1、兀絡(luò)合吸附分離技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用周艷平（江南大學(xué)食品科學(xué)與工程 學(xué)號(hào)：6150112117）摘要：隨著經(jīng)濟(jì)迅猛的發(fā)展，吸附分離技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)已受到科學(xué)家們廣泛的 關(guān)注。吸附分離技術(shù)在工業(yè)化生產(chǎn)以及環(huán)境保護(hù)中起著關(guān)鍵性的作用，該技術(shù)已經(jīng)蔓延至食品、醫(yī)藥等綜合領(lǐng)域，并在這些領(lǐng)域中扮演著相當(dāng)重要的角色。本文著重介紹了冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)、吸附劑的研究進(jìn)展以及其應(yīng)用特點(diǎn)，并對(duì)其作 相應(yīng)的評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞：冗絡(luò)合吸附分離；吸附劑；研究進(jìn)展；應(yīng)用1、前言吸附技術(shù)很早就為人們發(fā)現(xiàn)和利用。 古代用新燒好的木炭，利用其吸濕吸臭 的功效來(lái)去除某些異味，也包括在日常生活中，將燒盡的木炭放在冰箱里從而達(dá) 到去除異味的目的

2、，這些都說(shuō)明吸附技術(shù)在人類生活中已有悠久歷史。然而，在近代工業(yè)中，人們對(duì)吸附的知識(shí)還停留在直接開(kāi)發(fā)使用，如空氣和工業(yè)廢氣的凈化，防毒面具里活性炭吸附有毒氣體，硬水軟化用到離子交換樹(shù)脂等，吸附分離技術(shù)僅僅以輔助的作用出現(xiàn)在化工單元操作中。吸附分離的研究進(jìn)展之所以受到一定的限制是由于固體吸附劑的吸附容量小，吸附劑耗用量大，使分離設(shè)備體積龐大，同時(shí)因固體的熱容量大，傳熱系數(shù)小，升溫、降溫速度慢，循環(huán)周期 長(zhǎng)，效率低，因此發(fā)展較緩慢。直至五十年代初，隨著工業(yè)的發(fā)展特別是石油化 工開(kāi)發(fā)，新型吸附劑的開(kāi)發(fā)為吸附分離技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用打下了基礎(chǔ)，相繼許多吸附分離技術(shù)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，推動(dòng)了工業(yè)化的發(fā)展，其中兀絡(luò)

3、合吸附分離技術(shù) 占有十分重要的作用，顯示出巨大的潛力。2、吸附分離技術(shù)簡(jiǎn)介早期的吸附分離技術(shù)主要用于吸附凈化方面， 隨著20世紀(jì)50年代合成沸石 分子篩的出現(xiàn)，使吸附分離技術(shù)得到快速發(fā)展，也因此使得吸附分離技術(shù)在化工、 石化、生化和環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用3。吸附技術(shù)在現(xiàn)代生活中的應(yīng)用與Lowitz的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著必然的聯(lián)系，Lowitz利用木炭去脫除有機(jī)物中的雜質(zhì)4。 對(duì)吸附技術(shù)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)要追溯至 1814年de Saussure勺研究，他得出的結(jié)論是多孔性物質(zhì)吸收氣體是一個(gè)伴隨熱量變化的過(guò)程。因此，他發(fā)現(xiàn)了吸附過(guò)程的放熱特性，他也是第一個(gè)關(guān)注吸附特性的人。實(shí)際應(yīng)用中的吸附過(guò)程主要基于吸附物 質(zhì)

4、對(duì)混合物中個(gè)別物質(zhì)的選擇性吸收。Tswett在1903年首次發(fā)現(xiàn)了選擇性吸附技術(shù)，他充分利用這一技術(shù)并借助硅材料來(lái)分離葉綠素和其他的植物色素。目前，色譜分析作為最重要的分析方法之一，它源自于吸附技術(shù)。兀絡(luò)合吸附分離技術(shù)冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)的發(fā)展吸附分離主要分為物理吸附與化學(xué)吸附，物理吸附和化學(xué)吸附的作用力不 同，在吸收熱、吸附速率、吸附活化能、選擇性等方面表現(xiàn)出明顯的差異。冗絡(luò)合吸附分離是基于吸附質(zhì)與吸附劑之間能形成 冗絡(luò)合鍵的原理實(shí)現(xiàn)混合物分離 的技術(shù)。冗絡(luò)合屬于弱化學(xué)鍵的范疇5o因此，與傳統(tǒng)的利用范德華力或靜電力 的物理吸附相比，它的作用力強(qiáng)，有更高的吸附選擇性；而與一般化學(xué)吸附相比， 它的

