《新型分离技术》课件—08吸附分离

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第六章吸附分离课件

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13
孔径和比表面积是评价吸附剂性能的重要参
数。一般来说，孔径越大，比表面积越小。比表面积直接影响溶质的吸附容量，而适当的孔径有利于溶质在空隙中的扩散，提高吸附容量和操作速度。
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14
• 离子交换剂（ion exchanger）
也称离子交换树脂。
由三部分组成：不溶性的三维空间网状结构构成的树脂骨架；与骨架相连的功能基团；与功能基团所带电荷相反的可移动的离子。
利用固体吸附的原理从液体或气体中除去有害成分或分离回收有用目标产物的过程称为吸附操作。
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3
• 马王堆中有木炭，可能用于吸湿和防腐? ...
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4
• 冰箱中除臭，活性炭。 • 工业应用，产品分离、脱色。
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5
吸附种类：物理吸附、化学吸附、离子交换
• 物理吸附吸附剂和吸附物通过分子间力（范德华力）
第六章吸附分离技术和理论
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1
6.1 吸附分离介质 6.2 吸附平衡理论 6.3 吸附过程传质动力学 6.4 固定床吸附 6.5 固定床吸附过程理论 6.6 膨胀床吸附 6.7 移动床和模拟移动床吸附 6.8 搅拌釜吸附
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2
• 吸附（adsorption）溶质从液相或气相转移到固相的过程。
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18
阴离子交换剂
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19
• 强碱性阴离子交换剂一种含三甲胺基称为强碱I型，另一种含二甲
基-β-羟基-乙基胺基团，称为II型。对使用的pH范围没有限制。
• 弱碱性阴离子交换剂功能团可以是伯胺基-NH2、仲胺基=NH、叔

化工吸附分离技术PPT

变温吸附
在不同温度条件下进行吸附，常用于分离沸点相近的组分。
吸附分离技术的应用领域
气体分离
液体分离
利用不同的气体在固体吸附剂上的吸附量不同，实现气体混合物的分离。如工业尾气的脱硫、脱硝处理。
利用不同的液体在固体吸附剂上的吸附量不同，实现液体混合物的分离。如废水处理、有机溶剂脱水等。
金属离子分离
有机物分离
利用固体吸附剂对金属离子的选择性吸附作用，实现金属离子的分离和纯化。如海水提铀、工业废水处理等。
利用固体吸附剂对有机物的吸附作用，实现有机物的分离和纯化。如天然气的脱硫、芳烃的分离等。
02
化工吸附分离技术分类
物理吸附分离技术
总结词
利用物理作用力进行吸附和分离的技术。
详细描述
物理吸附分离技术主要利用物质之间的范德华力或毛细管作用力进行吸附和分离。常见的物理吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛等。该技术适用于气体和液体的吸附和分离，具有操作简便、能耗低等优点。
开发高效吸附设备
研究新型吸附塔、过滤器等设备，提高设备效率和降低能耗。
再生与循环利用
对吸附剂进行再生和循环利用，降低生产成本和资源消耗。
环保法规与安全问题
严格环保标准
随着环保法规的日益严格，化工吸附分离技术需要更加注重环保和节能。
安全性能评估
对新型吸附剂和技术进行安全性能评估，确保生产过程中的安全可靠。
化工吸附分离技术
• 吸附分离技术概述 • 化工吸附分离技术分类 • 化工吸附分离技术应用实例 • 化工吸附分离技术的发展趋势与挑战 • 结论
01
吸附分离技术概述
吸附分离技术的定义
吸附分离技术
利用固体吸附剂的吸附作用，将混合物中的一种或多种组分吸附在固体表面，从而实现混合物中不同组分间的分离。

