吸附脫附等溫線及吸附理論學(xué)習(xí)教案

1、吸附吸附(xf)脫附等溫線及吸附脫附等溫線及吸附(xf)理論理論第一頁(yè)，共42頁(yè)。自我介紹吳華東吳華東 湖北湖北.荊州荊州(jn zhu).松滋松滋2004-2008 武漢工程大學(xué)武漢工程大學(xué) 本科本科2009-2014 中國(guó)石油大學(xué)中國(guó)石油大學(xué) 碩、博碩、博2014.10 武漢工程大學(xué)武漢工程大學(xué) 工作工作電話：電話箱：郵箱：第1頁(yè)/共42頁(yè)第二頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附等溫線類型及其形貌特征吸附等溫線類型及其形貌特征 基本概念（吸附平衡、吸附等壓線、等量基本概念（吸附平衡、吸附等壓線、等量(dn lin)線、等溫線）線、等溫線） IVI吸附等溫線吸附等溫線二二.

2、吸附的基本理論吸附的基本理論 1.單分子層吸附理論單分子層吸附理論Langmuir方程方程(型等溫線型等溫線) 2.多分子層吸附理論多分子層吸附理論BET方程方程(型和型和型等溫線型等溫線 ) 3.毛細(xì)孔凝聚理論毛細(xì)孔凝聚理論Kelvin方程（方程（和和型等溫線型等溫線 ）內(nèi)容提要內(nèi)容提要(ni rn t yo)(ni rn t yo)吸附吸附(xf)脫附等溫線及吸附脫附等溫線及吸附(xf)理論理論第2頁(yè)/共42頁(yè)第三頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附吸附(xf)等溫線類型及其形貌等溫線類型及其形貌特征特征1. 吸附平衡：當(dāng)吸附與脫附速度相等時(shí)，催化劑表面上吸附的氣吸附平衡：當(dāng)吸附與脫附速度相等時(shí)，催

3、化劑表面上吸附的氣體體(qt)量維持不變，這種狀態(tài)即為吸附平衡。量維持不變，這種狀態(tài)即為吸附平衡。 吸附平衡與壓力、溫度、吸附劑的性質(zhì)等因素有關(guān)。吸附平衡與壓力、溫度、吸附劑的性質(zhì)等因素有關(guān)。2.吸附等壓線：在吸附壓力恒定時(shí)，吸附量隨吸附溫度的變化而吸附等壓線：在吸附壓力恒定時(shí)，吸附量隨吸附溫度的變化而變化，可得到吸附等壓線變化，可得到吸附等壓線 。（一）基本概念（一）基本概念第3頁(yè)/共42頁(yè)第四頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附吸附(xf)等溫線類型及其形貌等溫線類型及其形貌特征特征第4頁(yè)/共42頁(yè)第五頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附等溫線類型及其形貌吸附等溫線類型及其形貌(xn mo)特征特征2. 吸附

4、吸附(xf)等壓線：等壓線：上的第5頁(yè)/共42頁(yè)第六頁(yè)，共42頁(yè)。3. 吸附等量線：如保持吸附量恒定，以平衡壓力對(duì)吸附溫度吸附等量線：如保持吸附量恒定，以平衡壓力對(duì)吸附溫度(wnd)作圖，就可以得到吸附等量線。作圖，就可以得到吸附等量線。4. 吸附等溫線：對(duì)于給定的物系，在溫度吸附等溫線：對(duì)于給定的物系，在溫度(wnd)恒定和達(dá)到恒定和達(dá)到平衡的條件下，吸附質(zhì)與壓力的關(guān)系稱為吸附等溫式或稱吸平衡的條件下，吸附質(zhì)與壓力的關(guān)系稱為吸附等溫式或稱吸附平衡式，繪制的曲線稱為吸附等溫線。附平衡式，繪制的曲線稱為吸附等溫線。一一. 吸附吸附(xf)等溫線類型及其形貌特等溫線類型及其形貌特征征第6頁(yè)/共42