5、弱化學(xué)鍵性質(zhì)使得脫附過(guò)程很容易通過(guò)降低壓力或升高溫度的方式得以實(shí) 現(xiàn)。冗絡(luò)合吸附分離的研究，最早是為了滿足工業(yè)上分離和凈化混合氣中一氧化 碳的需要，對(duì)于含有一氧化碳和氮?dú)獾幕旌衔矬w系， 傳統(tǒng)的工業(yè)方法采用深冷分 離法6,7,即在高壓、低溫下分儲(chǔ)。由于一氧化碳和氮?dú)獾南鄬?duì)分子質(zhì)量幾乎完 全相同，沸點(diǎn)很相近，低溫分儲(chǔ)所需能耗高，設(shè)備復(fù)雜，投資大，操作費(fèi)用高， 因此只有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)才比較經(jīng)濟(jì)。為了克服各種工業(yè)方法的缺陷，研究者 們致力于嘗試種種改進(jìn)方法，冗絡(luò)合吸附分離將可逆冗絡(luò)合與吸附分離過(guò)程相結(jié) 合，有潛力替代某些高能耗的精儲(chǔ)過(guò)程而用于處理較難分離的系統(tǒng)，如CO-N2和C2H4-C2H6系統(tǒng)，

6、最終在90年代中期引起世界各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注。其中以美國(guó)密歇根大學(xué)Yang8帶領(lǐng)的課題組研究最為活躍，報(bào)道了一系列的研究成 果。國(guó)內(nèi)的北京大學(xué)、西南化工研究院10、大連理工大學(xué)11,12、南京工業(yè)大學(xué)13-15、 河北工業(yè)大學(xué)16等都在進(jìn)行這方面的研究工作。冗絡(luò)合吸附分離的關(guān)鍵是開(kāi)發(fā) 具有高選擇性的冗絡(luò)合吸附劑。近二十年來(lái)，世界各國(guó)研究者已經(jīng)嘗試開(kāi)發(fā)了許 多這樣的吸附劑。最典型的是 CuC1/y-A12O3吸附齊1J,已在工業(yè)中用于高純 CO 的回收。冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)被認(rèn)為最有希望取代傳統(tǒng)分離過(guò)程的新方法，也因此成為近幾年研究的熱點(diǎn)，冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)在化學(xué)工業(yè)、石油化工和環(huán)境保護(hù)等許多需

7、要分離和凈化的領(lǐng)域，顯示出巨大的應(yīng)用潛力冗絡(luò)合吸附分離原理從理論上講，兀絡(luò)合吸附原理適用于元素周期表中所有的過(guò)渡金屬元素，即d區(qū)元素。當(dāng)過(guò)渡金屬原子帶有電負(fù)性較大的配體(如F和Cl等)時(shí)，由于電子云 偏向電負(fù)性較大的配體，使得金屬帶部分正電荷，導(dǎo)致金屬最外層s軌道變空，因此具有接受電子的能力。當(dāng)這樣的金屬與具有冗電子的吸附質(zhì)分子(如CO、不 飽和姓)接觸時(shí)，易于接受吸附質(zhì)所提供的 冗電子形成b鍵。與此同時(shí)，金屬將 一、, 一 一一 一 、一一 、一、 * -外層過(guò)多的d電子反饋到吸附質(zhì)空的圖能反鍵 冗軌道上，形成反饋冗鍵。-冗 鍵的協(xié)同作用使金屬同吸附質(zhì)分子間的鍵合作用增強(qiáng)，發(fā)生冗絡(luò)合吸附作用

8、17o在所有d區(qū)元素中，一價(jià)金屬離子 Cu(I)和Ag(I)因具有(n-1)d10ns0的電子構(gòu) 型，既易接受電子，又易給出過(guò)多的d電子而成為研究最多的兩種過(guò)渡金屬陽(yáng)離 子。以CO-Cu(I)為例來(lái)描述了兀絡(luò)合成鍵的原理，其示意圖如圖118所示：圖1:廣冗配鍵示意圖CO在跟Cu(I)形成絡(luò)合物時(shí)，一方面有孤對(duì)電子可給予 Cu(I)的空軌道形成鍵; 另一萬(wàn)面，又有空的反鍵冗軌道可以和Cu(I)的d軌道重疊形成兀鍵，這種兀鍵 因?yàn)槭怯山饘僭訂畏矫嫣峁╇娮?，所以稱為反饋兀鍵。這樣 CO與Cu(I)絡(luò)合 時(shí)形成了6-九電子接受鍵，相互促進(jìn)，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。由于N2及CO2、CH4、H2等不會(huì)與Cu(

