第三章 吸附等溫線

第三章吸附等溫線編輯課件n=f(T，p，E)

n=f(T，p)溫度一定

編輯課件氧氣在活性炭上吸附等溫線編輯課件3.1吸附等溫線的類型等溫線的形狀反應(yīng)了固體表面性質(zhì)、孔結(jié)構(gòu)和氣－固分子之間的作用力的特性。編輯課件編輯課件Ⅰ型等溫線化學(xué)吸附，單分子層，極限吸附量微孔吸附劑，孔填充超臨界吸附編輯課件Ⅱ型和Ⅲ型等溫線無孔固體，開放表面，表面覆蓋機理編輯課件Ⅳ和Ⅴ型等溫線中孔凝聚編輯課件Ⅵ類等溫線均勻表面，每一臺階相當(dāng)于吸滿一層分子編輯課件3.2吸附的經(jīng)典理論

Henry方程

Freundlich方程

單分子層吸附理論?Langmuir方程多分子層吸附理論?BET方程毛細(xì)孔凝聚理論?Kelvin方程微孔填充理論?DR方程編輯課件3.2.1Henry方程吸附量與平衡壓力滿足過原點的線性關(guān)系

n=kp

k是Henry常數(shù)

編輯課件3.2.2Freundlich方程Henry方程的擴展

n=kp1/m當(dāng)m＝1時回歸Henry方程

線性形式

lgn=lgk+(1/m)lgp編輯課件3.2.3單分子層吸附理論-Langmuir

方程（Langmuir，1916）基本觀點編輯課件Langmuir方程建立的3個假設(shè)開放表面，均一表面定位吸附一個吸附位只容納一個吸附質(zhì)分子

編輯課件Langmuir方程編輯課件線性形式編輯課件應(yīng)用與局限編輯課件編輯課件3.2.4多分子層吸附理論-BET方程

（Brunaueretal,1938）基本觀點編輯課件BET方程建立的幾個假設(shè)：

*理想表面，定位吸附

*第一層的吸附熱是常數(shù)，第二層以

后各層的吸附熱都相等并等同于凝

聚熱

*吸附是無限層

編輯課件多分子層吸附模型

θ0θ1θ2θ3編輯課件

氣體分子在第零層上吸附形成第一層的速度等于第一層脫附形成第零層的速度：┆為了簡化方程，BET引進兩個假設(shè)：

假設(shè)1：

假設(shè)2：

方程的推導(dǎo)編輯課件其中，

，對(1)式進行數(shù)學(xué)處理，即得

BET方程（1）編輯課件BET方程對Ⅱ型和Ⅲ型等溫線的解釋C>1時，即E1>El，Ⅱ型等溫線C較小時，即E1>El，Ⅲ型等溫線研究表明(Jones，1951)：C＝2是臨界點編輯課件編輯課件BET方程計算比表面積BET方程的線性形式p/p0在0.05-0.35之間成立編輯課件ACF編輯課件炭紙編輯課件關(guān)于am的幾點說明編輯課件各種吸附質(zhì)分子的占有面積編輯課件BET方程的局限性關(guān)于表面均一性的假設(shè)忽略同層分子之間的作用力關(guān)于E1是常數(shù)的假設(shè)

編輯課件BET方程的改進

N層吸附BET方程為：編輯課件3.2.5毛細(xì)孔凝聚理論-Kelvin方程編輯課件設(shè)一單組分體系，處于氣（）液（）兩相平衡中。此時，氣液兩相的化學(xué)勢相等：如果給其一個微小的波動，使得體系在等溫條件下，從一個平衡態(tài)變化至另一個平衡態(tài)。則根據(jù)（12）式有：

(13)(14)將（13）式帶入上式得到：

因此，（14）式可以寫做：

(15)編輯課件Kelvin方程：

編輯課件關(guān)于Kelvin方程的幾點說明*Kelvin方程給出了發(fā)生毛細(xì)孔凝聚現(xiàn)象時孔尺寸與相對壓力之間的定量關(guān)系*毛細(xì)孔凝聚與多分子層吸附不是兩個獨立的過程*關(guān)于Kelvin半徑編輯課件編輯課件Kelvin方程對Ⅳ和Ⅴ型等溫線的解釋編輯課件發(fā)生毛細(xì)孔凝聚時孔尺寸與相對壓力的關(guān)系（77KN2吸附）

r(nm)p(tor)p/p01251020252974756306917257320.3910.6250.8290.9090.9540.963編輯課件吸附滯后現(xiàn)象編輯課件球形圓柱形編輯課件幾種常見的吸附回線編輯課件編輯課件編輯課件編輯課件E類回線：典型的例子是具有“墨水瓶”結(jié)構(gòu)的孔。如在r處凝聚：如在R處凝聚：＜＞編輯課件3.2.6Polanyi吸附勢理論吸附勢ε將1mol氣體從主體相吸引到吸附空間（吸附相）所作的功。編輯課件吸附空間剖面圖編輯課件吸附勢的計算公式：編輯課件如果吸附溫度遠低于氣體的臨界溫度，設(shè)氣體為理想氣體，吸附相為不可壓縮的飽和液體，則吸附勢可表示為：編輯課件吸附相體積對吸附勢的分布曲線具有溫度不變性。特征曲線編輯課件活性炭吸附CO2的特征曲線編輯課件為什么Polanyi吸附勢理論不能用于超臨界吸附？編輯課件3.2.7微孔填充理論和DR方程編輯課件微孔內(nèi)的勢場

編輯課件表面覆蓋(surfacelayering)

微孔填充(porefilling)編輯課件D-R方程編輯課件DR標(biāo)繪~編輯課件DA方程編輯課