树脂吸附原理.pdf

树脂吸附原理 什么是吸附？ 是指一种物质借助某种作用使另一种物质集中分布于两相界面的过程。例如， 防毒面具内吸附剂（活性炭）对毒性气体的吸附，吸附树脂对水中溶解有机物的吸 附等等。 吸附树脂 ● 多孔性交联聚合物球形颗粒 ● 不带离子交换官能团 ● 吸附物由于疏水界面作用吸附有机物 ● 丰富的多孔结构 ■ 高比表面积 ■ 具有一定孔径的多孔 树脂吸附机理 物理吸附的原动力及吸附过程 吸附树脂与吸附物质之间的作用力为分子间力，包括色散力、偶极力和氢键。处 于溶液中某个具体位置的吸附质分子要最终完成被吸附剂吸附在其内部某一具 体位 置，需要依次完成三阶段路径的扩散过程，如图1所示： 路径a —— 从吸附质分子所处的位置通过 溶液中的均相位移（扩散）到吸附树脂的表面， c b a 这一过程被称为“均相扩散”。由于溶质在溶液 中的扩散过程进行得非常快，因此这一过程并非 吸附过程的控制要素，除非溶液的粘度非常高。 图1 吸附质扩散路径示意图 树脂吸附机理 c b a 路径b —— 达到吸附剂球粒表面并穿越存在于其表面上的所谓“液膜”，最后 进入树脂内部孔道的过程。已有大量实验结果证明，处于溶液中的吸附树脂表面的 确存在一层厚度在数十乃至数百nm范围的液膜，存在于液膜内的溶剂分子由于粘度 和界面能的双重作用，几乎不随液相的运动而运动。因此，虽然吸附质分子穿越液 膜的路径并不长，但是却存在着较大的阻力，因此往往成为吸附过程的控制要素— —这就是所谓“膜扩散”动力学要素。 树脂吸附机理 c b a 路径c —— 穿越了液膜的吸附质分子并非都停留在吸附剂球体的表面，它们中的绝 大部分都需要继续完成在树脂内部孔道中的运动过程，并最终到达吸附树脂球体内的某个 的部位——这就是所谓“粒扩散过程”。可以想象，吸附质分子在如此狭窄的树脂孔道内 运动是如此之困难，以至于往往需要若干分钟的时间，才能够运动零点几mm的路径。由此 可见，吸附质分子在吸附树脂内部孔道扩散的过程往往成为吸附过程的第二个控制要素— —这就是所谓“粒扩散”动力学要素。 吸附树脂及其主要性能指标 吸附树脂的性能指标 吸附树脂的重要性能指标包括：比表面积、孔容（孔度）、平均孔径和孔径分 布、干（湿）视密度和骨架密度等，其中:比表面积、平均孔径和孔容（孔度）是最 重要的三个参数。 吸附树脂主要性能指标 z 比表面积 单位重量树脂活性孔道内壁之总表面积称为比表面积，有时也称比表面。测定多 孔材料比表面积的常用方法为压汞法和气相色谱法两种。 比表面积是表征吸附剂活性内表面积大小、吸附能力高低的最重要参数，一般 都要求吸附剂有尽量高的比表面积，才可能具备良好的吸附能力。但是，吸附剂的孔 径与比表面积具有负相关性，即高的比表面积必然与较小的孔径相联系。因此吸附剂 的比表面积并非越高越好。 吸附树脂主要性能指标 z 平均孔径 一般合成多孔吸附剂的内部均包含着大量彼此联通、形态不规则、结构不均匀 的非圆柱形孔道，它们便是吸附质的扩散通道和被吸附的场所。任何测定孔结构的 方法均不可能测定试样中具体孔道的形态和参数，只可能测定它们的统计平均结 果，这就是平均孔径。