吸附劑

在吸附操作中，用以選擇性吸附氣體或液體混合物中某些組分的多孔性固體物質，通常製成球形、圓柱形或無定形的顆粒或粉末。優良吸附劑應具有的特性主要是單位質量吸附劑具有較大的表面積，對吸附質具有較大的吸附能力（即平衡吸附量大），並且具有良好的選擇性，即能優先吸附混合物中某些組分。此外，還要求容易再生(即平衡吸附量對溫度或壓力的變化敏感)，具有足夠的強度和耐磨性等。

吸附劑也稱吸收劑，這種物質可使活性成分附著在其顆粒表面，使液態微量化合物添加劑變為固態化合物，有利於實施均勻混合，其特性是吸附性強。

吸附劑一般也分為有機物和無機物兩類，有機物類如小麥胚粉，脫脂的玉米胚粉，玉米芯碎片，粗麩皮，大豆細粉以及吸水性強的穀物類等，無機物類則包括二氧化硅、蛭石、硅酸鈣等。

常用的吸附劑有以碳質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）。

總的來說，吸附劑一般有以下特點：大的比表面、適宜的孔結構及表面結構；有良好的機械強度等。具體物理性質如下：

a.孔容（VP）：

吸附劑中微孔的容積稱為孔容，通常以單位重量吸附劑中吸附劑微孔的容積來表示（cm3/g).孔容是吸附劑的有效體積，它是用飽和吸附量推算出來的值，也就是吸附劑能容納吸附質的體積，所以孔容以大為好。吸附劑的孔體積（Vk）不一定等於孔容（VP），吸附劑中的微孔才有吸附作用，所以VP中不包括粗孔。而Vk中包括了所有孔的體積，一般要比VP大。

b.比表面積：

即單位重量吸附劑所具有的表面積，常用單位是m2/g。吸附劑表面積每克有數百至千餘平方米。吸附劑的表面積主要是微孔孔壁的表面，吸附劑外表面是很小的。

c.孔徑與孔徑分佈：

在吸附劑內，孔的形狀極不規則，孔隙大小也各不相同。直徑在數埃（A0）至數十埃的孔稱為細孔，直徑在數百埃以上的孔稱為粗孔。細孔愈多，則孔容愈大，比表面也大，有利於吸附質的吸附。粗孔的作用是提供吸附質分子進入吸附劑的通路。粗孔和細孔的關係就象大街和小巷一樣，外來分子通過粗孔才能迅速到達吸附劑的深處。所以粗孔也應佔有適當的比例。活性炭和硅膠之類的吸附劑中粗孔和細孔是在製造過程中形成的。沸石分子篩在合成時形成直徑為數微米的晶體，其中只有均勻的細孔，成型時才形成晶體與晶體之間的粗孔。

孔徑分佈是表示孔徑大小與之對應的孔體積的關係。由此來表徵吸附劑的孔特性。

d.表觀重度（dl）：又稱視重度。

吸附劑顆粒的體積（Vl）由兩部分組成：固體骨架的體積（Vg）和孔體積（Vk），即： Vl= Vg+ Vk

表觀重度就是吸附顆粒的本身重量（D）與其所佔有的體積（Vl）之比。

吸附劑的孔體積（Vk）不一定等於孔容（VP），吸附劑中的微孔才有作用，所以VP中不包括粗孔。而Vk中包括了所有孔的體積，一般要比VP大。

e.真實重度（dg）：

又稱真重度或吸附劑固體的重度，即吸附劑顆粒的重量（D）與固體骨架的體積Vg之比。

假設吸附顆粒重量以一克為基準，根據表觀重度和真實重度的定義則：dl==l/Vl ; dg=l/Vg

於是吸附劑的孔體積為：Vk=l/dl – l/dg

f.堆積重度（db）：

又稱填充重度，即單位體積內所填充的吸附劑重量。此體積中還包括有吸附顆粒之間的空隙，堆積重度是計算吸附床容積的重要參數。

以上的重度單位常用g/cm3 、kg/l、kg/m3 表示。

g.孔隙率（εk）：

即吸附顆粒內的孔體積與顆粒體積之比。

εk=Vk/(Vg+Vk)=(dg-dl)/ dg=1-dl/dg

h.空隙率（ε）：

即吸附顆粒之間的空隙與整個吸附劑堆積體積之比。

ε=(Vb-Vl)/Vb=(dl-db)/dl=1-db/dl

對吸附質有強烈的吸附能力；化學性質穩定，一般不與吸附質和介質發生化學反應；製造方便，容易再生。

工業上常用的吸附劑有：硅膠、活性氧化鋁、活性炭、分子篩等，另外還有針對某種組分選擇性吸附而研製的吸附材料。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴於吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是確定吸附操作的首要問題。

常用的吸附劑（見表）有：

①活性白土、硅藻土等天然物質。常用於油品和糖液的脫色精製。

②活性炭。由各種含碳物質經碳化和活化處理而成，耐酸鹼但不耐高溫，吸附性能良好，多用於氣體或液體的除臭、脫色以及溶劑蒸氣回收和低分子烴類的分離。

③硅膠。由硅酸鈉水溶液脫鈉離子製成的堅硬多孔的凝膠顆粒，能大量吸附水分，吸附非極性物質量很少，常用於氣體或有機溶劑的乾燥以及石油製品的精製。

④活性氧化鋁。由氧化鋁的水合物加熱脫水製成的多孔凝膠和晶體的混合物，常用於氣體和有機溶劑的乾燥。

⑤合成沸石。又稱分子篩，人工合成的硅鋁酸鹽，具有均勻的孔徑(0.3～1nm)，熱穩定性高，選擇性好，用於氣體和有機溶劑的乾燥及石油餾分的吸附分離等。⑥合成樹脂。具有巨型網狀結構，常用的有非極性樹脂，如苯乙烯-二乙烯基苯共聚體或極性樹脂，如聚甲基丙烯酸酯等，用於廢水處理、維生素的分離、藥劑的脫色和凈制等。

吸附劑會吸收製冷劑蒸汽，使蒸發器中壓力降低，於是會有更多液體氣化，蒸發中吸收熱量降溫，實現吸附製冷。

吸附劑選擇吸附雜質，可進行產品提純。

活性炭可用於污水處理場排氣吸附。

活性炭作用：

1、空氣凈化 2、污水處理場排氣吸附 3、飲料水處理 4、電廠水預處理

5、廢水回收前處理 6、生物法污水處理 7、有毒廢水處理 8、石化無鹼脫硫醇

9、溶劑回收 10、化工催化劑載體 11、濾毒罐 12、黃金提取

13、化工品儲存排氣凈化 14、製糖、酒類、味精醫藥、食品精製、脫色

15、乙烯脫鹽水填料 16、汽車尾氣凈化 17、PTA氧化裝置凈化氣體

衡量吸附劑的主要指標有：對不同氣體雜質的吸附容量、磨耗率、松裝堆積密度、比表面積、抗壓碎強度等。用於濾除毒氣，精鍊石油和植物油，防止病毒和黴菌，回收天然氣中的汽油以及食糖和其他帶色物質脫色等。

2012年8月22日有報道稱，針對福島核事故釋放出來並亟待去污的放射性銫，日本岡山縣津山市的津山工業高等專科學校與當地企業共同研發出了一種有效的吸附劑。其特點是使用后可用磁石將吸附劑完整回收，這項技術已在申請專利。

獨特的孔隙結構使DOWEX樹脂的AMBERLITE™ XAD™ 761高樹脂能在原地很容易再生從而導致較小的系統和更低的成本。