吸附分离技术的研究及应用进展.ppt

吸附分离技术研究及应用进展吸附分离技术研究及应用进展演讲人：贾海飞演讲人：贾海飞吸附分离技术吸附分离技术§吸附分离技术简介吸附分离技术简介§国内外研究及应用进展国内外研究及应用进展§新型吸附分离材料及方法新型吸附分离材料及方法吸附分离技术简介吸附分离技术简介 早期的吸附分离技术主要用于吸附净化早期的吸附分离技术主要用于吸附净化方面方面, 20世纪后半叶各种吸附剂如沸石分子世纪后半叶各种吸附剂如沸石分子筛、硅胶、氧化铝、高分子吸附剂和离子筛、硅胶、氧化铝、高分子吸附剂和离子交换树脂出现交换树脂出现, 使吸附分离技术得到快速发使吸附分离技术得到快速发展展, 在化工、石化、生化和环保等领域得到在化工、石化、生化和环保等领域得到广泛应用广泛应用国内外研究及应用进展国内外研究及应用进展§水处理水处理 物理吸附：饮用水脱氟物理吸附：饮用水脱氟 生物吸附：染料废水处理生物吸附：染料废水处理 化学吸附：环境内分泌干扰物吸附化学吸附：环境内分泌干扰物吸附§汽油汽油 深度脱硫深度脱硫§燃煤燃煤 烟气脱汞烟气脱汞 二氧化碳回收二氧化碳回收§吸附剂吸附剂 填料填充填料填充饮用水脱氟处理饮用水脱氟处理§氟作为机体生命活动必需的微量元素，具氟作为机体生命活动必需的微量元素，具有多方面的生理作用。

有多方面的生理作用§但是，如果摄氟量过高，会影响人体的钙、但是，如果摄氟量过高，会影响人体的钙、磷代谢，使人体的物质代谢和生理功能发磷代谢，使人体的物质代谢和生理功能发生紊乱，从而造成氟骨症、氟斑牙等氟中生紊乱，从而造成氟骨症、氟斑牙等氟中毒症状全国有氟斑牙患者毒症状全国有氟斑牙患者3 877万人，氟万人，氟骨症患者骨症患者284万人，有万人，有 4 194万饮水型地方万饮水型地方性氟中毒病区人口需要除氟性氟中毒病区人口需要除氟饮用水脱氟处理饮用水脱氟处理§吸附法是目前应用最广泛的除氟方法吸附法是目前应用最广泛的除氟方法⋯ ⋯常用的吸附剂有活性氧化铝、沸石、骨炭等用的吸附剂有活性氧化铝、沸石、骨炭等§工业废弃物：砖粉，红泥，漂白土工业废弃物：砖粉，红泥，漂白土§农业废弃物：竹炭，稻草活性炭，果壳，农业废弃物：竹炭，稻草活性炭，果壳， 树皮树皮§天然矿物：膨润土，累托石，铁矾土，吕天然矿物：膨润土，累托石，铁矾土，吕土砂，水滑石土砂，水滑石§生物吸附剂：壳多糖，壳聚糖生物吸附剂：壳多糖，壳聚糖染料废水生物吸附净化处理染料废水生物吸附净化处理§印染厂印染废水生化处理池中筛选出四株印染厂印染废水生化处理池中筛选出四株对直接染料、分散染料及活性染料具有较对直接染料、分散染料及活性染料具有较高吸附脱色效果的真菌黑曲霉属、烟曲霉、高吸附脱色效果的真菌黑曲霉属、烟曲霉、少根根霉、简梗孢霉属，这四株菌对直接少根根霉、简梗孢霉属，这四株菌对直接染料和分散染料吸附脱色率近染料和分散染料吸附脱色率近100%，对活，对活性染料的吸附脱色率均达性染料的吸附脱色率均达85% 以上。