9、I)產(chǎn)生上述協(xié)同效應(yīng)，故不會(huì)發(fā)生絡(luò)合吸附。因此，Cu(I)可以對(duì)CO選擇性吸附，實(shí)現(xiàn)從含 N2的混合氣體中分離凈化CO的目的。對(duì)冗絡(luò)合吸附作用的理論研究，可借助分子軌道計(jì)算和自然鍵合軌道分析。用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算的程序包有 Gaussian, GAMESS, AMPAC等。其中Gaussian是計(jì)算分子軌道應(yīng)用最廣的程序包，已用于以下系統(tǒng)的冗絡(luò)合鍵研究：乙烯-鹵化銀， 乙烯-銀離子交換沸石，乙烯-氯化亞銅，乙烯-氯化銀，一氧化碳-氯化亞銅，一 氧化碳-氯化銀等。兀絡(luò)合吸附分離技術(shù)應(yīng)用冗絡(luò)合屬于弱化學(xué)鍵的范疇。因此，與傳統(tǒng)的利用范德華力或靜電力的物理 吸附相比，它的作用力強(qiáng)，有更高的吸附選擇性；而與一般

10、化學(xué)吸附相比，它的 弱化學(xué)鍵性質(zhì)使得脫附過(guò)程很容易通過(guò)降低壓力或升高溫度的方式得以實(shí)現(xiàn)。冗絡(luò)合吸附分離結(jié)合了強(qiáng)化化學(xué)作用的 冗絡(luò)合與吸附分離，具備高選擇性、低能耗、 低成本等特點(diǎn)，因此成為改進(jìn)傳統(tǒng)分離技術(shù)的一個(gè)重要前沿領(lǐng)域。在工業(yè)上具體 實(shí)施吸附分離的過(guò)程時(shí)，根據(jù)進(jìn)料中強(qiáng)吸附組分的濃度，將兀絡(luò)合吸附分離過(guò)程 分為兩類：大吸附量分離（bulk spearatinoM程和凈化（purficatoin）過(guò)程。之所以 加以區(qū)分是因?yàn)檫@兩類吸附過(guò)程對(duì)吸附劑的選擇要求是不同的，對(duì)吸附劑的再生方法也不同，因此采用不同的循環(huán)吸附工藝。而用于區(qū)別分離與凈化過(guò)程的定義 來(lái)源于Keller0當(dāng)混合物中不少于10%（

11、wt）的組分為待吸附組分時(shí)，此分離過(guò)程 稱為大吸附量分離（常簡(jiǎn)稱為分離）；當(dāng)混合物中待吸附組分的含量低10%（通常低 于2%）稱為凈化過(guò)程。冗絡(luò)合吸附用于大吸附量分離過(guò)程回收CO的工業(yè)應(yīng)用早期對(duì)于兀絡(luò)合吸附分離技術(shù)的研究， 主要集中于CO的回收應(yīng)用，由于開(kāi) 展的較早、研究的較廣泛，因此已應(yīng)用于一些具體的工業(yè)過(guò)程，也有很多相關(guān)的 工業(yè)報(bào)道。現(xiàn)今，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深化，CO的生產(chǎn)能力有一個(gè)大幅度的提 升，因而大大的推動(dòng)了工業(yè)化的發(fā)展。分離CO時(shí)，一般采用的是CuCl單層分散型兀絡(luò)合吸附劑。但根據(jù)最終所 CO的純度，需選用不同載體負(fù)載的吸附劑。比如用于合成工程塑料的CO,為避免副反應(yīng)的發(fā)生,要求其

12、中甲烷量最高不超過(guò) 25ppm,此時(shí)需選用對(duì)于含甲 烷的CO有很高選擇性的CuCl/ 丫 -Al 2O3吸附劑19 o鋼廠使用CO時(shí)則沒(méi)有此限 制，可選用CuCI/活性炭吸附劑。工業(yè)上回收CO使用變壓吸附分離過(guò)程。變壓吸附（PSA）氣體分離技術(shù)， 是利用吸附劑對(duì)氣體混合物中各組份的吸附能力隨壓力變化而呈現(xiàn)差異的特性， 從氣體混合物（主要為工業(yè)廢氣）中分離提純需要的氣體組份或進(jìn)行氣體混合物凈化的技術(shù)。由于具有能耗低、流程簡(jiǎn)單、產(chǎn)品氣純度高、裝置自動(dòng)化程度高和 操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，PSA技術(shù)在化工、石油化工、化肥、冶金、電子、食品、煤炭、 機(jī)械、輕工等行業(yè)得到迅速推廣與應(yīng)用20。我國(guó)每年工業(yè)廢氣中CO

