基本介紹
- 中文名：吸著劑
- 英文名：sorbent
- 外觀：粒狀與粉狀
- 套用：用於工業、制防毒面具
- 代表物：活性炭、矽膠、活性氧化鋁
吸著劑的物理形式,普通吸著劑,活性炭,矽膠,活性氧化鋁,吸著劑的選擇,吸著劑的再生,工業上吸著劑應具有的性能,
吸著劑的物理形式
固體吸著劑可分為粒狀和非粒狀(粉狀)。
1、粒狀固體
在大多數使用固體吸著劑的方法中使用鹼性化合物和金屬氧化物。常用的有鈉鹽，錳、鐵、鋅及銅等有關金屬。美國礦務局的“鹼化氧化鋁”方法中所用的鋁酸鈉就是一種粒狀固體吸著劑。
2、粉狀固體
首先採用粉狀固體能避免磨耗與壓力降問題。這就需要一套夾帶式接觸器系統和高效率的收塵設備來回收吸著劑。因此，在燃煤工廠中要安裝兩套靜電除塵器，一套用來除去飛揚的灰塵，而另一套用來收集已使用過的吸著劑。多次循環之後，活性降低，需大量費用以補充新料。
普通吸著劑
活性炭
用於較大規模的最早的吸著劑之一是活性碳。當一種含碳物質，例如骨頭、煤、椰子殼或木頭在溫度低於約870K進行碳化時，所得的碳可能是活性的，或者是可能被活化的，故適於用作吸著劑。活化過程基本上是吸著劑上剩餘烴類的選擇氧化過程，採用水蒸汽，空氣或某種別的氧化劑進行氧化。活性碳的性質與碳原料及活化時的確切條件有關。活性碳可以用於回收溶劑蒸氣，淨化水，糖溶液的脫色以及許多類似的用途。這種活性碳通常聲稱約有106m2/kg的內面積。
矽膠
另一種普通的吸著劑是矽膠。這是一種粒狀的、無定形的二氧化矽，它由矽酸鈉水溶液酸化後所得的凝膠加熱至約630K而製得。這種硬的、玻璃狀物料是高度多孔的；它用於乾燥液體及氣體，也可用於回收烴類。有幾種不同的商品矽膠其中有幾種與液體水接觸時有較好的耐受性，水能使某些矽膠粉碎(由於快速釋放出吸附熱的緣故)。矽膠通常具有超過3．5×105m2/kg的內表面。
活性氧化鋁
一種具有良好的機械強度，因此能在移動床中普遍套用的吸著劑是活性氧化鋁。將某一種氧化鋁水合物，通常為沉澱的混合物(含有單水合物及三水合物)，以嚴格控制的速率加熱至約670K而製得。氧化鋁水合物的脫水作用導致形成約2．5 X 105m2/kg的內表面。內表面形成的機理已有許多人進行了研究。內表面的形成似乎是由於水合物中的水分予被驅趕至周圍大氣時，固體結構被破壞的結果。
吸著劑的選擇
對於給定的分離選擇適宜吸著劑是一個複雜的問題。吸著劑選擇的主要科學基礎是平衡等溫線。還必須考慮所有組分在氣體混合物中、在操作壓力和溫度範圍內的平衡等溫線。根據等溫線，下述幾個對於分離過程設計非常重要的因子就可以估算出來；
1、在操作溫度和壓力範圍內吸著劑的容量。
2、吸著劑的再生方法。例如，變溫或變壓和所需變化擺動的幅度。
3、不能利用（未加利用）床層的高度(LUB)。
4、產物純度。
LUB約等於濃度波陣面或使質帶跨距的一半。LUB主要是由平衡等溫線來確定的，尖削的濃度鋒面或矮的LUB是所希望的，因為這樣可得到高的產率以及高的產品純度。
吸著劑的再生
吸著劑的再生有四種方法，所有這些方法用到的措施都是降低平衡吸附量，這個再生既可以通過降低被吸附物的分壓來實現又可以通過提高溫度來實現。
1、變熱法(或變溫法)是用預熱氣體吹掃床層最有效的實施方法。許多氣體都可被使用，其中包括吸附器的進料混合氣，從吸附階段來的一部分輕組分(抽余物)產品，空氣，水蒸汽，等等。當用的氣體不是吸附器的進料混合氣時，脫附的推動力通過分壓的同向下降而被增強。
2、變壓法是在實際上恆定的溫度下降低吸附器的總壓來實現的。
3、惰性吹掃汽提法是在不改變溫度和壓力的情況下除去被吸附物。因再生的完成，使床內的空隙充滿了惰性氣體。除非抽余物作為惰性吹掃氣體，否則在下一個吸附階段抽余物產品會被惰性氣體污染。
4、置換氣吹掃法不同於惰性氣吹掃法，即把與被吸附氣一樣強的氣體或蒸汽用作吹掃氣。再生由於被吸附氣分壓的降低和置換介質的競爭吸附而變得更為方便。
工業上吸著劑應具有的性能
為了適應工業套用。吸著劑應具有：
(1)高選擇性，能實現清晰分離；
(2)高的吸著能力，能使所需的吸著劑量最少；
(3)優良的動力學和傳遞性質，能快速吸著；
(4)化學穩定性和熱穩定性，包括在接觸的流體中極低的溶解度，能保持吸著劑的數量和性質；
(5)硬度和機械強度，能防止破碎和磨損；
(6)自由流動的傾向，能方便容器的充填和出空；
(7)高的抗污染能力，能獲得長的套用壽命；
(8)無促進不希望的化學反應的傾向；
(9)再生能力，尤其當工業原料中含有微量的高分子組分，而這些組分被強力吸著而難以脫吸時；
(10)相對低的價格。