《吸附分离技术》课件

吸附分离技术的应用领域
01
02
03
04
化工领域
用于分离和纯化各种气体和液体混合物，如天然气、石油、
化学原料等。
环保领域
用于处理工业废水、废气，去除其中的有害物质，实现环保
治理。
能源领域
用于燃料油品脱硫、脱氮等处理，提高油品质量和环保性能
。
医药领域
用于药物提取、分离和纯化，以及生物制品的分离和纯化。
THANKS
感谢观看
实现高纯度产品的制备。
选择性
吸附剂可以选择性地吸附目标组分，从而实现复杂混合物的高选择性分离。
操作简便
吸附分离技术操作简单，易于实现自动化控制，降低了生产成本。
应用广泛
吸附分离技术适用于多种混合物的分离和纯化，尤其在气体、液体和固体的分离中具有广
泛应用。
缺点
再生困难
对于某些吸附剂，其再生比较困难，导致吸附剂的利用率降低。
《吸附分离技术》课件
• 吸附分离技术概述 • 吸附剂的种类与特性 • 吸附分离技术流程 • 吸附分离技术的优缺点 • 吸附分离技术的实际应用案例
01
吸附分离技术概述
吸附分离技术的定义
吸附分离技术是指利用固体吸附剂的吸附作用，将混合物中的一种或多种组分从混合物中分离出来的技术。
吸附分离技术是一种物理分离方法，通过吸附剂与混合物中不同组分之间的相互作用力来实现组分的分离。
控制吸附温度、压力、流速等条件，确保吸附效果最佳。
吸附机理
了解吸附剂与被吸附物质之间的相互作用机制，如物理吸附、化学吸附等。
解吸过程
解吸剂选择
选择能够将被吸附物质从吸附剂上解吸下来的溶剂或气体。

第八章-吸附分离法PPT课件

第八章吸附分离法
第一节概述
2021
1
前言
利用适当的吸附剂，在一定的pH条件下，吸附样品中的目标物质，然后再以适当的洗脱剂将吸附的物质从吸附剂上解吸下来，达到浓缩和提纯的目的。
广泛应用在各种生物行业，如酶、蛋白质、核苷酸、抗生素、氨基酸等的分离纯化中。
2021
2
吸附法的特点
1、可不用或少用有机溶剂
2、操作简便、安全、设备简单
3、生产过程pH变化小，适用于稳定性较差的物质。
缺点：选择性差，收率不高，特别是无机吸附剂性能不稳定，不能连续操作，劳动强度大。
应用：如需要的成分易吸附，可在吸附后除去不吸附和不易吸附的杂质，再将样品洗脱；当需要的成分较难吸附，则将杂质吸附除去，故吸附法常用来除杂。
D 氢键力另一种特殊的分子间作用力是氢键力。它是一种介于库仑引力与范德华引力之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都大。
吸附等温线
固体在溶液中的吸附，是溶质和溶剂分子争夺表面的净结果，即在固液界面上，总是被溶质和溶剂两种分子占满，如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶液中的溶质达到平衡时，其吸附量m应与溶浓中溶质的浓度和温度有关。
q* mc
m为分配系数。
适应条件：在低浓度范围之内成立。当浓度较高时，上式无效。
2021
19
吸附等温线
B)、Freundlich type 其经验公式为
q* kc1/n 其中， k 和 n 为常数， n 一般在 110之间。 Freundlich等温线可以描述大多数抗生素、类固醇、甾类激素等在溶液中的吸附过程。
离子的电荷是交换吸附的决定因素，离子所带电荷越多，它在吸附剂表面的相反电荷点上的吸附力就越强，电荷相同的离子，其水化半径越小，越易被吸附。

高等分离工程--08 吸附分离技术

吸附原理和吸附剂
碳分子筛：一种兼具有活性炭和分子筛特性的碳质吸附剂，非极性吸附剂，孔径分布均一，和气体分子直径相当（0.3-1nm)，种类：富氢碳分子筛和富氮碳分子筛，两者的机理不同，主要用于空气富氮，氧氮在碳分子筛上的平衡吸附量相近，但吸附扩散速率相差很大，氧吸附扩散速率快，而氮的吸附扩散速率慢，空气通过碳分子筛时，由于氧的吸附速率快，优先进入分子筛孔道被吸附，从而得到富氮产品。富氢碳分子筛主要根据吸附量的大小进行分离。
吸附原理和吸附剂工业用主要吸附剂： • 活性炭 • 硅胶 • 活性氧化铝 • 沸石分子筛 • 碳分子筛 • 活性碳纤维 • 聚酰胺 • 大孔吸附树脂
吸附原理和吸附剂活性炭：
一种多孔含碳物质的颗粒粉末，非极性的，疏水性和亲有机物的吸附剂，具有高的比表面积。比表面积 500-1000m2/g,孔径分布宽。生产主要原料：含碳物质如木材，泥炭，煤，石油焦，果壳，其中烟煤，无烟煤和果壳是主要原料。制备过程：原料处理，炭化和活化等步骤组成，不同原料制备过程略有差别。
吸附原理和吸附剂
吸附原理和吸附剂活性炭及活性炭纤维是非极性吸附剂，对非极性物质具有较强的亲和力。吸附规律： ①芳香族化合物吸附力＞脂肪族化合物; ②分子量大的化合物吸附力＞分子量小; ③水中对溶质的吸附力＞有机溶剂中对溶质的吸附力。
吸附原理和吸附剂硅胶：一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒，亲水性的极性吸附剂，孔径2-20nm，主要用于吸附水和甲醇。工业上主要用于干燥脱水，最大吸水量可达30%左右，但脱水深度不够，主要用于初脱水。制备方法：水玻璃为原料，与无机酸作用，中和沉淀出H2SiO3，经老化缩水，成型，洗涤，干燥，焙烧法制备。