13、含量比全國(guó) 天然氣的產(chǎn)量還多，如何有效利用廢氣中 CO成為環(huán)境保護(hù)者和企業(yè)關(guān)注的問(wèn) 題。PSA- CO技術(shù)可以從過(guò)去放空或燃燒的工業(yè)尾氣和再生氣中回收CO,為談基合成裝置提供廉價(jià)的CO原料氣，隨著城基合成工業(yè)的發(fā)展，PSA-CO技 術(shù)推廣前景廣闊。分離烯姓:-烷姓：烯燒/燒燒分離在石油化工和化學(xué)工業(yè)中占有重要地位，最重要的烯燒/烷燒分離體系是乙烯/乙烷和丙烯/丙烷的分離，目前工業(yè)上采用的烯爛/烷爛分離方法 是低溫精微法。低溫精儲(chǔ)必須在低溫、高壓下進(jìn)行，設(shè)備投資大，而且由于烯爛 /烷姓:的沸點(diǎn)相近，相對(duì)揮發(fā)度很小，精微回流比大，因此能耗巨大?；诘蜏?精儲(chǔ)的缺點(diǎn)，研究者們?cè)噲D將冗絡(luò)合吸附用于小規(guī)

14、模的分離烯爛/烷路近幾年來(lái)，Yang等先后制備出了 Ag離子交換樹(shù)脂21,22,單層分散CuCl/丫 -AI2O3, CuCl/柱狀粘土 23,單層分散 AgNO3/SiO224, AgNO3/酸處理粘土 25等 各種兀絡(luò)合吸附劑，并在這些吸附劑上進(jìn)行了烯爛 -燒爛分離的可行性研究260 比較這些吸附劑上C2H4-C2H6和C3H6-C3H8的平衡吸附等溫線可以看出，AgNO3/SiO2吸附劑的分離效果最佳，且等溫線的線性化程度相對(duì)較好，將有利 于變壓吸附的循環(huán)操作過(guò)程。如果綜合考慮吸附劑的成本，CuCl與AgNO3相比， 其相對(duì)較低的價(jià)格使得CuCl/ 丫 -Al 2O3吸附劑更有工業(yè)應(yīng)用的

15、前景。關(guān)于烯爛-燒爛分離的吸附過(guò)程研究也取得了一定的進(jìn)展，過(guò)程模擬計(jì)算已 經(jīng)被用于變壓吸附的過(guò)程研究。Rege等在AgNO3/SiO2吸附齊上，模擬C3H6-C3H8 體系的四塔變壓循環(huán)過(guò)程。計(jì)算出 C3H6產(chǎn)物純度、C3H6產(chǎn)物的回收率及吸附劑 的處理能力來(lái)評(píng)價(jià)吸附劑的分離性能。對(duì)體積分?jǐn)?shù)分別為85%C3H6、15%C3H8和50%C3H6、50%C3H8兩種進(jìn)料組成的模擬計(jì)算結(jié)果表明，C3H6產(chǎn)物純度都超過(guò)99%。模擬還發(fā)現(xiàn)初始床層溫度和進(jìn)料速度對(duì)變壓吸附循環(huán)的影響很大。劉曉勤等27對(duì)所制的稀土復(fù)合載銅活性炭吸附劑進(jìn)行了動(dòng)態(tài)吸附性能實(shí)驗(yàn) 測(cè)定，結(jié)果表明此吸附劑對(duì)乙烯有良好的吸附選擇性。將此

16、吸附劑用于回收環(huán)氧乙烷尾氣中的乙烯，通過(guò)采用真空變壓吸附的工藝，回收成本低，可用于烯燒廠 環(huán)氧乙烷裝置排放氣中乙烯的回收。冗絡(luò)合吸附用于凈化過(guò)程用于深度脫硫隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，汽油等燃料低硫化、清潔化已是大勢(shì)所趨。汽油 中的硫化物(主要指有機(jī)硫化物)帶來(lái)的問(wèn)題主要有兩方面。一方面，在汽油煉制 過(guò)程中以及在使用時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)腐蝕管道、泵、制設(shè)備、內(nèi)燃機(jī)熄火等問(wèn)題； 另一方面，汽油中硫含量過(guò)高會(huì)帶來(lái)大范圍環(huán)境污染。硫化物所引起的環(huán)境污染給人類的生存造成了嚴(yán)峻的威脅，因此，車用燃料的深度脫硫正成為美國(guó)及其它 各國(guó)政府的強(qiáng)制性要求。迄今為止，涉及到的脫硫技術(shù)主要有IRVAD脫硫技術(shù)、S-Zorb脫

