～4％NaOH反复浸泡清洗两次，每次4～8h。
一般来说，阳树脂的密度大于阴树脂。
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(5) 树脂的交联度
树脂的交联度对树脂的许多性能有广泛的影响： 随交联度的增加，树脂结构紧密，微孔小，树脂含水
量降低，溶胀度减小，离子交换速度下降，在催化反应中 活性降低；但在另一方面，树脂对离子的选择性会有所增 加，机械强度改善，耐化学药品和氧化性能提高。
➢水处理中常用的树脂的交联度为7％～10％，此时，树 脂网架中平均孔隙大小约为2～4nm。

第5章 吸附与离子交换ppt课件

第5章 吸附与离子交换ppt课件

Na2Al2O4·xSiO2H2O = 2 Na+ + Al2O42-.xSiO2H2O
整理版课件
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2.5 吸附树脂
组成结构：有机高分子聚合物的多孔网状结构
特点：选择性好；解吸容易；机械强度好；流体阻 力较小；价格高。
类型：
非极性吸附剂——芳香族（苯乙烯等）
中等极性吸附剂——脂肪族（甲基丙烯酸酯等）
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高温炭化
活化,800~900℃
木材、煤、果壳
炭渣
活性炭
隔绝空气，600℃
活化剂：ZnCl2
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 吸附量 洗脱
粉末活性炭 小
大
大
大
难
颗粒活性炭 较小
较大 较小 较小 难
锦纶活性炭 大
小
小
小
易
粉末活性炭

整理版课件
锦纶活性炭 10
活性炭对物质的吸附规律
活性炭是非极性吸附剂，因此在水中吸附能力大于有 机溶剂中的吸附能力。
bp
单组分吸附： q qm 1bp
K Lp(1K Lp) q/qm
多组分吸附：
qi
qmi bi pi 1 bj pj
j 1
整理版课件
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2）Freundlick方程
q KC1/n 适于中等浓度吸附 式中：K、n——常数；
C——吸附质平衡浓度（g/L） q——吸附量 偏离理想吸附。实际吸附原因：表面不均 匀、吸附分子间的相互作用。
11
表1 木糖废水水质分析结果
CODcr/（mg·l-1） BOD5/（mg·l-1） pH 颜色 SS NH3-N
4628
1750
5.17 褐红色 267 21

生物分离工程第五章吸附分离及离子交换

生物分离工程第五章吸附分离及离子交换

生产特征
产物特性
悬浮聚合
组分：
单体、 引发剂（使单体变自由基具有反应活性）、 水、 分散剂(dispersant)。
分散剂类型：
1）水溶性有机高分子：吸附在液滴表面，形成保护膜。
主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等天然高 分子及其衍生物。多采用质量稳定的合成高分子。
2）不溶于水的无机粉末：包围液滴，起机械隔离作用。主要有碳 酸镁、滑石粉、高岭土等。
（二）活性炭的吸附机理
(1)物理吸附说 活性炭晶体是由诸多晶面组成的，晶面上碳原 子呈六方形格子排列，每个碳原子以共价键与相邻 的三个碳原子相键合，晶格中形成空穴或空隙，处 于晶体边缘这些空穴或空隙将出现未饱和键，具有 吸附活性。空隙度愈高表面积愈大，其活性点就愈 多，吸附活性将愈大。活性炭的吸附是由于范德华 力引起的物理吸附。
N-阿弗加德罗常数，s-被吸附分子的横截面积，在196°C 氮气分子的s = 1.6210-15 cm2。
（2）孔径
吸附剂内孔的大小和分布对吸附性
能影响很大。孔径太大，比表面积 小，吸附能力差；孔径太小，则不 利于吸附质扩散，并对直径较大的 分子起屏蔽作用， 通常将孔半径大于0.1μm的称为大 孔，2×10-3～0.1μm的称为过渡孔， 而小于2×10-3的称为微孔。大部分 吸附表面积由微孔提供。 采用不同的原料和活化工艺制备的 吸附剂其孔径分布是不同的。再生 情况也影响孔的结构。
（一） 活性炭分类
活性炭种类 颗粒大小 表面积 吸附力 吸附量 洗脱
粉末活性炭 颗粒活性炭
锦纶活性炭
小 较小
大
大 较大
小
大 较小
小
大 较小
小
难 难
易

