文档介绍：常用吸附剂在溶液吸附方面的研究和应用进展 1 吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂一般有以下特点: 大的比表面积、适宜的孔结构及表面结构; 对吸附质有强烈的吸附能力; 一般不与吸附质和介质发生化学反应; 制造方便, 容易再生; 有良好的机械强度等。吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类,如粗孔和细孔吸附剂, 粉状、粒状、条状吸附剂, 碳质和氧化物吸附剂, 极性和非极性吸附剂等。下面介绍几种常用吸附剂的制备及其性质。 1. 硅胶硅胶可用多种方法进行工业制造, 其中最主要的是碱金属硅酸盐与无机酸(如硫酸)反应得到: Na 2O· 3Si O 2+H 2 SO 4→ 3SiO 2+H 2O +Na 2 SO 4 这种方法包括以下步骤: 原料配制、成胶( 胶凝)、老化( 熟化)、洗涤、氨水浸泡、干燥、活化等。一般认为硅酸盐与酸反应, 在一定 PH 条件下生成硅酸,再通过分子间缩合形成多聚硅酸和硅溶胶。然后发生胶凝作用形成硅酸水凝胶。在这种水凝胶中, SiO 2 粒子相互联接成网状结构, 介质水填于其网状间隙中。胶凝后, 骨架粒子间作用继续加强,引起骨架收缩,使部分水析出(脱水收缩) 。经过此老化阶段后用水洗去酸、碱反应物和产物盐。然后用 1% 氨水浸泡可制得粗制硅胶。干燥步骤是除去干净的水凝胶中的水, 得到又大量孔结构的硅酸干凝胶( 硅胶)。以上任何一步的条件( 如胶凝时体系的 PH值, 老化时的 PH 值及盐浓度,洗涤水的性质,干燥温度和速度等)都对产物结构有很大影响。常用吸附剂在溶液吸附方面的研究和应用进展 2 红外光谱、核磁共振等方法的研究均证明硅胶表面上有羟基存在,这些羟基对硅胶的吸附行为具有重要意义。硅胶红外光谱中 3750cm -1 的尖峰及 3450cm -1 的宽峰表明硅胶表面存在两种不同类型的羟基,一种是有 O-H 伸缩振动的自由羟基;一种是靠氢键作用的缔合羟基。根据材料研究方法所学知识, 氢键会使官能团向低波数方向移动, 因此 3750cm -1 处的峰是自由羟基, 3450cm -1 处的峰是缔合羟基。许多研究成果表明, 硅胶的吸附和催化性能与其表面羟基浓度和羟基类型有关。硅胶表面羟基浓度与热处理温度的关系如图 1 所示, 图中多个实验室结果均落在阴影区内说明, 表面羟基浓度只与热处理温度有关,而硅胶的来源无大影响。图 1 硅胶表面羟基浓度与热处理温度的关系图 2 是一种自制硅胶在不同处理温度的红外光谱图。由图可知, 常用吸附剂在溶液吸附方面的研究和应用进展 3 随处理温度升高,在 3450cm -1 处缔合羟基吸收峰迅速减小,至 700 ℃时基本消失,到 950 ℃时该峰完全消失, 表明缔合羟基完全消失。而 3750cm -1 处的自由羟基峰,在 200-950 ℃间变化很小甚至变得更尖, 但当温度达到 1100 ℃时此峰完全消失, 说明此时自由羟基完全消失。图2 热处理温度对硅胶红外光谱的影响关于表面羟基的类型及其鉴定方法, 目前仍在研究之中, 现在比较普遍的看法是: 除自由羟基和缔合羟基外, 还有双生羟基, 即两个羟基连在同一个硅原子上。因自由羟基和双生羟基的红外吸收峰都在 3750cm -1, 所以红外光谱图不能鉴别, 需要通过和 BCl 3 反应才能鉴别。有人认为, 如果表面羟基的距