17、硫技術(shù)、 SARS脫硫技術(shù)、冗絡(luò)合吸附脫硫方法。這些技術(shù)能夠脫除硫醇、硫化物、二硫 化物，但不能脫除嚷吩及其衍生物，即選擇性吸收性不好28,使得硫含量不能達(dá)到環(huán)保要求。因此，許多研究者嘗試將冗絡(luò)合吸附分離用于深度脫硫，這也在 后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證，冗絡(luò)合吸附分離對(duì)于深度脫硫的成效明顯。由分子軌道理論計(jì)算可知，Cu+/Ag+與嚷吩之間形成冗絡(luò)合鍵的強(qiáng)度大于苯， 這表明冗絡(luò)合吸附劑對(duì)于燃料中脫硫過(guò)程具有選擇性的作用。在這項(xiàng)研究中， Yang等人開(kāi)發(fā)了一系列脫硫吸附劑，發(fā)現(xiàn)Ag-Y和Cu(I)-Y是將液體碳?xì)浠衔?中嚷吩去除的優(yōu)良吸附劑29。2.2.22用于脫除脂肪燒中的少量芳爛脫除脂肪燒中的少量

18、芳爛對(duì)于保護(hù)環(huán)境，控制污染具有重要的意義。目前世界各國(guó)都在加強(qiáng)對(duì)環(huán)境污染物的控制， 要求減少運(yùn)輸燃料中的芳爛，特別是苯的 濃度。歐聯(lián)盟的環(huán)保規(guī)定為：2000年時(shí)汽油中苯的濃度需控制在 1vol%以下， 2002年時(shí)柴油中多環(huán)芳姓:濃度必須低于 11vol%, 2005年時(shí)的濃度限定則更為嚴(yán) 格。世界范圍內(nèi)的環(huán)保要求對(duì)凈化脫除汽油和柴油中的芳爛雜質(zhì)迫在眉睫，工業(yè)上脫除苯，常用萃取和蒸儲(chǔ)相結(jié)合的方法。很多替代技術(shù)已被考慮，比如滲透蒸 發(fā)、液膜法、液相變溫吸附法等。Matz和Knaebe嚴(yán)對(duì)目前常用的商品吸附劑：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、13X沸石、聚合樹(shù)脂XAD-7進(jìn)行了脫除苯的實(shí)驗(yàn) 研究。其中硅

19、膠的凈化效果最佳，但選擇性仍偏低。Takahashi等31研究了用AgY凈化脫除環(huán)己烷中的微量苯。實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定了120c和180c下苯和環(huán)己烷的單組分吸附平衡等溫線。使用混合吸附等溫線模型計(jì)算了環(huán)己烷中苯的濃度，相當(dāng)高的分離因子值顯示出 AgY對(duì)微量苯具有強(qiáng)吸附選擇性，有望用于凈化脫除脂 肪燒中的少量芳爛雜質(zhì)。3、兀絡(luò)合吸附劑冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著主導(dǎo)作用，而冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)的關(guān)鍵是制備高效的兀絡(luò)合吸附劑，這直接影響著吸附分離技術(shù)的最終效果。 新型吸附劑的開(kāi)發(fā)成功，一方面可以帶來(lái)吸附分離過(guò)程新的應(yīng)用， 另一方面對(duì)于 豐富吸附劑的種類和吸附劑制備方法都具有重要的理論和實(shí)際意義，

20、這需要對(duì)過(guò)渡金屬鹽（活性組分）的種類、載體的選擇以及制備方法等方面作全面考慮。研究 者們依據(jù)Cu（I）能跟CO絡(luò)合形成金屬談基絡(luò)合物的原理，研制出了多種高效的 CO吸附劑，按照載體類別的不同大致可以分為分子篩類、離子交換樹(shù)脂類、T-AI2O3類及SiO2類、層柱狀粘土（PILC）及活性炭類，對(duì)不同的載體可以采用不同 的負(fù)載處理方法。下面將分子篩類吸附劑、離子交換脂類吸附劑作詳細(xì)介紹：分子篩類吸附劑分子篩類吸附劑簡(jiǎn)介沸石的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1756年，瑞典礦物學(xué)家Crnostedt發(fā)現(xiàn)有一類天然硅 鋁酸鹽礦物在灼燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生泡沸現(xiàn)象，于是就稱之為沸石（Zeofeit）。直到1945年，Barrer公司

