环境功能材料 2 吸附与吸附材料

第2章 吸附材料7.1 吸附原理 7.2 活性炭 7.3 沸石

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王川 15598249510 主楼329

1. 吸附定义 吸附(adsorption)

当两相组成一个体系时，其组成在两相界面(Interface)与相内部是不同的，处在两相

界面处的成分产生了积蓄(浓缩)。这种现象称为吸附。

界面现象相与相间的交界称为界面。固—液，固—气、气—液、液—液

在多相体系中，界面的问题非常重要。

例如吸附、催化、润湿、乳化、破乳、起泡、 分散、消泡、絮凝、聚沉等现象，都与界面密 切相关，都是界面现象。

表面自由能

吸附原理的微观表达吸附质在表面层富集的现象

吸附质(adsorbate) —— 被吸着和浓缩的物质 吸附剂(adsorbent)

—— 具有选择性吸着溶质的多孔表面固体

例子：用活性炭从废水中去除红色染料

实际上，人们很早就发现并利用了吸附现象， 如生活中用木炭脱湿和除臭等。随着新型吸附 剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究， 吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除 去痕量物质、操作温度低等突出特点，使这一 过程在化工、医药、食品、轻工、环保等行业 得到了广泛的应用。

(1)气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气体中 的水分脱到痕量，再聚合。(2)气体或溶液的脱臭、脱色及溶剂蒸气的回收，如 在喷漆工业中，常有大量的有机溶剂逸出，采用活性 炭处理排放的气体，既减少环境的污染，又可回收有 价值的溶剂。 (3)气体中痕量物质的吸附分离，如纯氮、纯氧的制 取。 (4)分离某些精馏难以分离的物系，如烷烃、烯烃、 芳香烃馏分的分离。 (5)废气和废水的处理，如垃圾焚烧尾气中去除有害 气体，从炼厂废水中脱除酚等有害物质。

物理吸附与化学吸附物理吸附：吸附剂与吸附质之间的作用力是范 德华力，包括静电力诱导力和色散力。 在吸附过程中物质不改变原来的性质，因此吸 附能小，被吸附的物质很容易再脱离，如用活 性炭吸附气体，只要升高温度，就可以使被吸 附的气体逐出活性炭表面。

物理吸附吸附剂

吸附质

化学吸附：指吸附剂与吸附质之间发生化学作 用，生成化学键引起的吸附，在吸附过程中不 仅有引力，还运用化学键的力，因此吸附能较 大，要逐出被吸附的物质需要较高的温度，而 且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化 学变化，不再是原来的物质了。

化学吸附吸附剂

吸附质

表1 物理吸附和化学吸附比较物理吸附 作用力 范德华力 化学吸附 化学键

现 象热效应

类似于冷凝近似于冷凝热

类似于化学反应

近似于化学反应热

吸附方式解吸结果 吸附过程

单分子层或多分子层吸附质能还原 可逆，速度快

一般为单分子层吸附质不能还原 不可逆