導航:首頁 > 凈水問答 > 離子交換和物理吸附

離子交換和物理吸附

發布時間:2022-08-17 09:32:38

⑴ 吸附機理

按吸附現象產生的原因而言,可分為物理吸附和化學吸附。凡是能吸附液態離子的固體均稱為吸附劑,其吸附能力的大小以交換容量(CEC)來表示。交換容量的大小一般與下列因素有關:①黏土礦物及有機質的交換容量大;②顆粒越小,比表面積越大,交換容量也越大;③表層土壤的交換容量與土壤中黏土礦物種類及數量有關;④固體表面電荷是pH值的函數。

1.物理吸附

固體顆粒表面帶電荷,在固液相接觸時,會發生靠固體表面靜電引力吸附液相異性離子的現象,這種現象稱為物理吸附。物理吸附的鍵聯力為靜電引力,鍵聯力較弱,因此已吸附在顆粒表面的離子,在一定條件下,可被液體中另一種離子所替換,所以物理吸附也稱為離子交換。被吸附離子的電性,取決於表面電荷的電性,顆粒表面帶負電荷,吸附陽離子,稱為陽離子吸附,或陽離子交換;顆粒表面帶正電荷,吸附陰離子,稱為陰離子吸附或陰離子交換。物理吸附是一種可逆反應,可用質量作用定律來描述。

按其電荷的性質可分為永久電荷和可變電荷。永久電荷是礦物晶格內的同晶替代所產生的電荷。例如,黏土礦物的結構為硅四面體和鋁八面體,四面體內的硅和八面體內的鋁均可被與其直徑大小相近的離子所替代;四價的Si4+可被三價的Al3+替代,而三價的Al3+可被二價的Mg2+替代,這樣的結果,使顆粒表面電荷產生了不均衡,使其呈現出負電性。由於同晶替代是在黏土礦物形成時產生的,並且是在黏土晶格的內部,因此一旦產生這種替代作用,電荷就不會改變,具有永久性質,故稱永久電荷。蒙脫石和伊利石的同晶替代較多,所以它們的表面電荷以永久電荷為主;而高嶺石則不同,它的同晶替代少,其主要的表面電荷另有來源。

可變電荷是顆粒表面產生化學解離形成的,其表面電荷的性質(正電荷或負電荷)及數量往往隨介質pH值的改變而變化,所以稱為可變電荷。

2.化學吸附

化學吸附不是依賴於靜電引力,液相中的離子是靠鍵力強的化學鍵(如共價鍵)結合到固體顆粒表面,被吸附的離子進入顆粒的結晶格架,成為晶格的一部分,它不可能再返回溶液,是一種不可逆反應,這種現象也稱為特殊吸附。產生化學吸附的一個基本條件是,被吸附離子直徑與晶格中網穴的直徑大致相等,例如,K+的直徑為266pm,硅鋁酸鹽膠體晶格網穴直徑為280pm,它們的直徑大致相等,所以K+可被吸附到膠體的晶格里。

在實際研究中,要區分物理吸附及化學吸附十分困難,而物理吸附要比化學吸附普遍。因此,目前研究最多的是物理吸附。

⑵ 吸附種類和吸附機理

按吸附現象產生的原因而言,可分為物理吸附及化學吸附。

(一)物理吸附

固體顆粒表面電荷的不均衡,往往使其帶電荷。按其電荷的性質可分為永久電荷和可變電荷。

永久電荷是礦物晶格內的同晶替代所產生的電荷。例如,粘土礦物的結構為硅四面體和鋁八面體,四面體內的硅和八面體內的鋁均可被與其直徑大小相近的離子所替代;四價的Si4+可被三價的Al3+所替代,而三價的Al3+可被二價的Mg2+所替代,這樣的結果,使顆粒表面電荷產生了不均衡,使其呈現出負電性。由於同晶替代是在粘土礦物形成時產生的,並且是在粘土晶格的內部,因此一旦產生這種電荷就不會改變,具有永久性質,故稱永久電荷。蒙脫石和伊利石的同晶替代較多,所以它們的表面電荷以永久電荷為主;而高嶺石則不同,它的同晶替代少,其主要的表面電荷另有來源。