21、才開(kāi)創(chuàng)性地表明可以從硅鋁酸鹽凝膠中較快的合成出沸石，1948年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司（UCC）首先實(shí)現(xiàn)了人工合成分子篩，直到上世紀(jì)四十年代 才開(kāi)始大規(guī)模的合成工作32o分子篩是人工合成的泡沸石，是硅鋁酸鹽的晶體。 分子篩經(jīng)加熱失去結(jié)晶水，晶體內(nèi)形成許多孔穴，其孔徑大小與氣體分子直徑相 近且非常均勻，它能把小于孔徑的分子吸進(jìn)孔穴內(nèi)， 把大于孔徑的分子擋在孔穴 外，因此，它可以根據(jù)分子的大小把各種組分分離。正是由于分子篩具有以上性能，所以它在廢水處理、干燥分離、氣體分離及清潔油品等領(lǐng)域得到了十分廣泛 的應(yīng)用33。但是，對(duì)于乙烯和乙烷在分子篩上的吸附情況，國(guó)內(nèi)外學(xué)者曾做過(guò) 大量的研究工作，直接將其應(yīng)用于

22、它們的吸附分離時(shí)，普遍存在選擇性小、難以再生的不足。但分子篩有很好的離子交換性能，通過(guò)離子交換可改良其吸附性能。 離子交換可分為兩類：一類是與堿土金屬離子或堿金屬離子交換，分離機(jī)理是分子極化和篩分作用；另一類是與過(guò)渡金屬離子交換，分離機(jī)理是冗-絡(luò)合34。將Y型或X型分子篩與Ag+或Cu2+交換制得Ag(I)絡(luò)合型分子篩和Cu(I)分子篩， 控制不同的濃度、溫度、pH值，可得離子交換度不同、吸附性能相異的分子篩 35,360分子篩類吸附劑的應(yīng)用研究進(jìn)展廢水處理分子篩能夠處理廢水，脫出廢水中的金屬離子。目前，重金屬污染給人類的 生存環(huán)境造成嚴(yán)重的威脅，如何解決重金屬污染已成為人們較之關(guān)心的一個(gè)問(wèn)

23、題。而分子篩由于具有大量的孔道和空穴，比表面積較大，陽(yáng)離子充填這分子篩晶體內(nèi)部的籠內(nèi)，止匕外，部分硅(鋁)氧四面體的骨架氧帶有負(fù)電荷從而使得這些 離子周圍形成強(qiáng)大電場(chǎng)，產(chǎn)生巨大的靜電引力。這些特性均賦予沸石良好的吸附 性能，能夠?qū)⑺械闹亟饘傥揭灾潦顾w環(huán)境得到恢復(fù)。即使分子篩技術(shù)可以吸附金屬離子，但是仍然存在一些干擾因素。Mabel等研究了多種金屬離子共存以及有機(jī)物存在時(shí)，墨西哥斜發(fā)沸石對(duì)工業(yè)廢水中金屬 離子的吸附去除能力。結(jié)果表明有機(jī)物的存在對(duì)沸石吸附重金屬離子的影響較 小，因?yàn)榉惺籽ê涂椎来笮∠拗屏擞袡C(jī)物的進(jìn)入。但是，有某些金屬離子存在時(shí)，沸石對(duì)金屬離子的吸附能力下降。干燥凈化分子篩

24、能夠吸附脫水，對(duì)水具有較強(qiáng)的親和力，結(jié)構(gòu)中有大量均勻的幾何網(wǎng) 狀型空穴，這些空穴只允許直徑比孔徑小的分子進(jìn)入，起到了篩分分子的選擇吸附作用。分子篩在吸附脫水方面表現(xiàn)出較高的選擇性，分子篩能將混合物中各組分高效分離，脫除氣體或液體中百分之幾乃至痕量的水分以下。分子篩脫水的工作壓力、工作溫度無(wú)需嚴(yán)格控制，且操作簡(jiǎn)單，成本低，能脫附再生循環(huán)使用。 因此，分子篩脫水廣泛用于從天然氣分離回收液態(tài)輕質(zhì)爛等化工操作。離子交換脂類吸附劑離子交換樹(shù)脂類吸附劑簡(jiǎn)介離子交換樹(shù)脂(IER)是一種含有活性基團(tuán)的合成功能高分子材料，是交聯(lián) 的高分子共聚物引入不同性質(zhì)離子交換基團(tuán)而成的370按交聯(lián)聚合物的不同品種，離子交換

