吸附
[拼音]：xifu
[外文]：adsorption
廣義地講，指固體表面對(duì)氣體或液體的吸著現(xiàn)象。固體稱為吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。根據(jù)吸附質(zhì)與吸附劑表面分子間結(jié)合力的性質(zhì)，可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附由吸附質(zhì)與吸附劑分子間引力所引起，結(jié)合力較弱，吸附熱比較小，容易脫附，如活性炭對(duì)氣體的吸附?；瘜W(xué)吸附則由吸附質(zhì)與吸附劑間的化學(xué)鍵所引起，猶如化學(xué)反應(yīng)，吸附常是不可逆的，吸附熱通常較大，如氣相催化加氫中鎳催化劑對(duì)氫的吸附。在化工生產(chǎn)中，吸附專指用固體吸附劑處理流體混合物，將其中所含的一種或幾種組分吸附在固體表面上，從而使混合物組分分離，是一種屬于傳質(zhì)分離過程的單元操作，所涉及的主要是物理吸附。吸附分離廣泛應(yīng)用于化工、石油、食品、輕工和環(huán)境保護(hù)等部門。
原理
當(dāng)液體或氣體混合物與吸附劑長(zhǎng)時(shí)間充分接觸后，系統(tǒng)達(dá)到平衡，吸附質(zhì)的平衡吸附量（單位質(zhì)量吸附劑在達(dá)到吸附平衡時(shí)所吸附的吸附質(zhì)量），首先取決于吸附劑的化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)，同時(shí)與系統(tǒng)的溫度和壓力以及該組分和其他組分的濃度或分壓有關(guān)。對(duì)于只含一種吸附質(zhì)的混合物，在一定溫度下吸附質(zhì)的平衡吸附量與其濃度或分壓間的函數(shù)關(guān)系的圖線，稱為吸附等溫線。對(duì)于壓力不太高的氣體混合物，惰性組分對(duì)吸附等溫線基本無影響；而液體混合物的溶劑通常對(duì)吸附等溫線有影響。同一體系的吸附等溫線隨溫度而改變。溫度愈高，平衡吸附量愈小。當(dāng)混合物中含有幾種吸附質(zhì)時(shí)，各組分的平衡吸附量不同，被吸附的各組分濃度之比，一般不同于原混合物組成，即分離因子（見傳質(zhì)分離過程）不等于1。吸附劑的選擇性愈好，愈有利于吸附分離。
分離只含一種吸附質(zhì)的混合物時(shí)，過程最為簡(jiǎn)單。當(dāng)原料中吸附質(zhì)含量很低，而平衡吸附量又相當(dāng)大時(shí)，混合物與吸附劑一次接觸就可使吸附質(zhì)完全被吸附。吸附劑經(jīng)脫附再生后循環(huán)使用，并同時(shí)得到吸附質(zhì)產(chǎn)品。但是工業(yè)上經(jīng)常遇到的一些情況，是混合物料中含有幾種吸附質(zhì)，或是吸附劑的選擇性不高，平衡吸附量不大，若混合物與吸附劑僅進(jìn)行一次接觸就不能滿足分離要求，或吸附劑用量太大時(shí)，須用多級(jí)的或微分接觸的傳質(zhì)設(shè)備。
操作評(píng)價(jià)
評(píng)價(jià)吸附分離的指標(biāo)有：
（1）吸附質(zhì)的回收率（當(dāng)吸附質(zhì)是有價(jià)值的物料時(shí)）或吸附質(zhì)的凈化率（當(dāng)吸附質(zhì)是有害雜質(zhì)時(shí)）；
（2）設(shè)備的操作強(qiáng)度，即單位設(shè)備體積所能處理的混合氣體或溶液的流量；
（3）能量消耗，包括輸送物料和吸附劑的能耗，脫附時(shí)升溫的熱能消耗等。吸附劑的平衡吸附量和吸附選擇性對(duì)吸附操作的上述指標(biāo)都有決定性的影響，選用平衡吸附量大、吸附選擇性高的吸附劑可以顯著改善過程的經(jīng)濟(jì)性。此外，吸附劑的用量以及操作的溫度和壓力，對(duì)上述指標(biāo)有重要影響，必須謹(jǐn)慎決定。
設(shè)備
有以下類型：
（1）吸附槽。用于吸附操作的攪拌槽，如在吸附槽中用活性白土精制油品或糖液。
（2）固定床吸附設(shè)備。用于吸附操作的固定床傳質(zhì)設(shè)備，應(yīng)用最廣。
（3）流化床吸附設(shè)備。吸附劑于流態(tài)化狀態(tài)下進(jìn)行吸附，如用流化床從硝酸廠尾氣中脫除氮的氧化物。當(dāng)要求吸附質(zhì)回收率較高時(shí)，可采用多層流態(tài)化設(shè)備。流化床吸附容易連續(xù)操作，但物料返混及吸附劑磨損嚴(yán)重。
（4）移動(dòng)床吸附柱。又稱超吸附柱，用于吸附中的移動(dòng)床傳質(zhì)設(shè)備，曾用于分離烯烴的中間工廠。
應(yīng)用
吸附操作中，吸附質(zhì)在流體中的平衡濃度通常很小，吸附分離可以進(jìn)行得十分完全。但由于固體吸附劑在輸送、計(jì)量和控制等方面比較困難，所以僅宜于用來分離吸附質(zhì)濃度很低的流體混合物。此外，也可以作為其他傳質(zhì)分離操作的補(bǔ)充，以達(dá)到組分十分完全分離的目的。對(duì)于組分揮發(fā)度很接近的料液，當(dāng)精餾難以實(shí)現(xiàn)分離時(shí)，用吸附分離可能會(huì)經(jīng)濟(jì)些。目前，工業(yè)上的主要用途有：
（1）氣體和液體的深度干燥；
（2）食品、藥品、有機(jī)石油產(chǎn)品的脫色、脫臭；
（3）有機(jī)異構(gòu)物（如混合二甲苯）的分離；
（4）空氣分離以制取富氧空氣；
（5）從廢水或廢氣中除去有害的物質(zhì)等。隨著新型高效吸附劑的研究和工藝過程的開發(fā)，吸附操作必將愈來愈廣泛地應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)部門。
- 參考書目
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- 葉振華、宋清著：《吸附及離子交換》（《化學(xué)工程手冊(cè)》第17篇），化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1985。
- 北川浩、鈴木謙一郎著，鹿政理譯：《吸附的基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)》，化學(xué)工業(yè)出版社，北京，1983。（北川浩、?木?一郎著：《吸著の基?と??》，??店，?京，1977）。
參考文章
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