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)，多孔固體顆粒本身稱為吸附劑。

圖1 吸附過程圖：先表面接觸(外擴(kuò)散)-----開始吸附(內(nèi)擴(kuò)散)-------吸附平衡

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)，吸附劑對流體中的某個(gè)或某些組分相對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。對于所有吸附劑，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。

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。例外情況：N2、CO。

三、吸附分離原理及其分類

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)?；瘜W(xué)吸附一般速度較慢，只能形成單分子層且不可逆。

四、常見吸附劑類型

常見吸附劑主要包括：分子篩、活性炭、硅膠、活性氧化鋁四類。

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)；

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；

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。