25、樹(shù)脂可分為苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系等；按樹(shù)脂形態(tài)的不同可分為凝膠型和大孔型兩種；另外，根據(jù)離子交換樹(shù)脂所含官能團(tuán)的性質(zhì)又可分為 強(qiáng)酸、弱酸、強(qiáng)堿、弱堿、螯合、酸堿兩性和氧化還原型等七類；按用途還可分 為水處理用樹(shù)脂、藥用樹(shù)脂、催化用樹(shù)脂、脫色用樹(shù)脂、分析用樹(shù)脂以及核子級(jí) 樹(shù)脂等38。離子交換樹(shù)脂具有交換、選擇、吸附和催化等功能，在工業(yè)高純水 制備、醫(yī)藥衛(wèi)生、冶金行業(yè)、生物工程等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。我國(guó)自 20 世紀(jì)50年代以來(lái)開(kāi)始生產(chǎn)和應(yīng)用離子交換樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，國(guó)內(nèi) 常規(guī)離子交換樹(shù)脂的制造和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)較為成熟，水平與國(guó)外相當(dāng)。離子交換樹(shù)脂類吸附劑的應(yīng)用研究進(jìn)展離子交換樹(shù)脂

26、對(duì)于處理含重金屬元素的廢水是一種較為理想的方法。重金屬?gòu)U水是對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康危害最大的工業(yè)廢水之一，是一種無(wú)色無(wú)味的“隱形污染”，重金屬也是一類不可再生資源。重金屬在進(jìn)入自然環(huán)境后便會(huì)存留、 遷移和積累，在食物鏈的生物放大作用下可以成千上百倍的富集，最后對(duì)人體造 成危害。對(duì)于含鉛、鎬重金屬?gòu)U水，常規(guī)的處理方法有化學(xué)沉淀法、膜分離法、 生物吸附法、電解法、鐵氧體法以及離子交換樹(shù)脂吸附法。相比其他方法而言， 離子交換樹(shù)脂吸附法能有效的對(duì)水溶液中的重金屬離子進(jìn)行分離與富集，對(duì)含 鉛、福廢水具有較好的處理效果，而且也使得單位產(chǎn)品的成品降低，節(jié)約治理費(fèi) 用，有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，離子交換

27、樹(shù)脂在水處理領(lǐng)域用量最大39,40。在給水處理中，可用于制 取純水、超純水和軟化水，水質(zhì)軟化和脫鹽；在廢水處理中，可除去某些有害物 質(zhì)，回收有價(jià)值的重金屬、稀有元素和化學(xué)品；在生物制藥、化工、國(guó)防等方面， 能有效的進(jìn)行分離、提純、濃縮等功能。近些年來(lái)，隨著應(yīng)用不斷需求，已研制 出多種性能優(yōu)良的離子交換樹(shù)脂，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，特別是在高新科技產(chǎn) 業(yè)和科研領(lǐng)域中亦受到廣泛的應(yīng)用。離子交換樹(shù)脂在我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮著 越來(lái)越重要的作用。4、結(jié)束語(yǔ)冗絡(luò)合吸附分離作為一種強(qiáng)化化學(xué)作用的吸附分離技術(shù)，以其選擇性高、易于再生及成本低的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為化學(xué)化工、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的一些高能耗分離過(guò) 程提供了新的

28、思路和解決辦法。但是，仍然存在很多問(wèn)題。新型優(yōu)良吸附劑的開(kāi) 發(fā)是亟需解決的工作，所研發(fā)的吸附劑應(yīng)容易生物降解或可再生， 不引起二次污 染，且能夠投入到工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中去； 集各類吸附劑之所長(zhǎng)，研究新型復(fù)合吸附 劑以處理單一或者復(fù)雜的混合物。目前，已研發(fā)出一系列的吸附劑，相比較而言， 離子交換纖維作為一種新型吸附劑具有更大的發(fā)展前景。參考文獻(xiàn)1施其瑛.分離技術(shù)進(jìn)展(V)第五章 吸附分離技術(shù)進(jìn)展J.石油化工， 1984, 9: 010.2古共偉，陳健，魏璽群.吸附分離技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用J.合成化學(xué)， 1999, 4.3馬正飛，劉曉勤，姚虎卿，等.吸附理論與吸附分離技術(shù)的進(jìn)展J.南京工業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào)