吸附分离课件

抽余液与抽余液塔底物在抽余液塔进料/塔底换热器E-2601换热升温后进入抽余液塔C2601，用于转阀穹顶密封及吸附塔封头冲洗的对二乙基苯也返回到抽余液塔。抽余液塔顶气体经抽余液塔顶空冷器A-2601冷却后进入抽余液塔回流罐D-2604，罐顶气体经抽余液塔顶放空气冷凝器E-2604冷却后进入抽余液塔放空罐D-2605，液体自流回抽余液塔回流罐，放空罐中液体在过冷条件下会析出游离水。抽余液塔回流罐中物料全回流至抽余液塔顶，抽余液塔侧线抽出C8芳烃，在流量控制下进入抽余液塔侧线缓冲罐D-2603，作为异构化装置的原料送出。
从抽余液塔或抽出液塔底分出的一部分解吸剂（约占解吸剂循环总量的3%）送至解吸剂再蒸馏塔C2604处理。解吸剂再蒸馏塔热源为二甲苯塔底物料。塔顶气体是再生后的解吸剂,返回抽余液塔循环使用，塔底物是变质解吸剂,收集在塔底，定期用解吸剂再蒸馏塔底泵P-2610送到二甲苯分馏装置重芳烃塔底和重芳烃一起送出装置。装置内设解吸剂罐T-2601和吸附分离储罐 T-2602。解吸剂罐内是洁净的解吸剂，用于系统解吸剂的补充，为了防止由补充解吸剂带入系统重组分，补充解吸剂需要经解吸剂再蒸馏塔处理后再进入系统。吸附分离储罐用于储存装置维护时各用户排放的烃类，罐中物料可以经流量控制返回至抽余液塔。
抽出液塔底物与塔进料换热后与抽余液塔底的解吸剂混合，作为成品塔重沸器部分热源。抽出液塔重沸热源采用二甲苯塔顶物料。从抽出液塔顶分出的粗对二甲苯进入成品塔进料/ 塔底换热器E-2607,与成品塔底的物料换热升温后进入成品塔。塔顶气体经成品塔顶空冷器A-2603冷凝冷却后进入成品塔回流罐D-2607，回流罐底液体用成品塔顶泵P-2608升压后，一部分作为回流打回塔顶,另一部分送往歧化装置。塔底物即为对二甲苯产品，经成品塔底泵P-2607升压后，与成品塔进料换热后，经对二甲苯空冷器A-2604、对二甲苯后冷器E-2610冷却后送至中间罐区对二甲苯检查罐T2603。成品塔底重沸热源有两个，一个是抽出液塔和抽余液塔底的解吸剂，另一个是重芳烃塔顶气相物料。