可變電荷是顆粒表面產生化學解離形成的,其表面電荷的性質(正電荷或負電荷)及數量往往隨介質的pH值的改變而變化,所以稱為可變電荷。例如某些膠體顆粒表面分子或原子團的解離:

(1)二氧化硅膠體和含水二氧化硅膠體的解離

水文地球化學基礎

(2)粘土礦物顆粒晶面上的OH基中H+的解離

水文地球化學基礎

高嶺石晶體表面的OH基較多,所以它的表面電荷以可變電荷為主。

(3)氫氧化鐵及氫氧化鋁表面分子OH基的解離

Fe(OH)3→Fe(OH)2--+OH-

A1(OH)3→Al(OH)2++H+

(4)腐殖質上某些原子團的解離

水文地球化學基礎

上述談到顆粒表面電荷形成的機理。由於固體顆粒表面帶電荷,所以在固液相接觸時。便會發生靠固體表面靜電引力吸附液相異性離子的現象,這種現象稱為物理吸附。

物理吸附的特點是,其吸附的鍵聯力為靜電引力,鍵聯力較弱,因此已吸附在顆粒表面的離子,在一定條件下,可被液體中另一種離子所替換,所以物理吸附也稱為「離子交換」。被吸附離子的電性,取決於表面電荷的電性,顆粒表面帶負電荷,吸附陽離子,稱為陽離子吸附,或陽離子交換;顆粒表面帶正電荷,吸附陰離子,稱為陰離子吸附,或陰離子交換。物理吸附這個表面反應是一種可逆反應,可用質量作用定律來描述。

(二)化學吸附

化學吸附不是依賴於靜電引力發生的,液相中的離子是靠鍵力強的化學鍵(如共價鍵)結合到固體顆粒表面的;被吸附的離子進入顆粒的結晶格架,成為晶格的一部分,它不可能再返回溶液,是一種不可逆反應。這種現象也稱為「特殊吸附」。產生化學吸附的一個基本條件是,被吸附離子直徑與晶格中網穴的直徑大致相等,例如,K+的直徑為266pm(2.66Å),硅鋁酸鹽膠體晶格網穴直徑為280pm(2.80Å),它們的直徑大致相等,所以K+可被吸附到膠體的晶格里。

在實際研究中,要區分物理吸附及化學吸附是十分困難的;而物理吸附要比化學吸附普遍。因此,目前研究最多的是物理吸附,而且物理吸附的研究,實際上也包括化學吸附在內,因為兩者很難區分。特別是地下水污染中污染物的研究更是如此。

⑶ 吸附原理是

固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附,將在第二節中討論。
物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。在污水處理中,多數情況下,往往是幾種吸附的綜合結果。一定的吸附劑所吸附物質的數量與此物質的性質及其濃度和溫度有關。表明被吸附物的量與濃度之間的關系式稱為吸附等溫式。目前常用的公式有二:弗勞德利希(Freundlich)吸附等溫式,朗格繆爾(Langrnuir)吸附等溫式。

⑷ 吸附法和離子交換法異同

吸附法有物理吸附和化學吸附之分,物理吸附如活性炭,把待吸附物吸附在本身的表面,但是可逆過程,化學吸附是通過化學反應將待吸附物吸附,是不可逆的。而離子交換是在溶液或某種介質下兩種物質中得離子發生交換,達到去除某種離子的目的

⑸ 在重金屬吸附中,離子交換是物理吸附還是化學吸附

如果是離子的話,應該算是化學裡面的氧化還原反應。或者說是置換反應。在高中的化學課本中,有大量的這類實驗,比如通電在電解液中,得到某種單質,或者直接進行置換得到單質。

