第一阶段 是吸附质通过吸附剂颗粒周围的液膜到颗粒的 表面,称为外部传递过程或外扩散(膜扩散)。

  第二阶段 是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部,称为 孔内部传递过程或内扩散。

  球型树脂(大孔、凝胶、大网) 离子交换纤维与吸附性纤维 无定型颗粒吸附剂

  具有一定晶体结构的无机化合物,最典型的天然 无机吸附剂为沸石类(Zeolite),包括方沸石、菱沸 石、丝光沸石、交沸石、钠沸石等。其它天然的硅铝 酸盐如蒙脱土、绿砂以及长石类矿物(正长石、钠长 石、灰长石、钙长石)也可作为无机吸附剂使用。

  活性氧化铝Al(OH)3由三水合铝或三水铝矿加热脱水制成。根据制造 工艺不同,氧化铝分为低温氧化铝和高温氧化铝。前者的活化温度低 于600℃,其不同形态的氧化化铝包括ρ、χ、η和γ型氧化铝;后者的 活化温度为900-1000℃,这中间还包括кθ和δ氧化铝。

  炭质吸附剂 包括活性炭、活性炭纤维以及炭化树脂。其 中活性炭为微晶类碳系,微晶尺寸1-3nm。活性炭的整 体外观为无定形颗粒。

  物理吸附(范德华引力、偶极-偶极作用、氢键) 化学吸附(通过形成化学键的吸附 离子键、配位 键(螯合树脂)、易裂解的共价键(高分子催化剂)) 亲和吸附(对目标物呈现专一性或高选择性。这种 吸附专一性或分子识别性能,来源于氢键、范德华引 力、偶极-偶极作用等多种键力的空间协同作用)

  与其它吸附剂相比,活性炭具有巨大的比表面积, 通常可达500-1700m2/g,因而形成较为强大的吸 附能力。微孔的容积约为0.15-0.9mL/g,比表 面积占活性炭总比表面积的95%以上。过渡孔 的容积通常为0.02-0.1mL/g,比表面积一般不 超过总比表面积的5%;大孔的容积为0.20.5mL/g。

   ③变浓度吸附:液体混合物中的某些组分在环境条 件下选择性地吸附,然后用少量强吸附性液体解吸 再生。用在液态物体混合物的主体分离。

  在固体对气体的吸附中,吸附量是温度和压力 的函数;在固体对液体的吸附中则为温度和溶液 中吸附质浓度的函数。

  固定温度下,吸附量与浓度的关系为等温吸 附,通常用吸附等温线来描述所研究体系达到平 衡时吸附量与溶液中吸附质浓度的关系。

  ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积, 有多种形式的制成品,与粉末状和颗粒状吸 附材料相比,吸附和脱附速率更快;另外, ACF在震动下不产生装填松动和过分密实的 现象,克服了在操作的流程中形成沟槽和沉降 的问题。

  对三废的适应能力强,吸附材料耐酸、耐碱、耐有机溶剂、 耐氧化,对微生物污染和放射性也有一定的耐受能力;

   大的比表面积和合适的孔径  较高的强度和耐磨性  颗粒大小均匀  具有一定的吸附分离能力  具有一定的商业规模及合理的价格

  物理吸附和化学吸附之间的区分并没有严格的界限。 在实际的吸附过程中,上述几类吸附往往同时存在。 物理吸附和化学吸附在一定条件下也能互相转化 的。同一物质,可能在较低温度下进行物理吸附,而 在较高温度下往往又是化学吸附。

   吸附的基本理论 吸附过程、吸附热力学、吸附动力学、吸附作用力、影响吸 附的因素、吸附剂的再生

  20世纪70年代以来,吸附分离技术作为一种低能 耗的固相萃取分离技术,在环境保护领域中受到广泛 关注。它是利用具有较强吸附能力的多孔性固体吸附 剂,选择性的将一种或一类物质吸附在固体表面,从 而实现流体混合物中不同组分的分离。吸附过程实质 上是通过相界面上的吸附作用以达到一种或数种组分 在固相吸附剂上的富集浓缩。

   吸附剂的活性,吸附剂的活性是吸附剂附能力 的标志,常以吸附剂上所吸附的吸附质量与所 有吸附剂量比的百分数来表示,其物理意义是 单位吸附剂所能吸附的吸附质量.

  吸附是一种表面现象,是指固体表面的分子或原子因受力不 均衡而具有剩余的表面能,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,被吸附分子在 吸附剂表面浓度高于溶液本体相中浓度。具有一定吸附能力 的固体材料称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质。

   操作条件,温度和压力对吸附有影响,适当升高 温度有利于化学吸附,低温有利于物理吸附,温 度对气相吸附的影响比对液相吸附的影响大. 对于气体吸附,压力增加有利于吸附,压力降低 有利于解吸.

   吸附剂的性质,吸附剂的性质如孔隙率,孔径, 粒径等影响比表面积,进而影响吸附效果.