新型吸附分离材料的制备与性能PPT幻灯片

说明高温有利于吸附
动态吸附性能研究
➢ 不同树脂对铀吸附的影响：PS1.0G PAMAM-PPA比PS-PPA先吸附平衡，吸附速率快，吸附效果
好，因为有树形分支，其中 PAMAM分子内部纳米空腔及较多的氨基配位增强了吸附能力
➢ 不同流速对铀吸附的影响：流速越小，吸附效果越好，流速越大，液体与树脂间的接触时间越短，不利于吸附，且树脂较易达到吸附饱和
➢ 不同解析剂的解吸结果：10%NaCl、 1mol/LHCl单作为解析剂时，只能
解析部分铀，而当两个合用时，解析率较高，解析完全。由于PAMAM 的配位基团较多，比较稳定，PSPPS较PS-1.0GPAMAM-PPA容易解析
➢ 吸附、解吸循环结果：26个循环后， PA-PPA与PS-1.0G PAMAM-PPA的吸附率仍然在90%以上。PA-PPA与 PS-1.0G PAMAM-PPA相比，PAPPA树脂的吸附效果经过多次循环后较PS-1.0G PAMAM-PPA好，说明树脂支链越短，越稳定
等温吸附
(1)
(2)
(3)
不同温度下的(1) Langmuir、(2) Freundlich及(3) Tempkin拟合图
Langmuir constants Freundlich parameters
Tempkin constants
T(℃) Q0/
b/
mg/g L/mg
R2
KF
1/n
R2
bT
BT/
AT/
J/mol L/min
R2
5 89.75 0.076 0.9933 49.39 0.15 0.7514 0.86 9.65 16.35 0.8201
15 101.51 0.089 0.9944 57.94 0.13 0.8254 0.90 9.26 26.95 0.8799

