生物質(zhì)選擇性吸附分離低級醇-水的機(jī)理及節(jié)能特性探究.pdf

1、低級醇（乙醇、異丙醇、叔丁醇等）在常壓下與水形成共沸，在工業(yè)生產(chǎn)制備低級醇時需要消耗大量的能量。生物質(zhì)吸附法是一種新型節(jié)能環(huán)保又能選擇性分離醇-水體系的方法。本文分別從微觀機(jī)理和宏觀應(yīng)用上對生物質(zhì)吸附分離低級醇-水進(jìn)行了研究。采用一種新思路探究生物質(zhì)選擇性吸附分離低級醇-水的機(jī)理。根據(jù)生物質(zhì)吸附和精餾的特點開發(fā)并模擬了幾種不同的生物質(zhì)吸附-精餾方法制備低級醇的流程，探究生物質(zhì)吸附的適用場合及節(jié)能特性。
　　為探究生物質(zhì)選擇性吸附分

2、離低級醇-水的機(jī)理，本文分別通過反氣相色譜實驗和固定床吸附實驗對復(fù)合型淀粉質(zhì)吸附劑（CSA）對乙醇、異丙醇、叔丁醇的脫水效果進(jìn)行了對比。反氣相色譜實驗結(jié)果表明CSA對三種醇-水系統(tǒng)的分離因數(shù)排列如下：叔丁醇-水>異丙醇-水>乙醇-水。固定床吸附實驗也得出了相同的分離規(guī)律，即在相同的固定床吸附實驗條件下，CSA對三種醇-水體系的分離效果排列如下：叔丁醇-水>異丙醇-水>乙醇-水。從實驗結(jié)果可以看出，隨著醇分子碳原子數(shù)的增多、分子量的增大、

3、分子體積的增大、極性的減小，CSA對醇的脫水效果越好。根據(jù)這一規(guī)律及吸附作用的基本原理，推測淀粉質(zhì)吸附劑對醇、水選擇性吸附分離的機(jī)理為：淀粉質(zhì)吸附劑中的淀粉分子上的含氫極性官能團(tuán)與吸附質(zhì)（醇或水）形成氫鍵作用，吸附質(zhì)的分子越小、極性越大，其與吸附劑的作用就越強(qiáng)。另外，吸附質(zhì)的擴(kuò)散速率對吸附過程也有很重要的影響，吸附質(zhì)分子體積越小，與吸附劑相互作用力越強(qiáng)，傳質(zhì)推動力就越大，擴(kuò)散速率相對更快。水分子相對于醇分子極性強(qiáng)、分子體積小，因此淀粉質(zhì)

4、吸附劑對水具有選擇性吸附作用。
　　在探究生物質(zhì)吸附分離醇-水的適用場合及節(jié)能特性時，根據(jù)生物質(zhì)吸附方法及精餾方法各自的優(yōu)缺點，開發(fā)了三種生物質(zhì)吸附-精餾流程，并采用模擬軟件對各流程進(jìn)行了模擬。吸附流程考慮再生能耗，以吸附劑再生實驗中所消耗的能量為基礎(chǔ)。將新流程與傳統(tǒng)流程進(jìn)行能耗、有效能的對比分析。結(jié)果表明：精餾-吸附-精餾流程相對萃取精餾在節(jié)能方面并沒有顯著的優(yōu)勢；精餾-吸附-產(chǎn)品流程在制備無水乙醇時能耗僅為0.54MJ/kg乙