以上§烟曲霉和少根根霉回收废水中染料的组合烟曲霉和少根根霉回收废水中染料的组合工艺已在染料生产企业获得成功应用，取工艺已在染料生产企业获得成功应用，取得了一定的经济效益得了一定的经济效益环境内分泌干扰物吸附分离环境内分泌干扰物吸附分离环境内分泌干扰物（环境内分泌干扰物（EDCs）对人类健康）对人类健康和生态环境的危害受到全社会的关注图和生态环境的危害受到全社会的关注图1～图～图3是几类典型是几类典型EDCs 的分子式的分子式环境内分泌干扰物吸附分离环境内分泌干扰物吸附分离§特点：具有苯环状分子结构；与生物体内特点：具有苯环状分子结构；与生物体内物质相似；物质相似；§脂溶性；不易被生物降解；极微量即有显脂溶性；不易被生物降解；极微量即有显著毒害；著毒害；§毒性持久性、危害潜伏性和生物积累性毒性持久性、危害潜伏性和生物积累性环境内分泌干扰物吸附分离环境内分泌干扰物吸附分离§近年来人们开展了模拟脂肪细胞的生物富集性制近年来人们开展了模拟脂肪细胞的生物富集性制备仿生吸附剂处理水体中的环境内分泌干扰物的备仿生吸附剂处理水体中的环境内分泌干扰物的研究§仿生吸附剂主要有两类：聚羟基丁酸酯类和乙酸仿生吸附剂主要有两类：聚羟基丁酸酯类和乙酸纤维素纤维素-三油酸甘油酯类。

这两类吸附剂都能高三油酸甘油酯类这两类吸附剂都能高效、快速地去除水中低浓度的环境内分泌干扰物效、快速地去除水中低浓度的环境内分泌干扰物§改性网状仿生脂肪吸附剂和球形乙酸纤维素改性网状仿生脂肪吸附剂和球形乙酸纤维素-三三油酸甘油酯吸附剂可再生使用至少油酸甘油酯吸附剂可再生使用至少5 次，吸附效次，吸附效果并未见明显下降果并未见明显下降汽油深度脱硫汽油深度脱硫§汽油中存在多种硫化物汽油中存在多种硫化物, 吸附脱硫法是诸多汽油吸附脱硫法是诸多汽油脱硫技术中的一种脱硫技术中的一种, 该法以噻吩、二苯并噻吩等该法以噻吩、二苯并噻吩等难于脱除的有机硫化合物为对象难于脱除的有机硫化合物为对象, 对汽油进行深对汽油进行深度脱硫§主要方法主要方法 分子筛分子筛 金属氧化物金属氧化物 活性炭活性炭 汽油深度脱硫汽油深度脱硫§分子筛分子筛:分子筛具有比表面积大分子筛具有比表面积大, 吸附后较容易再吸附后较容易再生等特点生等特点 使用分子筛吸附剂选择性地脱除烃类使用分子筛吸附剂选择性地脱除烃类中的硫醇、二硫化物等硫化物中的硫醇、二硫化物等硫化物 。

常用的分子筛基常用的分子筛基吸附剂有吸附剂有A, X, Y,MCM- 41, ZSM - 5型等§改性分子筛：用改性分子筛：用CuY, AgY 等系列改性沸石吸附等系列改性沸石吸附剂剂, 选择性地脱除液体燃料中的稠环噻吩类含硫选择性地脱除液体燃料中的稠环噻吩类含硫化合物以化合物以ZSM - 5, Y, MCM - 41型分子筛为载型分子筛为载体体,采用离子交换法可制备出系列改性分子筛采用离子交换法可制备出系列改性分子筛汽油深度脱硫汽油深度脱硫§金属氧化物金属氧化物:研究较多的金属氧化物类吸附研究较多的金属氧化物类吸附剂是氧化铝剂是氧化铝,其余还有氧化锌、氧化铜等其余还有氧化锌、氧化铜等§改性金属氧化物：某些经过金属改性或复改性金属氧化物：某些经过金属改性或复合的金属氧化物具有良好的吸附性能合的金属氧化物具有良好的吸附性能, 已成已成为近年的研究热点之一将为近年的研究热点之一将Zn, K, Na, Ca, B a等金属离子负载或修饰于等金属离子负载或修饰于A l2O3 载体上载体上, 可使可使A l2O3 载体的脱硫选择性获得不同载体的脱硫选择性获得不同程度提高程度提高汽油深度脱硫汽油深度脱硫§活性炭：活性炭不但比表面积巨大而且微孔结构活性炭：活性炭不但比表面积巨大而且微孔结构发达发达,将钠、钴、铜、银高度分散于活性炭上将钠、钴、铜、银高度分散于活性炭上, 可可制备出金属负载活性炭吸附剂，用负载过渡金属制备出金属负载活性炭吸附剂，用负载过渡金属氧化物的活性炭脱除烃中的氧化物的活性炭脱除烃中的4, 6- 二甲基二苯并噻二甲基二苯并噻吩。

