常用吸附劑的結(jié)構(gòu)性能和改性

關(guān)于常用吸附劑的結(jié)構(gòu)性能和改性密度比表面積孔體積平均孔半徑

孔徑分布粒度第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、密度體積的定義密度的定義堆密度（packingdensity）顆粒密度（apparentdensity）骨架密度（Truedensity）第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、比表面積（specificsurfacearea）氣體或蒸氣吸附法：BET低溫氮吸附法原理注意事項(xiàng)吸附質(zhì)分子截面積關(guān)于“B點(diǎn)”法Ⅱ、Ⅳ吸附類型關(guān)于“一點(diǎn)法”溶液吸附法原理吸附質(zhì)：脂肪酸、染料基準(zhǔn)吸附劑：石英粉第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、孔體積（porevolume）四氯化碳吸附法密度法孔隙率ε（%）第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天四、平均孔半徑假設(shè)：微孔→圓柱體、椎體公式比表面積的測定是關(guān)鍵第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、孔徑分布（poreradiusdistribution）10nm氣體或者蒸氣吸附法毛細(xì)凝聚與Kelven公式吸附類型滯后圈墨水瓶理論（inkbottletheory）

與Kelven公式第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、孔徑分布（poreradiusdistribution）滯后圈與孔結(jié)構(gòu)模型第8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、孔徑分布（poreradiusdistribution）孔徑分布的測定吸附-脫附等溫線V-r曲線（依據(jù)脫附等溫線計(jì)算較好）孔徑分布曲線第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、孔徑分布（poreradiusdistribution）壓汞法（mercurypenetrationmethods）不潤濕力平衡分析壓汞儀第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、孔徑分布（poreradiusdistribution）壓汞法（mercurypenetrationmethods）孔徑分布測定要點(diǎn)數(shù)據(jù)處理第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、孔徑分布（poreradiusdistribution）迎頭色譜法第12頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、粒度（particlesize）篩分分析法顯微鏡法第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、粒度（particlesize）沉降平衡分析法扭力天平數(shù)據(jù)處理原粒子大小的測定第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天硅膠（silicagel）活性氧化鋁（activatedaluminumoxide）活性炭吸附樹脂黏土硅藻土分子篩第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、硅膠（silicagel）屬無定形結(jié)構(gòu)，化學(xué)分子式為SiO2·xH2O硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。大孔硅膠、粗孔硅膠、B型硅膠、細(xì)孔硅膠第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、硅膠（silicagel）硅膠的制備方法化合：水玻璃→硅酸膠凝：gelling老化:脫水形成Si-O-Si鍵洗滌氨水浸泡：擴(kuò)孔過程、變硬干燥活化第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、硅膠（silicagel）硅膠的物理結(jié)構(gòu)和吸附性能高壓水蒸氣擴(kuò)孔小比表面積大孔徑孔數(shù)減少加鹽焙燒擴(kuò)孔吸附類型改變第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、硅膠（silicagel）硅膠的表面結(jié)構(gòu)和性能表面結(jié)構(gòu)骨架：硅氧四面體堆積自由羥基（Ⅰ）締合羥基（Ⅱ）雙生羥基（Ⅲ）羥基濃度的測定失重法吸附BCl3法第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、硅膠（silicagel）硅膠的表面結(jié)構(gòu)和性能表面性質(zhì)和催化作用的關(guān)系三種羥基的含量與分布Lewis酸行為質(zhì)子酸的行為NH4HF2改性硼酸、磷酸浸漬……第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、活性氧化鋁活性氧化鋁，又名活性礬土，英文名稱為ActivatedAlumina或Reactivealumina;activatedaluminiumoxide。在催化劑中使用氧化鋁的通常專稱為“活性氧化鋁”。一種多孔性、高分散度的固體材料，有很大的表面積，其微孔表面具備催化作用所要求的特性，如吸附性能、表面活性、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性等，所以廣泛地被用作化學(xué)反應(yīng)的催化劑和催化劑載體。分子式(Formula)：Al2O3·nH2O（0<n<3）分子量(MolecularWeight)：101.96+nH2O)CASNo.：1344-28-1第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、活性氧化鋁制備方法第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、活性氧化鋁孔結(jié)構(gòu)：類型控制方法（多樣）表面性質(zhì)和吸附性能質(zhì)量指標(biāo)第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、活性氧化鋁質(zhì)量指標(biāo)（化工部標(biāo)準(zhǔn)：HG/T3927-2007）第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）活性炭作為人造材料，是在1900年和1901年才發(fā)明的。發(fā)明者RaphaelvonOstrejko取得英國專利B.P.14224(1900)；英國專利B.P.18040（1900）；德國專利Ger.P.136792（1901）?；钚蕴渴呛谏勰罨蝾w粒狀的無定形碳?；钚蕴恐鞒煞殖颂家酝膺€有氧、氫等元素?；钚蕴吭诮Y(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時(shí)會產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）活性炭的種類：種類很多，尚無精確統(tǒng)計(jì)，約上千品種制備方法與理論炭化：隔氧活化：造孔孔結(jié)構(gòu)微孔中孔大孔甲醇作為吸附質(zhì)測定孔徑及其分布第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）表面化學(xué)結(jié)構(gòu)碳CxOy酸性氧化物（upto20%）堿性氧化物（≈2%）第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、活性炭（activatedcarbon）活性炭的吸附行為熱力學(xué)分析ΔS＞0？影響活性炭吸附的主要因素①活性炭吸附劑的性質(zhì)②吸附質(zhì)的性質(zhì)③廢水PH值④共存物質(zhì)⑤溫度⑥接觸時(shí)間第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天四、吸附樹脂adsorptionresin吸附樹脂是以吸附為特點(diǎn)，具有多孔立體結(jié)構(gòu)的樹脂吸附劑。它是最近幾年高分子領(lǐng)域里新發(fā)展起來的一種多孔性樹脂，容易再生，可以反復(fù)使用。制備原理由二乙烯苯等單體，在甲苯等有機(jī)溶劑存在下，通過懸浮共聚法制得的魚籽樣的小圓球。影響樹脂吸附的因素物理結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天四、吸附樹脂adsorptionresin應(yīng)用實(shí)例第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、黏土clay黏土，含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易從中通過。一般由硅酸鹽礦物在地球表面風(fēng)化后形成，但是有些成巖作用也會產(chǎn)生粘土。粘土是可塑性的，粒級在0.001～0.004mm的沉積物（或者：顆粒尺寸小于2μm的二維層狀）。一些粘土礦物的化學(xué)式高嶺石：Al2O3.2SiO2.2H2O石脂：Al2[(OH)4|Si2O5]*nH2O蒙脫石：(Al,Mg)2[(OH)2|Si4O10](Na,Ca)x*nH2O蛭石：(Mg,Ca)0,31(H2O)n{Ti0,18Al0,03Fe(III)1,09Mg1,25[Si2,80Al1,20O10(OH)2]}伊利石：K0,65Al2,0Al0,65Si3,35O10(OH)2水鋁英石：Al2O3.SiO2.2,5H2O結(jié)構(gòu)水化硅酸鋁）第31頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、黏土clay黏土的晶體結(jié)構(gòu)第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、黏土clay黏土的晶體結(jié)構(gòu)第33頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、黏土clay物理化學(xué)性質(zhì)水化作用和分散性離子交換黏土-水體系的流變性質(zhì)具有吸附作用的黏土（蒙脫土）天然白土酸化白土第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖：硅藻土由無定形的SiO2組成，含有少量Fe2O3、CaO、MgO、Al2O3及有機(jī)雜質(zhì)。優(yōu)質(zhì)者色白，SiO2常超過70％。