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（20℃）
具有不同表面结构的离子交换树脂
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(a) 普通型 (b)凝胶型 (c)大孔型 (d)膜状型（e）薄壳型
在吸附剂上的吸着与离子交换机理
(a) 可塑物质对染料分子的吸着 (b) 多孔聚合物吸着剂中的吸附 (c) 阳离子交换剂网状结构中的离子交换
螯合型离子交换树脂功能基
功能基团
亚氨二乙酸
聚胺（含聚乙烯亚胺）磷酸
氨基磷酸硫醇
二硫代氨基甲酸偕胺肟
葡萄糖胺
团及其选择性
基团结构式
选择性大小次序
－N(CH2COOH)2 －（NHCH2）n NH2
Hg2＋＞Cu2＋＞UO22＋＞Pb2＋＞Fe3＋＞Al3＋＞Cr3＋＞Ni2＋＞Zn3＋＞Ag＋＞Co2＋＞Cd2＋＞Fe2＋＞Mn2＋＞Ba2＋＞Ca2 ＋＞Sr2＋＞Mg2＋＞Na＋
4. 吸附剂对吸附物易脱附，有利于重复使用，寿命长。吸附剂的寿命与所用离子交换树脂和沸石本身的机械强度有关，此外还与操作条件，原料和解吸剂的性质有密切关系。操作压力、操作温度、原料中的杂质、细菌对吸附剂表面的污染、原料或脱附剂对吸附剂的溶胀，以及化学作用都会影响吸附剂的寿命。
脱附剂的选择
脱附剂也称清洗剂，在选取合适脱附剂时，不仅要考虑其粘度的大小对流动性的影响、其是否会与料液或吸附剂起化学反应、对料液的溶解度大小等，同时还需满足以下两个基本条件：
80-700
－
A型沸石分子筛的性质和应用
分子筛规格 3A
阳离子
K＋
分子筛笼孔结构的分子式
K12[(AlO2)12(SiO2)12]
孔径 nm
0.29
典型应用实例反应气体的干燥
4A
Na＋
Na12[(AlO2)12(SiO2)12]
0.38
水分子、CO2的去除；
空气分离
5A
Ca2＋
Ca5Na2[(AlO2)12(SiO2)12] 0.44
＞Au2＋＞Hg2＋＞Pt2＋＞Pd2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞Zn2＋＞Cd2 ＋＞Ni2＋＞Co2＋＞Ag＋＞Mn2＋＞＞Ca2＋,Mn2＋,Na＋
－PO3H2
－NHCH2PO3H2 －SH ＞NCS2H －C(NOH)NH2
－N(CH2(CHOH)5H)CH3
Th4＋＞U4＋＞UO22＋＞Fe3＋＞Be2＋＞稀土类＞H＋＞Ag＋＞Cd2＋＞Zn2＋＞Cu2＋＞Ni2＋＞＞Co2＋＞Mn2＋＞Ca2＋＞ Na＋
吸附剂的选择原则
若对某一已知混合物体系需通过吸附分离来实现其产物的提取与纯化、或物流的净化、或毒物的去除等目的，则一般要掌握以下二个选择原则：
1. 有尽可能大的比表面积，以增大其吸附能力；
2. 对组分有足够的选择性，以提高被分离组分的分离程度。
3. 粒度均匀、适中，分离柱中流量就分布均匀。粒度小，表面积增加，对分离有利，但填充床压力损失随之增大，操作压力增加，从而增加了设备投资。
11
0.62 － 200-350
－
1.09
0.5-1.0 0.6-0.8
400-1500 1
200-700
－
0.9－1.1 400－550 －
沸石分子筛
极性-亲水
0.29-1.0
0.2-0.5
0.9－1.3 400-750
20-25
聚合物吸附亲-疏水两性
4.0－25.0
0.4-0.55
－
剂
• 由溶质的分子官能基的极性大小而定，其次序一般为: -CO2H ＞-OH＞NH-＞SH＞-CHO＞-C=O ＞-CO2R＞-OCH3＞-CH=CH-
• 对活性碳一类非极性固定相吸附剂，则次序相反。
吸附特征及效率
优惠与非优惠吸附线
（a）优惠吸附 (b) 线性吸附 (c) 非优惠吸附（d）S型吸附优惠吸附等温线：溶液浓度增高，等温线的斜率减小，浓度波前沿中高浓度一端
1.其选择系数应尽可能接近于1，以便脱附剂和待脱附组分之间进行可逆的吸附交换；
2.脱附剂易与被脱附组分分离。如沸点差异较大可用简单蒸馏分开。
•常用的脱附剂有饱和碳氢化合物的已烷、庚烷、环已烷；芳烃的苯、甲苯、卤化物的四氯化碳、二氯甲烷、二氯甲烷；醇类的甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。
极性溶质分子在极性固定相上的冲洗次序
空气分离、线性烷
烃分离
10A
Ca2＋
Ca43[(AlO2)86(SiO2)86]
0.80
空气分离；硫醇去
除
13A
Na＋
Na86[(AlO2)86(SiO2)86]
0.83
空气分离；硫醇去
除
活性炭吸附空气中溶剂蒸气的吸附平衡
1.-CCl 2. 醋酸乙酯 3.苯 4.乙醚 5.乙醇 6.氯甲烷 7.丙酮
Cu2＋＞Ca2＋＞Zn2＋≈Fe2＋＞Ni2＋＞Cd2＋＞Cr2＋＞Na2＋
Ag＋＞Cu2＋＞Pd2＋＞Cd2＋＞＞Zn2＋＞Ni2＋＞Fe3＋＞Ca2
＋
Hg＋, Au3＋,Ag＋, Cr6＋
Cu2＋,Ru2＋,Au2＋,Rh2＋,V2＋,Pb2＋,U2＋,Pt2,Fe3＋,Mo2＋,对以上元素有较大选择性 Cu2＋＞Ni2＋＞Co2＋＞Zn2＋＞Mn2＋对BO32＋有特殊的吸附性
• 吸附剂有各种形状，如细粒、柱形、球形、薄片形或粒度在50μm ～1.2cm 的粉末。吸附剂的平均孔径大致在1.0～10.0 nm、空隙率在30～85％之间。
商用多孔吸附剂的基本特
吸附剂
表面特性
性
平均孔
空隙率
径 nm
εp
颗粒密度 g/cm3
表面积 m2/g
吸附水蒸气
(wt)%
活性氧化铝
亲水，无定型
第8章
吸附、离子交换和色谱分离
—吸附、离子交换、色谱
吸附与离子交换的基本要素
吸附剂
• 大多数固体能吸附气体和液体，但没有选择性，只有少量的物质具有选择性吸附能力。
• 对气体或液体混合物中某一组分具有选择性吸附并且吸附能力较大的物质称为吸附剂。
• 吸附剂的一个重要特征:多孔结构，比表面很大，在 300 ～ 1200m2 之间。根据国际纯化学与应用学会（ IUPAC）的孔大小的定义，微孔小于2.0nm，介孔在 2.0～50.0nm，大孔则指大于50.0nm。
1.0-7ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
0.4－0.5
0.9－1.25 150－320 7
硅胶：小孔
大孔
亲水、疏水、无定型
2.2-2.6 10.0-15.0
活性碳：小孔
大孔
碳分子筛
疏水、无定型疏水
1.0-2.5 ＞3.0
0.2－2.0
0.4－0.5 0.5－0.71
0.4－0.6 －
0.35－0.41
0.8－1.3 650-850