5、頁(yè)第七頁(yè)，共42頁(yè)。 吸附等溫線的測(cè)定和吸附等溫式的建立，以定量的形式吸附等溫線的測(cè)定和吸附等溫式的建立，以定量的形式提供提供(tgng)了氣體的吸附量和吸附強(qiáng)度，為多相催化了氣體的吸附量和吸附強(qiáng)度，為多相催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的表達(dá)式提供反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的表達(dá)式提供(tgng)了基礎(chǔ)，也為固體表了基礎(chǔ)，也為固體表面積及孔結(jié)構(gòu)的測(cè)定提供面積及孔結(jié)構(gòu)的測(cè)定提供(tgng)了有效的方法。了有效的方法。一一. 吸附吸附(xf)等溫線類型及其形貌等溫線類型及其形貌特征特征第7頁(yè)/共42頁(yè)第八頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附等溫線類型吸附等溫線類型(lixng)及其形及其形貌特征貌特征BB吸附量n相對(duì)壓力p/p0IIIII

6、IIVVVI第8頁(yè)/共42頁(yè)第九頁(yè)，共42頁(yè)。np/p001型等溫線型等溫線l 微孔吸附劑微孔吸附劑 單分子層吸附單分子層吸附l 低壓區(qū)：吸附曲線迅速上升低壓區(qū)：吸附曲線迅速上升(shngshng)（微孔內(nèi)吸附）；平坦區(qū)：外（微孔內(nèi)吸附）；平坦區(qū)：外表面吸附；表面吸附； 高壓區(qū)：迅速上升高壓區(qū)：迅速上升(shngshng)（有的），大孔吸附。（有的），大孔吸附。一一. 吸附等溫線類型及其形貌吸附等溫線類型及其形貌(xn mo)特征特征E1：固體表面與第一層吸附：固體表面與第一層吸附(xf)分子的作用力；分子的作用力；En ：第：第n層與第層與第n+1層的作用力。層的作用力。(E1 En) 第9

7、頁(yè)/共42頁(yè)第十頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附吸附(xf)等溫線類型及其形貌等溫線類型及其形貌特征特征II 型等溫線型等溫線 (E1 En) np/p001B非多孔固體，開放表面，多分子非多孔固體，開放表面，多分子(fnz)層吸附層吸附例：金屬氧化物吸附例：金屬氧化物吸附N2或或H2O。第一層吸附第一層吸附(xf)(xf)完成完成第第2,32,3層吸附完成層吸附完成第10頁(yè)/共42頁(yè)第十一頁(yè)，共42頁(yè)。一一. 吸附等溫線類型吸附等溫線類型(lixng)及其形及其形貌特征貌特征III型等溫線型等溫線 (E1 En) (E1 En) np/p001B第一層吸附第一層吸附(xf)(xf)完成完成第第2,

8、3.2,3.層吸附層吸附(xf)(xf)完成完成III型等溫線型等溫線 (E1En時(shí)，也就是固體表面對(duì)被吸附分子的作用力大于被吸附分子之間的作用力，即第一層吸附比以后各層的吸附強(qiáng)烈很多，這時(shí)候，第一層接近飽和以后第二層才開始，于是，等溫線在低壓區(qū)出現(xiàn)時(shí)，也就是固體表面對(duì)被吸附分子的作用力大于被吸附分子之間的作用力，即第一層吸附比以后各層的吸附強(qiáng)烈很多，這時(shí)候，第一層接近飽和以后第二層才開始，于是，等溫線在低壓區(qū)出現(xiàn)(chxin)一個(gè)比較明顯的拐點(diǎn)（一個(gè)比較明顯的拐點(diǎn)（B點(diǎn)）。然后，隨著相對(duì)壓力的增加，開始發(fā)生多分子層吸附，隨著吸附層數(shù)的增加，吸附量逐漸增加，直到吸附的壓力達(dá)到氣體的飽和蒸汽壓，