顯微鏡下可觀察到天然硅藻土的特殊多孔性構(gòu)造，這種微孔結(jié)構(gòu)是硅藻土具有特征理化性質(zhì)的原因。主要用做吸附劑、助濾劑和脫色劑等。第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth種類與化學(xué)組成硅藻土中的硅藻有許多不同的形狀，如圓盤狀、針狀、筒狀、羽狀等。硅藻土的氧化硅多數(shù)是非晶體，堿中可溶性硅酸含量為50~80%。非晶型SiO2加熱到800~1000°C時(shí)變?yōu)榫?，堿中可溶性硅酸可減少到20~30%。第36頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth孔結(jié)構(gòu)硅藻體具有眾多的殼體孔洞，使硅藻土具多孔質(zhì)構(gòu)造，硅藻土的孔隙度達(dá)90-92%，吸水性強(qiáng)烈，粘舌。第37頁,共55頁，2024年2月25日，星期天六、硅藻土diatomaceousearth熱穩(wěn)定性第38頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve具網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的天然或合成化學(xué)物質(zhì)：如交聯(lián)葡聚糖、沸石（zeolite）等；由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子篩，分子尺寸大?。ㄍǔ?.3~2.0nm）的孔道和空腔體系，從而具有篩分分子的特性；作為層析介質(zhì)時(shí)可按分子大小對混合物進(jìn)行分級分離。第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve種類天然沸石：有斜發(fā)沸石、絲光沸石、毛沸石和菱沸石等合成沸石：商品分子篩常用前綴數(shù)碼將晶體結(jié)構(gòu)不同的分子篩加以分類,如3A型、4A型、5A型分子篩?！肮?鋁比”A型:鉀A(3A),鈉A(4A),鈣A(5A),X型:鈣X(10X),鈉X(13X)Y型:,鈉Y,鈣Y化學(xué)組成第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve結(jié)構(gòu)特點(diǎn)四面體結(jié)構(gòu)單元環(huán)（ring）β籠（β-cage）A型的晶體結(jié)構(gòu)具NaCl晶體結(jié)構(gòu)α-籠X型、Y型的晶體結(jié)構(gòu)八面體結(jié)構(gòu)硅-鋁比不同第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve絲光沸石（mordenite）的晶體結(jié)構(gòu)大量的五元環(huán)層狀重疊第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve吸附性能：晶穴內(nèi)部強(qiáng)大的庫侖力場和極性作用吸附作用的選擇性：篩分高效吸附符合Langmuir等溫吸附第44頁,共55頁，2024年2月25日，星期天七、分子篩molecularsieve分子篩的應(yīng)用吸附與分離石油化工和催化洗滌、……合成與再生有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等法；脫除水分；脫有機(jī)物：用水蒸氣代替有機(jī)物，然后脫除水份。新型分子篩ZSM-5：硅-鋁比達(dá)12~100炭分子篩：由碳素組成；可由煤炭制備第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天表面改性效果的評定表面改性的方法和機(jī)理表面改性的應(yīng)用第46頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一