吩§改性活性炭：先在改性活性炭：先在250 e 下用浓硫酸对活性炭进下用浓硫酸对活性炭进行改性行改性,然后采用浸渍法制备出以然后采用浸渍法制备出以MnO2 为活性为活性组分组分, 结果表明结果表明, 浓硫酸可以与活性炭微孔内壁浓硫酸可以与活性炭微孔内壁发生氧化反应发生氧化反应, 对活性炭有扩孔作用对活性炭有扩孔作用燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展§活性炭活性炭§煤焦煤焦§钙基类物质钙基类物质§石油焦石油焦§壳聚糖壳聚糖燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展§活性炭：活性炭：Hargis等在中试试验装置上研究了活性等在中试试验装置上研究了活性炭对汞的吸附对炭对汞的吸附对Belle Ayr煤生成的烟气，在未煤生成的烟气，在未喷入活性炭，汞的脱除效率为喷入活性炭，汞的脱除效率为20％～％～80％§煤焦：煤焦：Pavlish等在模拟烟气气氛中研究了煤焦的等在模拟烟气气氛中研究了煤焦的脱汞特性脱汞特性Hsi等研究了注硫活性炭纤维脱除烟气等研究了注硫活性炭纤维脱除烟气中汞的特性中汞的特性§钙基类物质：国内外研究者采用钙基类物质钙基类物质：国内外研究者采用钙基类物质Ca0、、Ca(0H)2、、CaCoa、、CaSO．．·2H20研究汞的脱研究汞的脱除。

除Ghorishi等研究表明，钙基类物质如等研究表明，钙基类物质如Ca(0H)2对对HgCl2的吸附效率可达到的吸附效率可达到85％燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展§石油焦石油焦:Lee等研究了石油焦对汞的吸附作等研究了石油焦对汞的吸附作用通常石油焦含有用通常石油焦含有7％的硫如果石油焦％的硫如果石油焦没有热解，其对汞的脱除不起作用；但是没有热解，其对汞的脱除不起作用；但是在热解以后，其对汞的脱除率为在热解以后，其对汞的脱除率为65％，相％，相当于某种活性炭当于某种活性炭§壳聚糖：壳聚糖：Zhang等利用自制的壳聚糖对一等利用自制的壳聚糖对一维炉燃烧所产生烟气中的汞进行吸附脱除，维炉燃烧所产生烟气中的汞进行吸附脱除，效果良好，在效果良好，在80℃℃吸附率达吸附率达96．．34％％吸附剂填充设备研究吸附剂填充设备研究吸附剂填充设备研究吸附剂填充设备研究Study of the antifungal potential of novel cellulose/copper composites as absorbentmaterials for fruit juiceslCellulose/copper composites with anti-fungal properties have been synthesized by physical/chemical methods.lPhysical treatments by heat or by a com-bination of heat and UV radiation provided composites with metallic copper and ex-cellent interfacial adhesion.l In contrast, chemical reduction with boro-hydride generated small although partially aggregated copper oxide nanoparticles. Copper micro/nano-particles and copper ions were released from the cellulose matrix at an adequate rate to achieve a strong anti-microbial activity against Saccharomyces cerevisiae in in vitro experiments.l The copper oxide composites showed an excellent antifungal activity in pineapple and melonSuperhydrophobic kapok fiber oil-absorbent: Preparation and high oil absorbency§Superhydrophobic kapok fiber was prepared via sol–gel method and used for oil sorption.§The modified kapok fiber is covered by silica nano-particles and surface be-come rough.§The modified kapok fiber have high oil sorption capacity and oil–water separation selectivity.§The modified kapok fiber have the capability of removing oil in oil/water mixture.结束语结束语 新吸附剂研制开发与应用是吸附理论新吸附剂研制开发与应用是吸附理论与吸附分离技术取得进展的主要推动力与吸附分离技术取得进展的主要推动力, 其其中实验与理论方法和计算机模拟更紧密地中实验与理论方法和计算机模拟更紧密地结合对这样的进展会起着关键的作用结合对这样的进展会起着关键的作用;而可而可持续的社会发展需求为吸附理论与吸附分持续的社会发展需求为吸附理论与吸附分离技术的发展提供了广阔的空间离技术的发展提供了广阔的空间, 值得有志值得有志者去努力。