  吸附等温线是描述吸附平衡行为的基本工具,可 用于比较吸附剂的基本吸附性能。由于吸附机理在很 大程度上决定了吸附等温线的形状,因而对吸附等温 线分类有助于诊断吸附过程。

  曲线的形状反映吸附的难易,低浓度下曲线向 下弯,如I、II、IV的初始表示分子容易被吸附; 如不易被吸附则向上弯,如III、V。

  硅胶有天然的,也有人工合 成的。天然的多孔SiO2通常 称为硅藻土,人工合成的称 为硅胶,用水玻璃制取。

  活性氧化铝:活性氧化铝对水 有较强的亲合力,因此工业上 常将其用作气(液)体的干燥 剂。而它的再生温度又比分子 筛低得多。可用活性氧化铝干 燥的部分工业气体包括:Ar、 He、H2、氟利昂、氟氯烷等。 另外,活性氧化铝还可用作催 化剂载体。

   另一类吸附过程是化学吸附,以化学键结合,一般为 不可逆过程,工业应用少,分析化学中有。

  利用巯基乙酸与棉花纤维上的羟基的酯化反应, 将巯基接到纤维素大分子上。利用巯基与不同元素 离子的反应进行分离富集。

  脱酯棉与氢氧化钠作用生成碱纤维,再与二硫化 碳进行酯化反应,把黄原酸基团固定在棉纤维上。 利用黄原酸基团的作用进行分离富集。

  吸附树脂就是树 脂吸附剂,是利 用树脂能发生吸 附-解吸作用, 以达到物质的分 离、净化目的的 一类能反复使 用的树脂。

  当有机物分子量增大,在水中溶解度减小时,熵 的增加就越大,也就越容易被树脂吸附。如果有机物 完全溶解于水里,遇到吸附树脂时也没有熵的增加, 吸附就不能进行。

  吸附树脂由溶剂里吸附溶质,其实就是吸附质与 吸附树脂及溶剂间作用力平衡的结果,要求吸附质与 树脂的作用力大于与溶剂的作用力,这可用溶质分子 由溶液跑到树脂表面产生的自由能减少(-△G)来衡量, 故当△G吸附 =△G(溶质-树脂)-△G(溶质-溶剂) 0,吸附能够自发进行。

  溶质向固体颗粒表面选择性传递,被吸附和积累于 固体吸附剂微孔表面的过程。  吸附分离原理大体可分为以下四种类型:

  ①表面选择性吸附:范德华力 ②分子筛效应:多孔固体中的微孔孔径均一,与 分子尺寸相当。尺寸小于孔径的分子能进入而被 吸附,比孔径大的分子则被排斥在外。 ③通过微孔的扩散: 利用扩散速率的差别分离。 ④微孔中的凝聚: 多孔固体周围的可凝气体在 与其孔径对应的压力下在微孔中凝聚。  表面吸附是基本的,其它是伴随发生.

  活性炭是一种非极性吸附剂,是由含碳为主的物质作原 料,经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。其外观为 暗黑色,有粒状和粉状两种。活性炭主要成分除碳以外, 还有少量的氧、氢、硫等元素,以及含有水分、灰分。 它拥有非常良好的吸附性能和稳定的化学性质,可以耐强酸、 强碱,能经受水浸、高温、高压作用,不易破碎。

  树脂吸附有机物的熵变△S(Entropy)、自由能 变△G( Free energy) 可作为吸附的推动力来说 明吸附是否自动发生。 若△G吸附 =△G(溶质-树脂)-△G(溶质-溶剂) 0,吸 附能够自发进行。 吸附热△H (Enthalpy)的大小直接反应了吸附剂 与吸附质分子之间的作用力的性质。

  在化学中,可以把熵看作体系的混乱度,任何作 用的进行都要求混乱度的增加。有机物不完全溶解于 水,在水中能够说是熵的减少,在遇到吸附树脂时, 由于树脂对有机物分子结合力较大,有机分子就冲破 水分子的包围,体系的混乱性增大,也就是熵增加。 吸附作用能自动进行,而熵的增加成为吸附进行的推 动力。

  显然,溶质在水中溶解度越小, △G(溶质-溶剂) 的降低也越小, △G吸附就越大,越有利于吸附。酸 碱、盐的存在会减少有机物在水里的溶解度,故对吸 附有利。

  分子间引力是吸附作用的根本因素, 进一步探索对探索吸附树脂的应用、树 脂结构的设计及操作条件的选择都有 很大意义。

  在气相吸附中,吸附容量在很大程度上决定于微 孔,而在液相吸附中,过渡孔则起主要作用。

  根据生产中前驱体的不同,目前实现工业 化生产的活性炭纤维产品大致上可以分为粘胶基 ACF、酚醛基ACF、聚丙稀腈基ACF(PANACF)、沥青基ACF(pitch-ACF)等。

  适用范围宽,废水中有机物浓度从几个到几万mg/L、从 极性有机物到非极性有机物均可用此法进行处理;

   ①变温吸附:通常在环境和温度吸附,加热条件下解 吸,利用温度的变化实现吸附和解吸再生循环操作。 常用于从气体或液体中分离少量杂质。

   ②变压吸附:在较高组分分压的条件下选择性吸附 气体混合物中的某些组分,然后降低压力或抽真空 使吸附剂解吸,利用压力的变化完成循环操作。— 般用于气体混合物的主体分离。