常用的吸附劑有以碳質(zhì)為原料的各種活性炭吸附劑和金屬、非金屬氧化物類吸附劑(如硅膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等)。衡量吸附劑的主要指標(biāo)有：對(duì)不同氣體雜質(zhì)的吸附容量、磨耗率、松裝堆積密度、比表面積、抗壓碎強(qiáng)度等。吸附劑的良好吸附性能是由于它具有密集的細(xì)孔構(gòu)造。

吸附劑物理性能

孔容(VP)

吸附劑中微孔的容積稱為孔容，通常以單位質(zhì)量吸附劑中吸附劑微孔的容積來(lái)表示(cm3/g)?？兹菔俏絼┑挠行w積，它是用飽和吸附量推算出來(lái)的值，也就是吸附劑能容納吸附質(zhì)的體積，所以孔容以大為好。吸附劑的孔體積(Vk)不一定等于孔容(VP)，吸附劑中的微孔才有吸附作用，所以VP中不包括粗孔。而Vk中包括了所有孔的體積，一般要比VP大。

比表面積

即單位質(zhì)量吸附劑所具有的表面積，常用單位是m2/g。吸附劑表面積每克有數(shù)百至千余平方米。吸附劑的表面積主要是微孔孔壁的表面，吸附劑外表面是很小的。

孔徑與孔徑分布

在吸附劑內(nèi)，孔的形狀極不規(guī)則，孔隙大小也各不相同。直徑在0.1～10nm的孔稱為細(xì)孔，直徑在幾十納米以上的孔稱為粗孔。細(xì)孔越多，則孔容越大，比表面也大，有利于吸附質(zhì)的吸附。粗孔的作用是提供吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附劑的通路。粗孔和細(xì)孔的關(guān)系就像大街和小巷一樣，外來(lái)分子通過(guò)粗孔才能迅速到達(dá)吸附劑的深處。所以粗孔也應(yīng)占有適當(dāng)?shù)谋壤；钚蕴亢凸枘z之類的吸附劑中粗孔和細(xì)孔是在制造過(guò)程中形成的。

沸石分子篩在合成時(shí)形成直徑為數(shù)微米的晶體，其中只有均勻的細(xì)孔，成型時(shí)才形成晶體與晶體之間的粗孔?？讖椒植际潜硎究讖酱笮∨c之對(duì)應(yīng)的孔體積的關(guān)系，由此來(lái)表征吸附劑的孔特性。

吸附劑的脫附再生

置換脫附(水蒸氣脫附)

置換脫附的工作原理是用比被吸附組分的吸附力更強(qiáng)的物質(zhì)將被吸組分置換下來(lái)。其后果是吸附劑上又吸附了置換上去的物質(zhì)，必須用其他的方法使它們分離。常用來(lái)置換的物質(zhì)是水蒸氣，因?yàn)樗肿优c活性炭的親和力比其他有機(jī)物要高，且容易脫附。此方法的缺點(diǎn)是有廢水產(chǎn)生，對(duì)于溶于水的有機(jī)物，二次分離困難。

升溫脫附(熱氮?dú)饷摳?

物質(zhì)的吸附量是隨溫度的升高而減小的，將吸附劑的溫度升高，可以使已被吸附的組分脫附下來(lái)，這種方法也稱為變溫脫附。通常以入氮?dú)鉃檩d體，攜帶熱量加熱吸附劑，使有機(jī)物脫附下來(lái)，氮?dú)馐嵌栊詺怏w，可以保護(hù)吸附劑在高溫狀態(tài)下的安全性。

減壓脫附(真空脫附)

物質(zhì)的吸附量是隨壓力的升高而升高的，在較高的壓力下吸附，降低壓力或者抽真空，可以使吸附劑再生。采用此工藝方法脫附的吸附也稱變壓吸附法。

吸附劑種類

顆粒活性炭

顆?；钚蕴糠譃槎ㄐ秃筒欢ㄐ皖w粒，以椰殼、果殼和煤質(zhì)為原料，經(jīng)系列生產(chǎn)工藝精加工而成。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水、釀酒、廢氣處理、脫色、干燥劑、氣體凈化等領(lǐng)域。顆粒活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，良好的吸附性能，機(jī)械強(qiáng)度高，易反復(fù)再生，造價(jià)低等特點(diǎn)；用于有毒氣體的凈化，廢氣處理，工業(yè)和生活用水的凈化處理，溶劑回收等方面。

活性炭經(jīng)過(guò)活化后碳晶格形成形狀和大小不一的發(fā)達(dá)細(xì)孔，大大增加比表面積。由于炭粒的表面積很大，所以能與氣體(雜質(zhì))充分接觸。當(dāng)這些氣體(雜質(zhì))碰到毛細(xì)管被吸附，起凈化作用?；钚蕴康奈匠宋锢砦?，還有化學(xué)吸附?；钚蕴康奈叫约热Q于孔隙結(jié)構(gòu)，又取決于化學(xué)組成。