⑹ 離子交換樹脂和吸附樹脂的結構有什麼區別

  1. 離子交換樹脂出三部分組成:一是網狀結構的高分子骨架.二是連接在骨架上的功能基團,三是和功能基帶相反電荷的可交換離子。三者互為依存、統一於每粒離子交換的珠體之中。離於交換樹脂作為商品,它在運輸、貯藏和使用時往往部含一定量的水份,因此水分子充滿於每粒離子交換樹脂的骨架、功能基和反離子之間。

  2. 採用常規的懸浮聚合方法,可製得凝膠型的離子交換樹脂,產品一般是透明的、無孔的,樹脂吸水後樹脂相內產生微孔。採用制孔技術可製得大孔型離子交換樹脂,它不同於凝膠樹脂,不論大孔樹脂是處於干態或濕態、收縮或溶脹,都存在著比凝膠型樹脂更多、更大的孔道,比表面也就更大,有利於離子的遷移擴散,提高交換速率和工作效率

  3. 與離子交換樹脂相比較,吸附樹脂的組成中不存在功能基及功能基的反離子,它類似於不含功能基及功能基反離子的大孔樹脂,在製造時往往投入更多的交聯劑和更嚴格地選用致孔劑,以合成具有更大比表而積的不同孔徑、不同孔容和不同比表面積的吸附樹脂。

  4. 根據所帶的功能基的特性,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂和其它樹脂。帶有酸性功能基、並能與陽離子進行交換的稱為陽離子交換樹脂,帶有鹼性功能基並能與陰離子進行交換的稱為陰離子交換樹脂。基於功能基上酸、鹼有強弱之分,離子交換樹脂又可細分為強酸性(一SO,H)、中強酸(一PO(OH))及弱酸性(—COOH)、強鹼(一N+R,Cl)、弱鹼性(一NH,,—NRH,-NR)離子交換樹脂。在強鹼性離子交換樹脂中將含有[(N+(CH2)C1)]的樹脂叫強鹼I型樹脂,含有[(N+(CH3)2(CH,CH,0HD]的樹脂叫強鹼Ⅱ型樹脂。帶有鰲合基、氧化還原基、陽陰兩性基的樹脂;分別稱為鰲合樹脂、氧化還原樹脂和兩性樹脂。上述樹脂通常都用酸、鹼、鹽再生,而弱酸弱鹼的兩性樹脂可用熱水再生,故弱酸弱鹼的兩性樹脂又稱熱再生樹脂.

  5. 吸附樹脂可以大體上分為非極性吸附劑、中極性和強極性吸附劑三大類。非極性吸附樹脂是偶極矩很小的單體聚合製得並不帶任何功能基的吸附樹脂。苯乙烯——二乙烯苯體系的吸附劑是非極性吸附樹脂的代表。這類非極性吸附樹脂的孔表面的疏水性很強,最適於從極性溶劑(如水)中吸附非極性的有機物。中極性吸附材脂是含酯基的吸附樹脂。例如,丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯與雙甲基丙烯酸乙二醇酯等交聯劑共聚的吸附劑,其孔表面疏水和親水部分共有,既可用於極性溶劑中吸附非極性物質,也可用於非極性溶劑中吸附極性物質。強極性(或稱極性)吸附樹脂是指含醯氨基、氰基、酚羥基等極性功能基的吸附樹脂,它適用於非極性溶劑中吸附極性物質。有時,將含氮、氧、硫等配體的離子交換樹脂也稱為強極性吸附樹脂,因此,離子交換樹脂和強極性吸附樹脂之間沒有嚴格的界限。

