《应用胶体与界面化学》09及10精编.ppt

第九章 吸附剂 能有效的从气相或液相中吸附一种或几种组分的物质成为吸附剂(adsorbent)。 特点：对被吸附物有选择性吸收的能力，大的比表面积和适宜的孔结构，物理和化学稳定性好，易再生，价格低廉，有良好的机械强度，对设备无腐蚀作用。 第一节 吸附剂的一般物理参数 1. 比表面：定义及测量方法 2. 孔结构 孔径大小及分布、孔的形状、孔隙率、孔体积及比孔容 3. 密度 堆积密度、表观密度和真密度 * 密度 （1）堆密度 （2）颗粒密度 （3）真密度 第二节 活性炭 黑色大比表面多孔性碳质吸附剂 活性炭 比表面：上千m2·g-1 比孔容：0.2-0.6cm3·g-1 强烈的色散力 含氧基团和杂原子 化学稳定性好 缺点： 机械强度差，高温易燃 1. 孔结构复杂，大部分为微孔，也有中孔和大孔 2. 表面基团：除C原子外，还有少量非碳元素（O，H，P，N，S等） 一般含氧基团：羰基、羧基、内脂基、醌基、酚羟基 3. 主要吸附非极性物质及长链极性物质（孔吸附，非极性体现） 由于存在表面含氧基团，也可吸附某些极性物质 一. 活性炭的制备 化学药品活化法 气体活化法 原料 研磨 加热炭化 研磨 加热活化 CO2/H2O 开孔作用 洗涤 干燥 活性炭 二. 活性炭的组成与物理性质 组成：C(90%)、H、 O 、S、 N及灰分 三. 活性炭的结构 主要为无定型碳，极小区域内有微晶结构 四. 活性炭的表面性质 表面含氧基团：羰基、羧基、内脂基、醌基、酚羟基，引起活性炭亲水性、酸碱性及表面电性质不同 五. 活性炭的吸附性质 1. 主要吸附非极性物质及长链极性物质 4. 由于存在表面含氧基团，也可吸附某些极性物质（广谱吸附剂） 2. 最大吸附量为与孔体积相等的液态吸附质的量 3. 吸附等温线多为Langmuir型 六. 其它碳质吸附剂 1. 分子筛碳：全部为微孔（0.4-0.5nm) 2. 碳纳米管 七. 活性炭的应用 第三节 硅胶 典型的极性吸附剂 Na2O·3SiO2+H2SO4→2SiO2+H2O+Na2SO4 制备： 硅胶的表面羟基 硅胶表面的水 表面电性质 硅胶的吸附性质 硅胶的用途 * 分子筛多为结晶硅铝酸盐，其化学组成式可表示为：M2/nO·Al2O3·mSiO2·pH2O 式中， M—金属阳离子， 如Na+、 K+、Ca2+等，人工合成时通常为Na+。分子筛结构中Si和Al的价数不同，造成的电荷不平衡必须由金属阳离子来平衡。n为金属阳离子的价数， 若n=1，M的原子数=Al原子数；n=2时，M原子数为Al原子数的一半。 m俗称硅铝比；硅铝比是分子筛的一个重要指标，硅铝比不同，分子筛的性质也不同。 p为结构中结晶H2O分子数目。 分子筛多为结晶硅铝酸盐，其晶胞化学组成式可表示为：Mx/n[(AlO2)x (SiO2)y]·zH2O 第四节 沸石分子筛 * 几种常见的分子筛的型号、化学组成及孔径大小 黏土（英语：clay），又作粘土，是颗粒非常小的（2μm）可塑的硅酸铝盐。除了铝外，黏土还包含少量镁、铁等。黏土一般由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成。 第六节 黏土 具有吸附能力的为蒙脱土和海泡石 具有膨胀晶格的层状结构： 蒙脱土 纤维状结构的矿物: 海泡石、石棉 刚性晶格层状矿物：高岭土、滑石 主要用于各种油品、液体燃料的净化和提高质量。也可用于各种酒水、植物油以及水的净化、精制。 * 催化剂的孔结构参数主要取决于密度、比孔容积、孔隙率、平均孔半径、孔径分布等 * 催化剂的孔结构参数主要取决于密度、比孔容积、孔隙率、平均孔半径、孔径分布等