9、發(fā)生液化，這時(shí)，吸附量在壓力不變的情況下垂直上升。這就是點(diǎn)）。然后，隨著相對(duì)壓力的增加，開始發(fā)生多分子層吸附，隨著吸附層數(shù)的增加，吸附量逐漸增加，直到吸附的壓力達(dá)到氣體的飽和蒸汽壓，發(fā)生液化，這時(shí)，吸附量在壓力不變的情況下垂直上升。這就是型等溫線。型等溫線。np/p0B0第31頁(yè)/共42頁(yè)第三十二頁(yè)，共42頁(yè)。二二. 經(jīng)典吸附經(jīng)典吸附(xf)理論理論2.4 BET吸附方程吸附方程(fngchng)對(duì)對(duì)III型等溫線的解釋型等溫線的解釋當(dāng)E1 En) (E1 En) 第38頁(yè)/共42頁(yè)第三十九頁(yè)，共42頁(yè)。二二. 經(jīng)典吸附經(jīng)典吸附(xf)理論理論2.5 Kelvin方程方程(fngchng)對(duì)對(duì)

10、IV及及V型等溫線的解釋型等溫線的解釋臨界溫度以下，氣體在中孔吸附劑上發(fā)生吸附時(shí)，首先形成單分子吸附層，對(duì)應(yīng)圖中的臨界溫度以下，氣體在中孔吸附劑上發(fā)生吸附時(shí)，首先形成單分子吸附層，對(duì)應(yīng)圖中的AB段，當(dāng)單分子層吸附接近飽和時(shí)（達(dá)到段，當(dāng)單分子層吸附接近飽和時(shí)（達(dá)到B點(diǎn)），開始發(fā)生多分子層的吸附，從點(diǎn)），開始發(fā)生多分子層的吸附，從A點(diǎn)到點(diǎn)到C點(diǎn)，由于只發(fā)生了多分子層吸附，都可以用點(diǎn)，由于只發(fā)生了多分子層吸附，都可以用BET方程描述。當(dāng)相對(duì)壓力達(dá)到與發(fā)生毛細(xì)凝聚的方程描述。當(dāng)相對(duì)壓力達(dá)到與發(fā)生毛細(xì)凝聚的Kelvin半徑所對(duì)應(yīng)的某一特定值，開始發(fā)生毛細(xì)孔凝聚。如果吸附劑的孔徑分布比較窄（中孔的大小比較

11、均一），半徑所對(duì)應(yīng)的某一特定值，開始發(fā)生毛細(xì)孔凝聚。如果吸附劑的孔徑分布比較窄（中孔的大小比較均一），CD 段就會(huì)比較陡，如果空分布比較寬，吸附量隨相對(duì)壓力的變化就比較緩慢如段就會(huì)比較陡，如果空分布比較寬，吸附量隨相對(duì)壓力的變化就比較緩慢如CD段。當(dāng)孔全部段。當(dāng)孔全部(qunb)被填滿時(shí)，吸附達(dá)到飽和，為被填滿時(shí)，吸附達(dá)到飽和，為DE段。對(duì)于段。對(duì)于和和型等溫線的區(qū)別，可以參考型等溫線的區(qū)別，可以參考和和型等溫線。當(dāng)吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用比較弱時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)型等溫線。當(dāng)吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用比較弱時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)型等溫線。型等溫線。第39頁(yè)/共42頁(yè)第四十頁(yè)，共42頁(yè)。二二. 經(jīng)典經(jīng)典(jngdin)吸附理論吸附理論2.5 Kelvin方程方程(fngchng)對(duì)對(duì)IV及及V型等溫線的解釋型等溫線的解釋0p/p0nABCDED脫附過程：脫附過程：脫附過程中，氣體分子從孔內(nèi)的球形彎月液面脫附過程中，氣體分子從孔內(nèi)的球形彎月液面開始，所需要的相對(duì)壓力更低（低于毛細(xì)凝聚開始，所需要的相對(duì)壓力更低（低于毛細(xì)凝聚時(shí)的壓力），從而吸脫附等溫線不相重合，往時(shí)的壓力），從而吸脫附等溫線不相重合，往往形成一個(gè)滯后