⑺ 有機污染物的吸附包括哪兩個過程

包括物理吸附、靜電吸附和離子交換吸附等吸附過程。
物理吸附
物理吸附是被吸附的流體分子與固體表面分子間的作用力為分子間吸引力,即所謂的范德華力(Van der waals)。因此,物理吸附又稱范德華吸附,它是一種可逆過程。當固體表面分子與氣體或液體分子間的引力大於氣體或液體內部分子間的引力時,氣體或液體的分子就被吸附在固體表面上。從分子運動觀點來看,這些吸附在固體表面的分子由於分子運動,也會從固體表面脫離而進入氣體(或液體)中去,其本身不發生任何化學變化。隨著溫度的升高,氣體(或液體)分子的動能增加,分子就不易滯留在因體表面上,而越來越多地逸入氣體(或液體 中去,即所謂「脫附」。這種吸附—脫附的可逆現象在物理吸附中均存在。工業上就利用這種現象,借改變操作條件,使吸附的物質脫附,達到使吸附劑再生,回收被吸附物質而達到分離的目的。物理吸附的特徵是吸附物質不發生任何化學反應,吸附過程進行得極快,參與吸附的各相間的平衡瞬時即可達到。
靜電吸附
靜電吸附則是物體帶有不同的電性,異性相吸原理。
離子交換吸附
離子交換吸附根據不同的要求選擇不同的假虎吸附劑。

⑻ 吸附法和離子交換法

以各類陰、陽離子交換樹脂為固定相的離子交換法,以萃淋樹脂為固定專相的萃淋法,以螯合樹屬脂、螯合纖維、活性炭、聚氨酯泡沫塑料、巰基棉及黃原脂棉等固定相的螯合-吸附法以廣泛用於貴金屬的分離與富集。

在HCl介質中,貴金屬氯配陰離子與陰離子交換樹脂相互作用的強度決定於配陰離子的電荷數,其中雙電荷的[PtCl42-、[PdCl42-、[PtCl62-、[IrCl62-、[RuCl62-、[OsCl62-牢固地吸附於樹脂上,而三電荷的[IrCl63-、[RhCl63-、[RuCl63-僅有很弱的親和力。銠、釕的配合物。由於其配合物在溶液中電荷的可變性,因此它們的吸附強度也隨其電荷數而變化。在實際應用中應考慮這一特性。

⑼ 酶的固定化方法有很多種,請簡述物理吸附法與離子吸附法之間的異同點

酶的固定化方法大致可分為4類。
① 吸附法:通過物理吸附或靜電引力將酶吸附在活性炭、 氧化鋁、離子交換樹脂等具有活潑表面的載體上。優點 是簡便。缺點是結合不牢,使用中容易脫落。
②共價 法:通過酶分子上的官能團,如氨基、竣基、經基、酚 基、琉基、咪哇基,將酶分子通過共價鍵結合於天然或 合成高聚物載體上。優點是酶與載體結合牢固,酶分子 不會脫落。缺點是反應條件較劇烈,酶的活性較低。
③ 交聯法:利用雙官能團試劑如戊二醛等,將酶分子交聯 起來,使之成為網狀結構而不溶於水。
④包埋法:將酶 分子包埋在凝膠的網格中或微型膠囊中。

⑽ 什麼是表面吸附作用,離子交換吸附作用和專屬吸附作用

表面吸附作用來指的是在固體源表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。物理吸附和化學吸附並非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。

閱讀全文

與離子交換和物理吸附相關的資料

熱點內容
飲水機亮紅燈是什麼意思 瀏覽:123
超濾反洗持續時間 瀏覽:576
水處理後變藍 瀏覽:175
嘉福威空氣濾芯質量怎麼樣 瀏覽:92
帶式過濾機價格 瀏覽:78
離子交換法測二氯化鉛 瀏覽:631
東陽市廢水公司 瀏覽:910
回我錯了用數字 瀏覽:157
粘純凈水水桶什麼膠最牢固 瀏覽:919
凈水器出廢水量突然增大 瀏覽:701
雨水儲存回用系統安裝視頻 瀏覽:848
蒸餾水對魚有害嗎 瀏覽:418
怎麼過濾酒渣 瀏覽:356
食品污水處理要注意什麼 瀏覽:244
污水營運工是做什麼的 瀏覽:567
怎麼知道污水處理廠偷排污泥 瀏覽:429
娃哈哈飲水機怎麼製冷 瀏覽:337
木筏求生怎麼用飲水機獲得水 瀏覽:580
csvedi 瀏覽:182
沁園h8ro膜特點 瀏覽:948