29、：自然科學(xué)版，2006, 28: 100-106.D?browski A. Adsorption-from theory to practiceJ. Advances in colloid and interface science, 2001,93(1): 135-224.5李青，曾昌鳳，張利雄，等.模板法制備豐富中孔炭材料的研究進(jìn)展J.化工 進(jìn)展，2003, 22(12): 1269-1273.6王宗說(shuō)，唐威林，賀德華，等.變壓吸附法提純CO的研究J.天然氣化工， 1991, 16(2):8-13.7戴服管，游家驪.工業(yè)廢氣中一氧化碳的分離及利用J.石油化工，1989, 18(2):128

30、-134.Padin J, Munson C L, Yang R T. Method for selective adsorption of dienes: US, doi:US6215037 B1P. 2001.Yang R T, Hernandez-Maldonado A J, Yang F H. Desulfurization of transportation fuels with zeolites under Ambient Conditions.J. Science, 2003, 34(40):79-81.10陳健，古共偉.變壓吸附分離一氧化碳技術(shù)的應(yīng)用J.低溫與特氣，1996,

31、2: 70-71.11曾海.吸附法分離回收工業(yè)尾氣中烯姓的研究D.大連理工大學(xué)，2000.12李德伏，曾海，王金渠，等.活性炭的改性及對(duì)乙烯的吸附性J.石油化工， 2001, 30(9):677-680.13光輝.吸附法回收環(huán)氧乙烷生產(chǎn)尾氣中乙烯的工業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)研究D.南京：南京工業(yè)大學(xué)，2003.14居沈貴.絡(luò)合吸附凈化含氮?dú)怏w中微量一氧化碳的研究D.南京：南京化 工大學(xué)，1997.15姚虎卿，凌澤榮，李承濤，等.含氮?dú)庵幸谎趸純艋呋瘎┘斑^(guò)程P. CN 1185353, 1998.16趙新強(qiáng)，朱英剛，白躍華，等.采用CuC12-La(NO3)3/AC吸附劑從乙烯-乙烷 混合氣中分離乙烯的研

32、究J.石油學(xué)報(bào)(石油加工),2005, 21(3):96-102.17周玉梅，劉曉勤，姚虎卿.冗絡(luò)合吸附分離技術(shù)的研究進(jìn)展J.石油化工， 2005, 34:1004-1009.18周玉梅.乙烯-乙烷分離用冗絡(luò)合吸附劑的研究D.南京工業(yè)大學(xué)，2006.Blas F J, Vega L F, Gubbins K E. Modeling new adsorbents for ethylene/ethane separations by adsorption via -complexationJ. Fluid Phase Equilibria, 1998, 150:117-124.20劉百萬(wàn).變壓吸附

33、氣體分離技術(shù)的新應(yīng)用J.北方環(huán)境，2011,23:174-174.Padin J, Yang R T. New sorbents for olefin/paraffin separations by adsorption via pi-complexation: synthesis and effects of substratesJ. Chemical Engineeringence, 2000, 55(14):2607-2616.Wu Z B, Han S-S, Cho S-H, etal. Modification of resin-type adsorbents for ethane/

34、ethylene separationJ. Ind Eng Chem Res, 1997, 36(7):2749-2756.Cheng L S, Yang R T. Monolayer cuprous chloride dispersed on pillared clays for olefin-paraffin separations by -complexationJ. Adsorption-journal of the International Adsorption Society, 1995, 1(1):61-75.Rege, Salil U, Padin, Joel, Yang,

35、Ralph T. Olefin/paraffin separations by adsorption: -Complexation vs. kinetic separationJ. AIChE Journal, 1998, 44.Choudary N V, Kumar P, Bhat T S G et al. Adsorption of Light Hydrocarbon Gases on Alkene-Selective AdsorbentJ. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2002, 41.Rege S U, Yang R T. Propane/propylene separation by pressure swing adsorption:sorbent comparison and multiplicity of cyclic steady statesJ. Chem Eng Sci, 2002, 57:1139 1149.27劉曉勤，光輝，梅華，等.稀土復(fù)合吸附劑變壓吸附混合氣中乙烯的研究J. 高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào),2003, 17:622-626.Hern ndez-Maldonado A J, Yang F H, Qi G et al. Desulfurization of transportation f