国际通用离子交换技术手册

国际通用离子交换技术手册

国际通用离子交换技术手册摘要：I.离子交换技术简介A.离子交换技术定义B.离子交换技术应用领域II.离子交换技术的原理A.离子交换技术的基本原理B.离子交换技术的化学反应过程III.离子交换技术的分类A.阳离子交换技术B.阴离子交换技术C.混合离子交换技术IV.离子交换技术的操作流程A.离子交换技术的操作步骤B.离子交换技术中需要注意的问题V.离子交换技术的应用实例A.离子交换技术在水处理领域的应用B.离子交换技术在环保领域的应用C.离子交换技术在医药领域的应用VI.离子交换技术的优缺点分析A.离子交换技术的优点B.离子交换技术的缺点VII.离子交换技术的发展趋势A.离子交换技术的发展方向B.离子交换技术的未来市场前景正文：离子交换技术是一种应用广泛的化学分离技术，可以用于分离、浓缩、提纯各种物质。

离子交换技术的基本原理是通过离子交换剂与溶液中的离子进行交换，从而达到分离的目的。

离子交换技术可以应用于水处理、环保、医药等领域，具有重要的实用价值。

离子交换技术的基本原理是利用离子交换剂中的可交换基团与溶液中各种离子间的离子交换能力的不同，来实现离子的分离。

离子交换剂上的可交换基团可以与溶液中的离子进行交换，从而吸附溶液中的离子，达到分离的目的。

离子交换技术的化学反应过程包括离子交换剂与溶液中的离子间的交换反应和离子交换剂再生反应。

离子交换技术可以分为阳离子交换技术、阴离子交换技术和混合离子交换技术。

阳离子交换技术是利用阳离子交换剂与溶液中的阳离子进行交换，从而实现阳离子的分离。

阴离子交换技术是利用阴离子交换剂与溶液中的阴离子进行交换，从而实现阴离子的分离。

混合离子交换技术则是利用混合离子交换剂同时吸附溶液中的阳离子和阴离子，实现离子分离。

离子交换技术的操作流程包括预处理、吸附、洗涤、置换和再生等步骤。

预处理是指对溶液进行初步处理，以去除杂质和保护离子交换剂。

吸附是指利用离子交换剂吸附溶液中的离子。

吸附与离子交换

吸附与离子交换

R A


B

R B


A

R-A+称为阳离子交换剂，R-称为固定离子，
A+称为抗衡离子或反离子。
R+A-称为阴离子交换剂，在与溶液接触时能与溶液中 的阴离子B-发生离子交换反应
R A B



R B


A

离子交换树脂进行电解质分离有三类反应： 1)分解盐的反应 强型离子交换树脂能够进行中性盐的分解反应，生成相应 的酸和碱，
3)离子交换反应 盐式的强、弱型树脂均能进行交换反应。但强型树脂的选 择性不如弱型树脂的选择性好，但可用相应的盐直接再生
2 RSO 3 Na Ca
2
( RSO 3 ) 2 Ca NaOH
交换后的(R—SO3)2Ca可用浓NaCl溶液进行再生 弱型树脂需用相应的强酸和强碱再生。
R 2 Ca HCl 2 RH CaCl
R CS H NaCl R CS Na HCl R AS OH NaCl R AS Cl NaOH
下标 C表示阳离子交换树脂， A表示阴离子交换树脂， S表示强型树脂。
2)中和反应
强型和弱型树脂均能与相应的碱和酸进行中和反应。 强型树脂的反应性强，反应速度快，交换基团的利用率高， 但中和得到的盐型树脂再生困难，再生剂用量多。弱型树 脂中和后再生剂用量少，可接近理论用量。
四、吸附动力学过程与吸附速率
1．吸附速率：当流体与吸附剂接触时，单位时间内吸附 的吸附质的量。吸附速率是设计吸附装置的重要依据。 吸附速率与物系、操作条件及浓度有关。 2．吸附机理：非稳态的扩散传质过程
1）外扩散过程：吸附质从流体主体通过分子扩散和对流 扩散的形式传递到固体吸附剂的外表面的过程。

