(1)吸附劑的性能要求 吸附劑在實際工業(yè)應用中,常常由于不同的混合氣(液)體系及不同的凈化度要求而采用不同的吸附劑。吸附劑的性能不僅取決于其化學組成,而且與其物理結(jié)構以及它先前使用的吸附和脫附周期有關。作為吸附劑一般有如下的性能要求。
1)有較大的比表面。吸附劑的比表面是指單位質(zhì)量吸附劑所具有的吸附表面積,它是衡量吸附劑性能的重要參數(shù)。吸附劑的比表面主要是由顆粒內(nèi)的孔道內(nèi)表面構成的,比表面越大吸附容量越大。
2)對吸附質(zhì)有高的吸附能力和高選擇性。吸附劑對不同的吸附質(zhì)具有選擇吸附作用。不同的吸附劑由于結(jié)構、吸附機理不同,對吸附質(zhì)的選擇性有顯著的差別。
3)較高的強度和耐磨性。由于顆粒本身的質(zhì)量及工藝過程中氣(液)體的反復沖刷、壓力的頻繁變化,以及有時較高溫差的變化,如果吸附劑沒有足夠的機械強度和耐磨性,則在實際運行過程中會產(chǎn)生破碎粉化現(xiàn)象,除破壞吸附床層的均勻性使分離效果下降外,生成的粉末還會堵塞管道和閥門,將使整個分離裝置的生產(chǎn)能力大幅度下降。因此對工業(yè)用吸附劑,均要求具有良好的物理機械,性能。
4)顆粒大小均勻。吸附劑顆粒大小均勻,可使流體通過床層時分布均勻,避免產(chǎn)生流體的返混現(xiàn)象,提高分離效果。同時吸附劑顆粒大小及形狀將影響固定床的壓力降。
5)具有良好的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及價廉易得。
6)容易再生。
(2)常用吸附劑 吸附劑是氣體(液體)吸附分離過程得以實現(xiàn)的基礎。目前工業(yè)上最常用的吸附劑主要有活性炭、硅膠、活性氧化鋁、合成沸石(分子篩)等。
1)活性炭?;钚蕴渴且环N多孔含碳物質(zhì)的顆粒粉末,由木炭、堅果殼、煤等含碳原料經(jīng)炭化與活化制得,其吸附性能取決于原始成炭物質(zhì)以及炭化活化等操作條件?;钚蕴烤哂卸嗫捉Y(jié)構、很大的比表面和非極性表面,為疏水性和親有機物的吸附劑。它可用于回收混合氣體中的溶劑蒸氣,各種油品和糖液的脫色,煉油、含酚廢水處理以及城市污水的深度處理,氣體的脫臭等。
2)硅膠。硅膠是一種堅硬的由無定形的SiO2構成的多孔結(jié)構的固體顆粒,即是無定形水合二氧化硅,其表面產(chǎn)生一定的極性,使硅膠對極性分子和不飽和烴具有明顯的選擇性。硅膠制備過程是:硅酸鈉溶液用硫酸處理,沉淀所得的膠狀物經(jīng)老化、水洗、干燥后,制得硅膠。依制造過程條件的不同,可以控制微孔尺寸、空隙率和比表面的大小。硅膠主要用于氣體干燥、氣體吸收、液體脫水、制備色譜和催化劑等。
3)活性氧化鋁?;钚匝趸X為無定形的多孔結(jié)構物質(zhì),通常由氧化鋁(以三水合物為主)加熱、脫水和活化而得?;钚匝趸X是一種極性吸附劑,對水有很強的吸附能力,主要用于氣體與液體的干燥以及焦爐氣或煉廠氣的精制等。
4)合成沸石和天然沸石分子篩。沸石是一種硅鋁酸金屬鹽的晶體,其晶格中有許多大小相同的空穴,可包藏被吸附的分子;空穴之間又有許多直徑相同的孔道相連。因此,分子篩能使比其孔道直徑小的分子通過孔道,吸附到空穴內(nèi)部,而比孔徑大的物質(zhì)分子則排斥在外面,從而使分子大小不同的混合物分離,起了篩選分子的作用。
由于分子篩突出的吸附性能,使它在吸附分離中的應用十分廣泛,如環(huán)境保護中的水處理、脫除重金屬離子、海水提鉀、各種氣體和液體的干燥、烴類氣體或液體混合物的分離等。