如何正確選擇工業(yè)氣體吸附劑

作為工業(yè)氣體凈化和分離中的核心材料的吸附劑，其性能的優(yōu)劣及選擇的正確性往往決定了成品氣體的質(zhì)量和綜合費(fèi)用，而了解工業(yè)氣體對吸附劑的要求才是如何正確選擇工業(yè)氣體吸附劑的開始。

雖然吸附現(xiàn)象早已為人們發(fā)現(xiàn)和熟知，但是作為工業(yè)氣體上應(yīng)用則是近幾十年的事情。從理論上講，固體物質(zhì)的表面對于流體都具有一定的物理吸附作用，但要達(dá)到工業(yè)氣體上的使用要求，還是需要有正確的了解，這是工業(yè)氣體吸附材料使用中的重要一環(huán)。

工業(yè)氣體吸附劑

主要工業(yè)氣體吸附劑

活性炭、活性氧化鋁、硅膠和分子篩。

選擇要求

1

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

      要有巨大的內(nèi)表面積和大的孔隙率，也就是說，吸附劑必須是具有高度疏松結(jié)構(gòu)和巨大暴露表面的多孔物質(zhì)。只有這樣，才能給吸附提供很大的表面。吸附劑的有效表面包括顆粒的外表面和內(nèi)表面，而內(nèi)表面總是比外表面大得多，例如硅膠的內(nèi)表面高達(dá)600m2／g，活性炭的內(nèi)表面可高達(dá)1000m2／g。這些內(nèi)部孔道通常都很小，有的寬度只有幾個分子的直徑，但數(shù)量極大，這是由吸附劑的孔隙率決定的。因此，要求吸附劑要有很大的孔隙率。除此之外，還要求吸附劑具有合適的孔隙和分布合理的孔徑，以便吸附質(zhì)分子能到達(dá)所有的內(nèi)表面而被吸附。

2

吸附對象

      對不同的氣體要具有選擇性的吸附作用，工業(yè)氣體上應(yīng)用吸附劑的目的，就是為了對某些氣體組分有選擇地吸附，從而達(dá)到分離氣體混合物的目的。因此要求所選的吸附劑對所要吸附的氣體具有很高的選擇性。例如活性炭吸附油霧、二氧化硫(或氨)的能力，遠(yuǎn)大于吸附空氣的能力，故活性炭能從空氣與油霧、二氧化硫(或氨)的混合氣體中優(yōu)先吸附油霧、二氧化硫(或氨)，達(dá)到凈化廢氣的目的。

3

吸附能力

      吸附容量要大，吸附劑的吸附容量是指一定溫度下，對于一定的吸附質(zhì)濃度，單位質(zhì)量(或體積)的吸附劑所能吸附的最大吸附質(zhì)質(zhì)量。吸附容量大小的影響因素很多，它包括吸附劑的表面大小，孔隙率大小和孔徑分布的合理性，還與分子的極性以及吸附劑分子上官能團(tuán)的性質(zhì)有關(guān)。

4

抗損耗性

      要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，吸附劑是在濕度、溫度和壓力條件變化的情況下工作的，這就要求吸附劑有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，對于用來吸附腐蝕性氣體時，還要求吸附劑有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。當(dāng)采用流化床吸附裝置時，對吸附劑的機(jī)械強(qiáng)度要求更高，主要原因是在流化狀態(tài)下運(yùn)行，吸附劑的磨損大。

5

流體接觸性

      顆粒度要適中而且均勻，用于固定床時，若顆粒太大且不均勻，易造成氣路短路和氣流分布不均，引起氣流返混，氣體在床層中停留時間短，降低吸附分離效果。如果顆粒太小，床層阻力過大，嚴(yán)重時會將吸附劑帶出器外。

6

經(jīng)濟(jì)性

      要求吸附劑有再生能力，以延長其使用壽命。另外，要求吸附劑易再生和活化，且制造簡便，價廉易得。

合格的吸附劑

性能特點(diǎn)

大的比表面、適宜的自動餾程孔結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)；

對吸附質(zhì)有強(qiáng)烈的吸附能力；

一般不與吸附質(zhì)和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng);制造方便，容易再生；

有良好的機(jī)械強(qiáng)度等。

分類方式

      可按孔徑大小、顆粒形狀、化學(xué)成分、表面極性等分類，如粗孔和細(xì)孔吸附劑，粉狀、粒狀、條狀吸附劑，碳質(zhì)和氧化物吸附劑，極性和非極性吸附劑等。常用的吸附劑有以碳質(zhì)為原料的各種活性炭吸附劑和金屬、非金屬氧化物類吸附劑(如硅膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等)。