一、吸附分離過程概述
吸附是指流體(氣體或液體)與固體多孔物質(zhì)接觸時(shí),流體中的一種或多種組分傳遞到多孔物質(zhì)外表面和微孔內(nèi)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(zhì),由于吸附質(zhì)和吸附劑的物理化學(xué)性質(zhì)不同,吸附劑對(duì)不同吸附質(zhì)的吸附能力也不同,因此當(dāng)流體與吸附劑接觸時(shí),吸附劑對(duì)流體中的某個(gè)或某些組分相對(duì)其他組分具有較高的吸附選擇性,吸附相和吸余相的組分可被富集,從而實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離。
二、吸附/解吸過程
吸附過程:可認(rèn)為是濃縮的過程,也可以認(rèn)為是液化的過程。因此,溫度越低、壓力越高吸附量越大。對(duì)于所有吸附劑,越容易液化(沸點(diǎn)越高)的氣體吸附量越大,越不容易液化(沸點(diǎn)越低)的氣體吸附量越低。
解吸過程:可認(rèn)為是氣化或者揮發(fā)的過程。因此,溫度越高、壓力越低解吸越徹底。對(duì)于所有吸附劑,越容易液化(沸點(diǎn)越高)的氣體越不容易解吸,越不容易液化(沸點(diǎn)越低)的氣體越容易解吸。吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。
物理吸附分離原理:利用固體表面的原子或基團(tuán)與外來分子間的吸附力(范德華力、靜電作用力)的不同實(shí)現(xiàn)分離。吸附力的大小與吸附劑和吸附質(zhì)兩者的性質(zhì)有關(guān)。
化學(xué)吸附分離原理:基于在固體吸附劑表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使吸附質(zhì)和吸附劑之間以化學(xué)鍵力結(jié)合的吸附過程,因此 選擇性較強(qiáng)。化學(xué)吸附一般速度較慢,只能形成單分子層且不可逆。
三 不同吸附劑的特點(diǎn)
活性碳:具有豐富的微孔和介孔結(jié)構(gòu),比表面積約500-1000m2/g,孔徑分布主要在2-50nm?;钚蕴恐饕揽颗c吸附質(zhì)產(chǎn)生的范德華力產(chǎn)生吸附作用,主要應(yīng)用于吸附有機(jī)化合物、重?zé)N類有機(jī)物吸附脫除、除味劑等;
分子篩:具有規(guī)整的微孔孔道結(jié)構(gòu),比表面積約500-1000m2/g,主要是微孔,孔徑分布在0.4-1nm之間??梢酝ㄟ^調(diào)整分子篩結(jié)構(gòu)、組成及平衡陽離子的類型來改變分子篩的吸附特點(diǎn)。分子篩主要依靠特征孔道結(jié)構(gòu)及平衡陽離子與分子篩骨架之間的庫侖力場產(chǎn)生吸附作用,具有良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性,廣泛應(yīng)用于各類氣相、液相的分離與凈化,分子篩作為吸附劑使用時(shí)具有選擇性強(qiáng),吸附深度高、吸附容量大等特點(diǎn);
硅膠:硅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(nèi)部表面具有豐富的表面羥基,主要用于吸附干燥和變壓吸附制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(yīng)用于干燥脫水、酸性廢氣凈化等。