吸附和离子交换

吸附和离子交换

四、吸附剂
1. 活性炭
活性炭的再生
再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情 况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复 它的吸附能力。
在高温条件下，提高了吸附质分
子的能量，使其易于从活性炭的
加热再生法 活性点脱离；而吸附的有机物则
在高温下氧化和分解，成为气态
再
逸出或断裂成低分子
生
方
法
化学再生法
第二节 吸附
A 冰箱除异味 B 变色硅胶
吸附现象
一、吸附概述
一、吸附概述
1 吸附法功能与特点
功能 去除水中溶解态微量污染物。
有机物 胶体粒子 重金属离子 放射性元素 其他（微生物、余氯、臭味、色度）
一、吸附概述
1 吸附法功能与特点
特点 深度处理 可回收有用物料 进水预处理要求高 运转费用贵
2. 腐殖酸类吸附剂 天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等。将富含腐
殖酸的物质用适当的粘合剂制备的腐殖酸系树脂。 含有活性基团，有阳离子吸附性能，对阳离子的吸
附，包括离子交换、鳌合、表面吸附、凝聚等作用。 同时还可以吸附废水中的许多金属离子，如汞、铬、
锌、镉、铅、铜等。
四第、二节吸附主要剂吸附剂
3. B.E.T 吸附等温式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
qe
BaC e
(Cs - Ce)1 (B -1)(Ce/Cs)
式中 a ，B——常数； Cs ——吸附质饱和浓度，mg/L Ce ——平衡浓度，mg/L。
三、影响吸附的因素
衡量 指标
吸附能力 吸附速度
吸附 阶段
颗粒外部 扩散阶段
孔隙扩散 阶段
吸附量，mg/g;
Q0－吸附剂的最大吸附量, mg/g; b －Langmuir 常数, L/mg。

离子交换与吸附

离子交换与吸附
40g/L NH4NO3 吸附法是利用物质在固相（吸附剂）及流动相（溶液）之间的分配实现分离的方法。 P204＋R3N＋混合醇 由于树脂的特殊选择性，共存阴离子，主要是硼的吸附率显著低于钨。 一般树脂用量按单个吸附槽矿浆量的1. （vi）其它类:如某些硫化物、硫酸盐。 浓度为28g/L左右的富钨解析液用氯化铁沉淀并控制最终PH为～，得到钨精矿.
§3.9 离子交换与吸附法在冶金中的应用
§ 3.9.1 概述
离子交换树脂用于色层分离的情况在下一章 讨论。本章仅介绍离子交换树脂吸附法及无机离 子交换剂与活性炭，大孔吸附树脂在吸附方面的 某些应用。
加利福尼亚州西尔斯盐湖水中含有 约70 mg/L WO3，总量估计约为万吨 WO3，相当 钨埋藏量的50～60％。用 离子交换法从母液中回收钨。
24hr。
• 饱和金的树脂在用硫脲解吸前需经过一系列净 化步骤：首先用水洗去夹带的矿泥与木屑，再 用4－5％的NaCN溶液洗去树脂上吸附的铜、铁、 氰络合离子，经水洗后再用20－30g/L H2SO4解 吸树脂上的锌、钴、氰络离子及氰根。
• 解吸剂组成为9％的硫脲[CS(NH2)2]＋3％的硫酸。
(Sm、Eu、Gd)2O3 26.32
Nd2O3 30.89 轻中稀土 90.17 钇及重稀土 9.83
§ 3.9.4 无机离子交换剂及其应用
无机离子交换剂大致可分为下列六类： （i）铝硅酸盐类：包括天然的蒙脱土，各种沸石及合成的各种
分子筛。 （ii）不溶性多价金属酸式盐，多价金属包括锆、钛、铈、锡等，
对钨有特殊选择性的由8－羟基喹啉， 乙二胺、间苯二酚和甲醛聚合的树脂 （HERF树脂）。交前液PH＝8～，线 流速～20cm/min，处理溶液体积为床 体积60倍，吸附率达95～100％。用 0.5%NaCO3作解吸剂，其用量为床层

第三章离子交换与吸附

第三章离子交换与吸附
分离形式： 柱分离， 电渗析隔膜， 离子交换纸上色层， 离子交换纤维薄层。
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优点：
吸附的选择性高， 适应性强，
处理对象广， 多相操作，分离容易，
使用设备简单。
离子交换剂可分为无机和有机两大类，这里 着重介绍人工合成的高聚物离子交换剂—— 离子交换树脂。
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1.2离子交换树脂的结构
柱直径：太细，柱内径向扩散，柱壁效应
2、离子交换剂的选择
粒度
交联度：阳离子树脂 ，一价碱金属 X16
二价碱土 X8
三价锕、镧金属离子 X4
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3、洗脱液的流速 流速增加，柱效下降
4、洗脱液中加络合剂
5、洗脱液的 浓度
峰体积与洗脱液浓度的n次方成反比。
6、洗脱液的酸度
若分离的离子是一元弱酸，氢离子浓度增加 ，峰体积减小。
3．树脂交联度
树脂的交联度也是影响树脂的选择性的重要
因素。交联度越大，对树脂选择性的影响就越大
，而交联度较小时，这种影响总减少到最后可忽
略不计。这是由于交联网络形成的筛网作用造成
的。
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五.离子交换层析法分离 条件的选择
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1、层析柱大小
柱长，分离度好，但柱太长，柱阻力增加，流 速减慢，分离时间延长。
强碱性基团：-N+(CH3)3OH 弱碱性基团：-NH2,-NH(CH3) ,-N(CH3)2 R-N+(CH3)3OH +Cl- ⇌ R-N+(CH3)3Cl- + OH-
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其他特种树脂
螯合性树脂：八羟基喹啉类树脂、水杨酸树脂
萃淋树脂：苯乙烯-二乙烯苯为骨架的大孔结 构和有机萃取剂的共聚物

