活性污泥吸附有机络合铜的研究(4)
1．3 吸附剂的分类和应用
1.3.1 物理吸附剂
能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质[9]。
吸附剂一般有以下特点:大的比表面、适宜的孔结构及表面结构;对吸附有强烈的吸附能力;一般不与吸附质和介质发生化学反应;制造方便，容易再生;有良好的机械强度等。吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类，如粗孔和细孔吸附剂，粉状、粒状、条状吸附剂，碳质和氧化物吸附剂，极性和非极性吸附剂等。常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂(如硅胶、氧化铝、分子筛、天然黏土等)。衡量吸附剂的主要指标有:对不同气体杂质的吸附容量、磨耗率、松装堆积密度、比表面积、抗压碎强度等。用于滤除毒气，精炼石油和植物油，防止病毒和霉菌，回收天然气中的汽油以及食糖和其他带色物质脱色等[10]。
工业上常用的吸附剂有:硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等，另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题[11]。吸附剂的良好吸附性能是由于具有密集的细孔构造。与吸附剂细孔有关的物理性能有：a.孔容(VP)：吸附剂中微孔的容积称为孔容，通常以单位重量吸附剂中吸附剂微孔的容积来表示(cm3/g)。孔容是吸附剂的有效体积，它是用饱和吸附量推算出来的值，也就是吸附剂能容纳吸附质的体积，所以孔容大为好。吸附剂的孔体积(Vk)不一定等于孔容(VP)，吸附剂中的微孔才有吸附作用，所以(VP)中不包括粗孔。而(Vk)中包括了所有孔的体积，一般要比VP大。b.比表面积:即单位重量吸附剂所具有的表面积，常用单位是m2/g。吸附剂表面积每克有数百至千余平方米。吸附剂的表面积主要是微孔孔壁的表面，吸附剂外表面是很小的。c.孔径与孔径分布:在吸附剂内，孔的形状极不规则，孔隙大小也各不相同。直径在数埃至数十埃的孔称为细孔，直径在数百埃以上的孔称为粗孔。细孔愈多，则孔容愈大，比表面也大，有利于吸附质的吸附。粗孔的作用是提供吸附质分子进入吸附剂的通路。粗孔和细孔的关系就象大街和小巷一样，外来分子通过粗孔才能迅速到达吸附剂的深处。所以粗孔也应占有适当的比例。活性炭和硅胶之类的吸附剂中粗孔和细孔是在制造过程中形成的。沸石分子筛在合成时形成直径为数微米的晶体，其中只有均匀的细孔，成型时才形成晶体与晶体之间的粗孔。孔径分布是表示孔径大小与之对应的孔体积的关系。由此来表征吸附剂的孔特性。d.表观重度(dl):又称视重度。吸附剂颗粒的体积(V1)由两部分组成:固体骨架的体积(Vg)和孔体积(Vk)，即：Vl= Vg+ Vk表观重度就是吸附颗粒的本身重量(D)与其所占有的体积(VI)之比。吸附剂的孔体积(Vk)不一定等于孔容(VP)，吸附剂中的微孔才有作用，所以VP中不包括粗孔。而(Vk)中括了所有孔的体积，一般要比VP大。e.真实重度(dg):又称真重度或吸附剂固体的重度，即吸附剂颗粒的重量(D)与固体骨架的体积Vg之比[12]。
1.3.2 化学吸附剂
由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用[13]。
吸附特点与物理吸附相比，化学吸附主要有以下特点:(1)吸附所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多。(2)吸附热近似等于反应热。(3)吸附是单分子层的。因此可用朗缪尔等温式描述，有时也可用弗罗因德利希公式描述。捷姆金吸附等温式只适用于化学吸附：V/Vm=1/a•ln C0P式中V是平衡压力为p时的吸附体积；Vm是单层饱和吸附体积；a和C0是常数。(4)有选择性。(5)对温度和压力具有不可逆性。另外，化学吸附还常常需要活化能。确定一种吸附是否是化学吸附，主要根据吸附热和不可逆性[14]。