活性炭纖維

活性炭纖維(ACF)為纖維狀，纖維上布滿微孔，經(jīng)過(guò)高溫活化后，纖維表面布滿微孔(即氫、氧原子揮發(fā)前所占位置)，其孔徑為一根頭發(fā)絲的十萬(wàn)分之一，活性炭纖維的纖維直徑為5～20μm，比表面積平均在1000～1500m2/g，平均孔徑在1.0～4.0nm，微孔均勻分布于纖維表面。從物理學(xué)可知，物體的表面對(duì)外存在引力，表面越大吸附力越大，活性炭纖維正是通過(guò)這種范德華力的作用吸附周邊分子并牢固與微孔之中。效率高，且具有纖維、氈、布和紙等各種纖細(xì)的表態(tài)，孔隙直接開(kāi)口在纖維表面，其吸附質(zhì)到達(dá)吸附位的擴(kuò)散路徑短，且本身的外表面積較內(nèi)表面積高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)。

與活性炭相比，活性炭纖維微孔孔徑小而均勻，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。所以，活性炭纖維對(duì)于吸附小分子物質(zhì)吸附速率更快，吸附速率更高，也容易容易解吸附。

ACF是繼廣泛使用的粉末活性炭、顆?；钚蕴恐蟮牡谌滦臀讲牧?，能夠吸附的有機(jī)物有：烴類(苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、正己烷、環(huán)己烷等)，鹵代烴(氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烯、三氯乙烷、溴甲烷、四氯化等)，醛酮類(丙酮、環(huán)己酮、甲醛、乙醛、糠醛等)，酯類(醋酸乙酯、醋酸丁酯等)，醚類(甲醚、乙醚、甲乙醚等)，醇類(甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇等)，聚合用單體(氯乙烯等)用于空氣凈化，可有效去除空氣中各種有害惡臭物質(zhì)，尤其是致癌物質(zhì)、芳香族類的化合物(如苯類，醛類)可使空氣潔凈清晰。

沸石分子篩

分子篩為粉末狀晶體，有金屬光澤，硬度為3～5，相對(duì)密度為2～2.8，天然沸石有顏色，合成沸石為白色。合成沸石不溶于水，其化學(xué)通式為：Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O，M代表陽(yáng)離子，m表示其價(jià)態(tài)數(shù)，z表示水合數(shù)，x和y是整數(shù)。沸石分子篩活化后，水分子被除去，余下的原子形成籠形結(jié)構(gòu)，孔徑為0.3～1.0nm。熱穩(wěn)定性和耐酸性隨著SiO2/Al2O3組成比的增加而提高。分子篩有很大的比表面積，達(dá)300～1000m2/g，內(nèi)晶表面高度極化。

分子篩晶體中有許多一定大小的空穴，空穴之間有許多同直徑的孔(也稱“窗口”)相連。由于分子篩能將比其孔徑小的分子吸附到空穴內(nèi)部，而把比孔徑大的分子排斥在其空穴外，起到篩分分子的作用，故得名分子篩。當(dāng)組成中的金屬離子與溶液中其他離子進(jìn)行交換時(shí)，可調(diào)整孔徑，改變其吸附性質(zhì)與催化性質(zhì)，從而制得不同性能的分子篩催化劑。

分子篩的類型按其晶體結(jié)構(gòu)主要分為：A型、X型、Y型。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。4A型即表中A類，孔徑0.4nm。含Na+的A型分子篩記作Na-A，若其中Na+被K+置換，孔徑約為0.3nm，即為3A型分子篩，若Na-A中有1/3以上的Na+被Ca2+置換，孔徑約為0.5nm，即為5A型分子篩。不同品種的分子篩的參數(shù)和用途見(jiàn)表

分子篩特點(diǎn)如下：

①表面上的路易斯中心極性很強(qiáng)；

②沸石中的籠或通道的尺寸很小，使得其中的引力場(chǎng)很強(qiáng)。

因此，其對(duì)吸附質(zhì)分子的吸附能力遠(yuǎn)超過(guò)其他類型的吸附劑。即使吸附質(zhì)的分壓(或濃度)很低，吸附量仍很可觀。沸石分子篩的吸附分離效果不僅與吸附質(zhì)分子的尺寸和形狀有關(guān)，而且還與其極性有關(guān)，因此，沸石分子篩也可用于尺寸相近的物質(zhì)的分離。

原文地址：廢氣處理設(shè)備常用材料之吸附劑