国际通用离子交换技术手册

国际通用离子交换技术手册

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【实用版】
目录
1.离子交换技术的定义和原理
2.离子交换技术的应用领域
3.离子交换技术的具体应用案例
4.离子交换技术的发展趋势和前景
正文
一、离子交换技术的定义和原理
离子交换技术是一种固液分离的方法，它利用离子交换剂中的可交换基团与溶液中各种离子间的离子交换能力的不同来进行分离。

当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附，为维持水溶液的电中性，所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。

这种可逆性化学反应在水处理领域得到了广泛应用。

二、离子交换技术的应用领域
离子交换技术在水处理领域应用比较广泛，包括纯水物软化器、钠离子交换器、阴阳床、混合床等种类。

此外，离子交换技术还应用于垃圾渗滤液、煤化工、氯碱化工、湿法冶金、表面处理、食品饮料、制药、工业纯水、高纯水设备等水处理设备中。

三、离子交换技术的具体应用案例
离子交换技术在纯水制备中的应用十分广泛。

例如，钠型阳离子交换器可以去除水中的钙镁离子，从而实现软水器的功能。

另外，特殊树脂可以选择性吸附水中的重金属离子、酚类、糖类、医药中间体等，从而实现分离浓缩和精制等目的。

四、离子交换技术的发展趋势和前景
随着科技的发展，离子交换技术在水处理领域的应用将更加广泛。

未来，离子交换技术将朝着高效、环保、节能的方向发展，以满足不同领域的水处理需求。

Septor离子交换手册

Septor离子交换手册

P1连续离子交换技术原理离子交换技术是基于树脂功能基团与物料中特定离子的吸附作用进行的交换过程，离子交换是可逆的等当量交换反应。

传统的离子交换应用时采用固定床实现的，我们对固定床的工作过程进行分析发现，在交换过程中树脂床将分为三段，即饱和区、活性区（传质区）和新鲜树脂区。

随着交换进行，传质区不断下移直至底部交换完全。

整个过程只有传质区处于工作状态，饱和区和新鲜树脂区闲置，因此树脂利用率低。

为了提高树脂利用率，我们把传质区进行抽象分割成几个小单元，一旦上面的小单元饱和后就移出来进行洗水及再生操作，处理用的新鲜树脂单元又回到传质区底部循环使用，这样大大提高树脂的利用率。

为了能够实现树脂单元自动高效的运作，我们采用了全新的系统设计理念，把树脂柱小单元放到一个转盘上，通过转盘的转动来实现切换，而物料通过一个自动旋转分配法控制，把树脂柱分成交换、水洗、再生、漂洗等功能区域，当树脂单元到达指定区域就执行相应的工艺过程，这样可以实现每个过程独立进行，而整体工艺成连续运行。

P2 连续离子交换系统特点连续离子交换工艺应用适宜采用SepTor IX转盘式系统，此系统具有独特的结构设计：SepTor IX转盘式系统特点：1、此系统由三部分组成：绿色的地面固定部分作为整个系统的支撑结构；红色的指示部分作为旋转阀的固定阀板，用于连接外部物料进出，实现功能分区；蓝色的转盘及旋转阀板部分，旋转阀板与转盘同步旋转，转盘上的树脂柱进出口与阀板中的开口一一对应，经由程序控制每次顺序旋转一定角度。

2、系统主要部件为系统中间的旋转分配阀和树脂柱转盘，转盘用于摆放树脂柱，一般为10个一圈排列，每个柱体分成两层或三层，从而组成20柱或30柱系统；旋转阀板和指示阀板相应的阀口对应连通，保证物料在适当的时间进入相应的树脂柱，旋转分配阀通过液压实现平面密封，保证多孔阀门不泄露不串料。

3、系统提高了树脂利用率，可以节省大量树脂，因此总树脂用量少，结构紧凑占地面积小。

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